Учебник по предмету: Электроника (Пример)
Содержание
Обслуживание, диагностика и ремонт средств медицинской электроники: лаб. практикум для студентов специальности «Мед. электроника» днев. и заоч. форм обучения /
Выдержка из текста
Лабораторная работа № 1
ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ МЕТОДОВ ПОИСКА И УСТРАНЕНИЯ
ДЕФЕКТОВ В СРЕДСТВАХ МЕДИЦИНСКОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ
1. Цель работы
Изучение основных методов поиска неисправностей, разработки опти-
мальной программы поиска дефектов методом последовательного диагностиро-
вания и устранения дефектов при регулировке средств медицинской электрони-
ки.
2. Теоретические сведения
2.1. Общие принципы поиска неисправностей
Проблема поиска неисправностей в средствах медицинской электроники
(СМЭ) возникает как в процессе производства на этапе регулировки, когда об-
наруживается, что никакими предусмотренными регулировками нельзя обеспе-
чить выходные параметры на уровне заданных требований, так и в процессе
эксплуатации и ремонта. Поиск неисправности осуществляется путем выполне-
ния диагностического эксперимента над объектом и дешифрирования его ре-
зультатов.
Диагностический эксперимент в общем случае состоит из отдельных час-
тей (элементарных проверок), каждая их которых связана с подачей на объект
входного воздействия (тестового или рабочего) и измерением выходной реак-
ции объекта. Дешифрирование результатов диагностического эксперимента на-
правлено на определение неисправностей объекта, наличие каждой из которых
не противоречит его реальному поведению в процессе выполнения эксперимен-
та.
Процесс поиска и устранения дефектов в СМЭ может оцениваться различ-
ными критериями: стоимостными затратами, временными затратами, количест-
вом проверок, необходимых для отыскания неисправности, или комбинациями
этих критериев.
Диагностирование СМЭ возможно различными методами, зависящими от
схемотехнических и конструкторских особенностей объекта диагностирования.
Выделяют три класса электронных устройств. К классу дискретных относят
устройства, значения всех координат которых задаются на конечных множест-
вах, а время изменяется дискретно. Устройства, все координаты которых при-
нимают значения из континуального множества, относят к классу аналоговых.
К классу гибридных причисляют устройства, некоторые координаты которых
заданы на дискретных, а остальные – на континуальных множествах.
В каждом классе устройств для решения одной и той же задачи диагности-
рования (например, поиска неисправностей) можно построить несколько алго-
ритмов. Необходимость увеличения производительности труда, сокращения
времени обнаружения, поиска и устранения неисправностей требует построе-
ния оптимальных или хотя бы оптимизированных алгоритмов диагностирова-
ния. Задачи построения оптимальных алгоритмов диагностирования могут ус-
пешно решаться различными методами.
2.2. Методы оптимизации алгоритмов поиска неисправностей
Большую группу методов поиска неисправностей составляют так называе-
мые органолептические методы, в основе которых лежат различные трудно
классифицируемые признаки:
а) совокупность параметров полезных и сопутствующих сигналов;
б) активные признаки нормальной работы отдельных частей на основе по-
стоянно функционирующих датчиков и контрольных сигнализаторов;
в) пассивные признаки, сопровождающие работу устройств, например, те-
пловые режимы отдельных блоков.
Совокупности признаков характерных отказов и их проявлений, присущих
данной системе, обычно в виде специальных таблиц включают в технические
описания или инструкции по техническому обслуживанию СМЭ и руковод-
ствуются ими в процессе диагностирования.
Перечни характерных неисправностей и их проявлений содержатся также в
таких документах, как технологические указания по выполнению регламентных
работ различных видов СМЭ, в лабораториях ремонтных предприятий отрасле-
вого профиля.
Отдельно выпускают технологии поиска и устранения неисправностей
СМЭ, основанные на методике поэтапной проверки работоспособности уст-
ройств в соответствии с «деревом» проверок, в котором имеются ветви «ис-
правно» и «неисправно». В ветви «неисправно» указываются возможная неис-
правность, её признак и указания по устранению.
Другая группа методов поиска неисправностей основана на использовании
статистических данных по отказам CMЭ, полученных в процессе сбора и
изучения априорных данных о характерных повреждениях и дефектах анало-
гичных изделий и их составных частей.
На основании статистического материала формируется алгоритм метода
последовательных поэлементных проверок ( МППП).
МППП заключается в
проверке каждого элемента отдельно. Решение о продолжении или прекраще-
нии проверки принимается после каждой проверки на основании анализа со-
стояния элемента путем сравнения реальных характеристик с номинальными,
указанными в заводских инструкциях. Для этого метода характерна большая
трудоемкость. Одним из основных вопросов МППП является вопрос выбора
оптимальной последовательности проверок. При этом в качестве критерия эф-
фективности принимаются средние временные и стоимостные затраты на про-
ведение поиска и замену дефектных элементов.
Оптимальная последовательность проверок определяется в данном случае
из условия
>
- 1
1
τ
q
>
- 1
1
τ
q
… >
- j
j
q
τ
…
N
N
q
τ
, (1)
где
j
q – вероятность того, что дефектным является именно j-й элемент; τ – вре-
менные затраты на проверку j-го элемента; N – общее количество проверяемых
элементов.
Для случая, когда в устройстве имеется один дефектный элемент, средние
временные затраты вычисляются по формуле
∑ ∑
= =
=
N
i
i
N
j
j
q
1 1
τ τ
, (2)
где
i
τ – средние временные затраты на проверку i-го элемента.
Среднее число проверок вычисляется по формуле
∑
=
=
N
j
j
q n
1
. (3)
С учетом ошибок I рода (истинное значение параметра в пределах допуска,
а измеренное – вне допуска) и II рода (истинное значение параметра вне преде-
лов допуска, а измеренное – в пределах допуска) при проверках оптимальная
последовательность должна строиться согласно выражению
( )
>
- +
−
+
31 1 1
1 1
1
τ α τ
β q
…
( )
>
- +
−
+
j j j
j j
q
3
1
τ α τ
β
…
( )
ЗN N N
N N
q
τ α τ
β
+
−
+
1
, (4)
а средние временные затраты на поиск и замену дефектного элемента опреде-
ляются по формуле
() []
() {} ∑
=
+ − =
N
j
j j j j
B P A P
1
3
1 τ τ τ , (5)
где
j
α – ошибка I рода при проверке j-го элемента;
+
j
β – ошибка II рода при
проверке j-го элемента; j
3
τ – среднее время замены j-го элемента; P(A
j
) – веро-
ятность ошибки I рода; P(В
j
) – вероятность ошибки II рода.
() ()
+
−
=
− =∑
m
j
m
m j
q A P β 1
1
1
, (6)
() ()
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+ + − = ∑∑
−
==
+ +
1
1
1
j
m
N
j m
m m m j j j j
q q q B P β α β . (7)
На практике для построения оптимального алгоритма поиска неисправно-
стей (особенно для СМЭ, имеющих последовательную структуру) широко ис-
пользуется метод половинных разбиений.
Для данного метода характерно, что все элементы изделия с целью диагно-
стирования разбиваются на две группы, содержащие равное количество эле-
ментов. Путем проверки параметров выделяется группа, содержащая дефект-
ные элементы; затем эта группа в свою очередь разбивается на две равные под-
группы и т.д. до тех пор, пока не будет обнаружен дефектный элемент. В дан-
ном случае программа поиска зависит от результата предыдущей проверки, т.е.
для этого метода присуща гибкая программа проверок и основной задачей яв-
ляется оптимальное разбиение элементов, составляющих изделие, на группы.
Каждая проверка при таком методе характеризуется числом элементов, входя-
щих в группу, вероятностью локализации дефектов в данной группе, стоимо-
стью проверок и ремонта.
При использовании критерия половинного разбиения чаще всего учитыва-
ется только один фактор: количество элементов, охватываемых проверкой. Та-
кой подход позволяет минимизировать максимальное число проверок (n), необ-
ходимое для обнаружения дефектного элемента.
m
N m
ln
ln
2
1
⋅
+
= , (8)
где m – количество групп разбиения; N – общее количество элементов.
При поиске дефектов с использованием критерия максимальной эффек-
тивности проверки должна вначале выполняться проверка, имеющая макси-
мальную эффективность (Е
s), определяемую по формуле
s s s
Z I E = , (9)
где I
s – количество информации, содержащейся в проверке;
s
Z – средние стои-
мостные затраты на проведение проверки.
Значение I
s вычисляется по формуле
( ) ( )
S S S S S
q q q q I − − − − = 1 log 1 log
2 2
, (10)
где q
s
– вероятность локализации дефекта в группе.
Список использованной литературы
Н.И.Домарёнок [и др.].
Мн.: БГУИР, 2004. 60 с.: ил.
