Техническая диагностика

     Согласно  ГОСТ 20911-89 техническая диагностика  определяется как "область знаний, охватывающая теорию, методы и средства определения технического состояния объектов.”

     Объект, состояние которого определяется, называют объектом диагностирования (ОД). Диагностирование представляет собой процесс исследования ОД. Характерными примерами результатов диагностирования состояния технического объекта являются заключения вида: ОД исправен, неисправен, в объекте имеется такая-то неисправность. 

     В стандартах исправное, неисправное, работоспособное  и неработоспособное технические  состояния определяются следующим  образом.

     Исправное состояние – состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям нормативно-технической и конструкторской документации.

     Неисправное состояние – состояние объекта, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований нормативно-технической и (или) конструкторской документации.

     Работоспособное состояние – состояние объекта, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской документации.

     Неработоспособное состояние – состояние объекта, при котором значение хотя бы одного параметра, характеризующего способность выполнять заданные функции, не соответствует требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской документации.

     В процессе производства, эксплуатации и хранения объектов в них могут появляться и накапливаться неисправности. Некоторые из них приводят к тому, что объект перестает отвечать предъявляемым к нему техническим требованиям. Перед использованием объекта по назначению необходимо знать, есть ли в нем неисправности, которые могут явиться причиной нарушения его нормальной работы. С ответом на этот вопрос связан процесс обнаружения неисправности. Он детализируется в зависимости от режима и особенностей использования объекта и, в соответствии с этим, выделяются следующие задачи обнаружения неисправности:

     1) проверка исправности, целью которой  является разбраковка, позволяющая  отделить исправные изделия от  неисправных. ОД исправен, если  он удовлетворяет всем техническим  требованиям;

     2) проверка работоспособности, целью  которой является выяснение, будет  ли объект выполнять те функции,  для реализации которых он  создан;

     3) проверка правильности функционирования, целью которой является обнаружение  неисправностей, которые нарушают  правильную работу объекта, применяемого по назначению, в данный момент времени.

     Если  объект неисправен, то для замены или  ремонта неисправных компонентов  необходимо установить место неисправности.

     Поиск неисправности осуществляется путем  выполнения диагностического эксперимента над объектом и дешифрирования его результатов. Диагностический эксперимент в общем случае состоит из отдельных частей, каждая из которых связана с подачей на объект входного воздействия (тестового или рабочего) и измерением выходной реакции объекта. Такие части диагностического эксперимента называют элементарными проверками.

     Дешифрирование  результатов диагностического эксперимента направлено на определение неисправностей, наличие каждой из которых в объекте  не противоречит его реальному поведению в процессе выполнения диагностического эксперимента. Такие неисправности включаются в список подозреваемых неисправностей (СПН).

     Исправное и все неисправные технические  состояния образуют множество технических  состояний ОД. Рис. 1.1 иллюстрирует характер разбиения множества технических состояний при решении различных задач технического диагностирования (0 – исправное и х – неисправное техническое состояние).

     Рис. 1

      Рис. 1 (а, б, в и г) соответствуют задачам проверки исправности, работоспособности, правильности функционирования и поиска неисправностей.

     Диагностирование  осуществляется с помощью тех  или иных средств диагностирования (СД).

     Выделяют  встроенные и внешние СД.

     Встроенное  средство диагностирования (контроля) – средство диагностирования (контроля), являющееся составной частью объекта.

     Внешнее средство диагностирования – средство диагностирования (контроля), выполненное конструктивно отдельно от объекта.

     Взаимодействующие между собой ОД и СД образуют систему  диагностирования.

     Процесс диагностирования, в общем случае, представляет собой многократную подачу на ОД определенных воздействий (входных сигналов), многократных измерений и анализа ответов на них. Воздействия могут формироваться СД либо определяться непосредственно алгоритмом функционирования ОД.

     Различают системы тестового и функционального диагностирования. Особенность первых состоит в возможности подачи на ОД специально организованных (тестовых) воздействий от средств ОД. В системах второго типа диагностирование ведется на рабочих воздействиях, предусмотренных рабочим алгоритмом функционирования ОД.

     На  рис. 2 (а и б) приведены обобщенные функциональные схемы систем тестового и функционального диагностирования соответственно.

     Системы функционального диагностирования обычно обеспечивают контроль ОД в процессе его применения по назначению, тестового – при производстве и ремонте.  

     Рис. 2 

     Как уже говорилось, процесс диагностирования обычно можно разбить на части, каждая из которых характеризуется подаваемым на объект тестовым или рабочим воздействием и снимаемым с ОД ответом. Такие части называют проверками.

     Ответы  объекта могут сниматься с  основных выходов ОД, то есть с выходов, необходимых для применения ОД по назначению, так и с дополнительных выходов, организованных специально для организации диагностирования. Основные и дополнительные выходы обычно называют контрольными точками (КТ) или контролируемыми выходами. Измеряемые на них параметры называют контролируемыми или диагностическими параметрами. В одной КТ может измеряться несколько параметров. Например, при контроле сигнала синусоидальной формы часто измеряют одновременно частоту и амплитуду сигнала.

     Реализация  процесса диагностирования требует  источников тестового воздействия, измерительных устройств и устройств  связи источников воздействий и измерительных устройств с объектом. Для управления средствами диагностирования и анализа реакции ОД применяют вычислительные устройства. В современных системах для этого зачастую применяются микропроцессоры.

     При большом объеме контрольно-диагностических операций (например, в условиях серийного производства или на специализированных предприятиях по ремонту) используемые системы тестового диагностирования обычно управляются от ПЭВМ. Основные составляющие таких систем показаны на рис. 3.

     Рис. 3

     Для работы систем диагностирования необходимо заранее подготовить некоторые  данные (информационное обеспечение). Их качественное и быстрое получение  невозможно без использования вычислительной техники и программных средств  моделирования. Современные системы автоматизации проектирования включают специальные подсистемы подготовки информации для диагностирования.

     Среди показателей качества продукции  важное место отводится свойству "надежность".

     Надежность – свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования.

     Надежность является комплексным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условий его применения может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодность исохраняемость или определенные сочетания этих свойств.

     По  ГОСТ они определяются следующим  образом.

     Безотказность – свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки.

     Долговечность – свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

     Ремонтопригодность – свойство объекта, заключающееся в приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонта.

     Сохраняемость – свойство объекта сохранять в заданных пределах значения параметров, характеризующих способности объекта выполнять требуемые функции, в течение и после хранения и (или) транспортирования.

     Неполнота обнаружения и неточность в определении  места неисправности ухудшает фактические  показатели всех вышеуказанных свойств надежности.

     Достижение  высоких показателей надежности современных электронных устройств  невозможно без применения методов  и средств технической диагностики. В частности, в связи с быстро растущей сложностью ОД активно развиваются  методы проектирования схем, обеспечивающие хорошую контролепригодность.

     Контролепригодность (приспособленность  объекта к диагностированию) – свойство объекта, характеризующее его пригодность к проведению диагностирования (контроля) заданными средствами диагностирования (контроля).

     Если  ОД хорошо приспособлен для диагностирования, то существенно упрощается построение тестов и поиск места неисправности, снижается время диагностирования.

     В технической диагностике электронных  устройств различают аналоговые (непрерывные), цифровые и аналого-цифровые (гибридные) ОД. В аналоговых ОД сигналы характеризуются континуальным множеством значений, в цифровых – логическими уровнями ( обычно "лог. 1" и "лог. 0"), в аналого-цифровых – имеются сигналы обеих типов. Очевидно, что, используемые в системах диагностирования СД и средства подготовки информационного обеспечения зависят от вида ОД.