Способ формирования испытательных тестов электронных устройств



Способ формирования испытательных тестов электронных устройств
Способ формирования испытательных тестов электронных устройств
Способ формирования испытательных тестов электронных устройств
Способ формирования испытательных тестов электронных устройств
Способ формирования испытательных тестов электронных устройств

 


Владельцы патента RU 2469372:

Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" (RU)

Изобретение относится к способам испытаний электронных устройств различного назначения путем использования испытательных тестов (наборы испытательных воздействий и соответствующих им допустимых отклонений контролируемых параметров устройств), сформированных по результатам математического планирования эксперимента (МПЭ). Технический результат способа позволит повысить качество контроля изготавливаемых устройств. Способ включает реализацию МПЭ с совокупностью устройств и построение математических моделей, отражающих влияние входных сигналов и эксплуатационных воздействий, а также внутренних факторов (разбросов параметров комплектующих элементов), используя которые (математические модели), формируют наборы воздействий и соответствующих им допустимых отклонений выходных параметров устройств (испытательные тесты) для проверки соответствия изготавливаемых устройств заданным требованиям. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к способам испытаний электронных устройств различного назначения путем формирования испытательных тестов (совокупностей воздействий на устройство и соответствующих им допустимых отклонений контролируемых параметров).

Известен способ определения возможных отклонений контролируемых параметров при эксплуатационных воздействиях - математическое планирование эксперимента (МПЭ) (см. Фомин А.В., Борисов В.Ф., Чермошенский В.В. Допуски в радиоэлектронной аппаратуре. - М.: Сов. радио, 1973. - С.25-42).

Недостатком указанного способа является описательное представление идеи и отсутствие четкого алгоритма учета влияния активных элементов (транзисторов, интегральных микросхем и др.) на оценки величин отклонений выходных параметров устройств (Пуст).

Известен также способ оценки возможных отклонений при моделировании эксплуатационных воздействий (входных сигналов, питающих напряжений, температуры и др.), а также изменений номиналов пассивных элементов (R, L, С) по принципам МПЭ, результаты которых могут быть использованы для формирования испытательных тестов (см. Барабащук В.И., Креденцер Б.П., Мирошниченко В.И. Планирование эксперимента в технике. - Киев: Техника, 1984, с.124-125).

Варьируя поочередно уровнем воздействий и фиксируя (измеряя) при этом значения выходных параметров устройств, получают экспериментальные результаты, позволяющие восстановить аналитическую зависимость, связывающую возможные уровни воздействий, воспроизводимых при исследовании, с соответствующими им отклонениями параметров устройства.

Недостатком последнего способа является невозможность оценки влияния на величины отклонений активных элементов, что делает его применимым только для суждения о параметрах одного устройства, подвергнутого МПЭ, и не применимым при массовом изготовлении устройств.

Способ выбран в качестве прототипа.

Целью изобретения является устранение недостатков прототипа и повышение эффективности контроля.

Поставленная цель достигается тем, что МПЭ, реализуемому в известном способе, подвергают выборку однотипных устройств, получают в каждом опыте количество откликов по количеству исследуемых устройств, используя которые (отклики), оценивают в каждом опыте возможные отклонения (минимальные, максимальные), исходя из которых строят математические модели нижних и верхних допустимых отклонений откликов для любых сочетаний уровней воздействий, моделируемых при реализации МПЭ, а также уровней внутренних факторов, и, используя полученные математические модели, формируют наборы воздействий и соответствующих им допустимых отклонений откликов (испытательные тесты).

Предложенный способ формирования испытательных тестов позволит повысить качество контроля электронных узлов и блоков электронной аппаратуры, в том числе бортовой аппаратуры космических аппаратов.

Среди информационных материалов по данному классу техники, а также среди способов аналогичного назначения авторами не обнаружены способы с подобными существенными признаками, отличающими заявленный способ.

Предлагаемый способ иллюстрируют:

- фиг.1 - блок-схема устройства;

- фиг.2 - матрица планирования (МП) МПЭ;

- фиг.3, 4 - факторограммы результатов МПЭ.

Реализация способа происходит следующим образом. На вход устройства (фиг.1) подают входные сигналы - совокупность {xBX}, выступающие как функциональные воздействия (сигналы, обеспечивающие питание, подлежащие усилению, задержке, преобразованию и др.). В эксплуатационных условиях устройство испытывает ряд внешних влияний составляющих эксплуатационной среды - совокупность {хВНШ}, представленная температурой, влажностью, давлением и другими физическими воздействиями (факторами). Все эти факторы - {хВХ}, {хВНШ} - влияют на функционирование устройства и определяют величины выходных параметров - {Пуст}.

Указанные факторы объединяют в одну совокупность {xi}:

ВХ, ХВНШ}={xi}, i=1, 2, 3, …, n,

где n - количество возможных входных и внешних факторов.

Так как в большинстве случаев количество устройств не ограничивается одним образцом, то на Пуст влияют и отклонения параметров комплектующих устройства, проявляющиеся при переходе от образца к образцу. Эти влияния связывают с совокупностью внутренних факторов - {xВНТ}.

Влияние факторов из совокупности {xi} по алгоритму МПЭ исследуют, представив все возможные сочетания уровней факторов, варьируемых на двух уровнях - «+1» (максимум) и «-1» (минимум), в матрице планирования (МП), фиг.2, строки которой - возможные сочетания воздействий при эксплуатации (опыты), определяющие выходные отклики из {Пуст}. При формировании МП единицы опускают. Такой алгоритм эксперимента предполагает линейную зависимость между Пуст и каждым из факторов из {xi}, которая по результатам опытов может быть представлена полиномиальной математической моделью (ММ):

, где

bo - среднее значение Пуст по результатам всех опытов (от 1 до N по МП);

bi - коэффициенты влияния факторов, оцениваемые также по

результатам всех опытов в соответствии с методологией МПЭ.

Результаты МПЭ с одним образцом устройства могут быть проиллюстрированы факторограммой, фиг.3, где по оси абсцисс отложены номера опытов в соответствии с МП (фиг.2), а по оси ординат - значения Пуст, полученные в соответствующих опытах (последний столбец МП на фиг.2).

Так как при МПЭ с другим образцом однотипного устройства из-за {хВНТ} будут получены другие значения Пуст в каждом опыте, что приводит к другим значениям bo и bi, отражающих различные индивидуальные чувствительности образцов к изменению уровней факторов, факторограмма результатов не совпадет с прежней (фиг.3). Чтобы выявить возможные границы разбросов Пуст при массовом изготовлении устройств, МПЭ подвергают несколько образцов устройств (к). Таким образом получают к факторограмм, которые образуют так называемый коридор откликов (фиг.4), отражающий влияние как факторов совокупности {xi} (изменение Пуст от опыта к опыту), так и факторов совокупности {хВНТ} (ширина коридоров откликов). Если бы не было влияния {хВНТ}, то все факторограммы совпали и слились бы в одну (фиг.3).

Полученные результаты подвергают статистической обработке для оценки допустимых (верхних, нижних) пределов (например, толерантных), которые будут служить ограничениями для Пуст будущей продукции (см. Смирнов Н.В., Дунин-Барковский И.В. Курс теории вероятностей и математической статистики для технических приложений. - М.: Наука, 1969, с.242-243):

Пtср±кtS, где

- Пt - допустимые толерантные значения (пределы - нижний, - верхний) в каждом опыте (фиг.4);

- Пср - среднее значение к результатов в каждом опыте (фиг.4);

- кt - толерантный коэффициент (табулированный);

- S - оценка среднеквадратичного отклонения Пуст в каждом опыте.

По рассчитанным толерантным значениям Пt (нижним и верхним) в каждом опыте синтезируют по методологии МПЭ математические модели допустимых толерантных (нижний и верхний) пределов при любых сочетаниях уровней факторов {xi} в пределах {ximin, ximax} и возможных сочетаниях уровней {хВНТ}. В компактном виде они могут быть представлены как

, , где ,

n - количество факторов, варьируемых в эксперименте (xi);

bi - коэффициенты влияния i-го фактора;

bo - базовый уровень параметра (среднее значение по всем 1, 2, 3, … N опытам).

Полученные MM , позволяют оценить допустимые пределы Пуст для любых сочетаний уровней воздействий из совокупности {xi}. Так, например, наборы уровней воздействий, находящихся между уровнями {xi} 2-го и 3-го опытов МП (обозначены 2′ - фиг.4) образуют сечение коридора откликов, допустимые пределы в котором соответственно равны

, .

Выбор в качестве допустимых других значений , при указанном наборе воздействий приведет к невыявлению при контроле соответствия параметров устройств заданным требованиям некачественных образцов. Аналогичная ситуация показана при наборе воздействий, обозначенных как 3′ (фиг.4).

Таким образом могут быть сформулированы испытательные тесты (ТИ), содержащие наборы уровней испытательных воздействий {хiисп} и соответствующих им пределов , (далее , ), которые при изготовлении устройств определяют исходя из возможностей и загрузки испытательного оборудования продолжительности испытаний и других соображений, -

, где

- {xi исп} - набор уровней испытательных воздействий (i=1, 2, 3, …, n);

- , - уровни ограничений на Пуст, соответствующие

выбранным {xi исп} и оценке по ММ для ,

Рассмотрен случай одного Пуст. При нескольких выходных параметрах устройства (фиг.1) алгоритм подготовки данных для формирования ТИ аналогичен.

Располагая результатами МПЭ к образцов, формируют к ММ однотипных устройств, что дает к значений коэффициентов bo и bi. Подвергая указанные наборы коэффициентов статистической обработке аналогично Пуст, оценивают допустимые (нижние - , верхние - ) отклонения указанных коэффициентов при испытании изготовленных устройств. Значение указанных отклонений позволяет включать их в ТИ, что повышает качество контроля, -

Рассмотрим реализацию способа на примере электронного устройства - модуля задержки команд (МЗК), фиг.5.

На вход МЗК (фиг.5а) поступает команда (Вх К), которая должна быть задержана (Вых К) на установленное время (время задержки - τз, мс). На МЗК воздействуют Хвн (температура - Т°С, питающее напряжение - Еп, В) и Хвнт (разброс параметров элементов, на которых выполнена схема МЗК). Испытаниям подвергнуто 16 образцов МЗК, по 4 образца на каждый опыт. По МП (фиг.5в) варьировали Т°С и Еп (4 опыта). После обработки результатов опытов и оценки Пt получен, например, коридор откликов фиг.5г.

Полученные результаты удовлетворяли разработчика. При традиционном формировании ТИ ("худший случай") следовало бы выбирать в качестве ограничений (допустимых значений) при любых сочетаниях значений Т° и ЕП значения τз минимальное и максимальное по результатам эксперимента (9,24 мс и 15,32 мс). Но тогда при испытаниях в условиях 3-го опыта (фиг.5в), когда Т°С максимальна, а ЕП минимально, не будут забракованы образцы, оказавшиеся с задержкой τз=9,8 мс, а при испытаниях в условиях 2-го опыта не будут забракованы образцы с задержкой τз=14 мс.

Таким образом, образцы с недоступными отклонениями в определенных условиях были бы допущены к дальнейшему использованию.

Поэтому если разработчик выбрал Хвн опыт 3, то в качестве Ти будет набор ЕП минимум, Т°С максимум, τз min=9,86 мс, τз max=15,32 мс

Данный способ предлагается использовать при испытаниях электронных устройств различного назначения путем формирования испытательных тестов (совокупностей воздействий на устройство и соответствующих им допустимых отклонений контролируемых параметров).

1. Способ формирования испытательных тестов электронных устройств, заключающийся в том, что проводят экспериментальное исследование устройств по плану математического планирования эксперимента (МПЭ), моделируя (воспроизводя) входные сигналы и эксплуатационные воздействия (факторы), отличающийся тем, что подвергают МПЭ выборку однотипных устройств и получают по количеству исследуемых устройств в каждом опыте соответствующее количество откликов, которые подвергают статистической обработке и оценивают в каждом опыте возможные отклонения (минимальные, максимальные), исходя из которых строят математические модели нижних и верхних допустимых отклонений откликов для любых сочетаний уровней входных сигналов и эксплуатационных воздействий, моделируемых при реализации МПЭ, а также наборов уровней внутренних факторов, и, используя полученные математические модели, формируют наборы воздействий и соответствующих им допустимых отклонений откликов (испытательные тесты).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что по результатам МПЭ с выборкой однотипных устройств, используя построенные математические модели, оценивают разбросы значений коэффициентов влияния (минимумы, максимумы) входных сигналов и эксплуатационных воздействий и включают полученные значения в совокупность параметров, из которых формируют испытательные тесты.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к испытательному устройству (12) для проверки работоспособности блока (10) управления поворотом носового колеса шасси воздушного судна. .

Изобретение относится к области контроля и диагностирования систем автоматического управления и их элементов. .

Изобретение относится к области контроля и диагностирования систем автоматического управления и их элементов. .

Изобретение относится к способу обработки запроса на стирание кода неисправности, хранящегося в памяти вычислительного устройства, установленного на борту автомобильного транспортного средства, и к способу и системе содействия техническому обслуживанию такого транспортного средства.

Изобретение относится к контролю и диагностированию систем автоматического управления и их элементов. .

Изобретение относится к способам контроля и диагностирования систем автоматического управления и их элементов. .
Изобретение относится к передатчикам параметра процесса, преимущественно, чтобы управлять или наблюдать за производственными процессами. .

Изобретение относится к способу испытания педальной системы воздушного судна и к устройству для его осуществления. .

Изобретение относится к области контроля и диагностирования систем автоматического управления и их элементов. .

Изобретение относится к способу и устройству для обнаружения и устранения неисправностей в машинах

Изобретение относится к области контроля и диагностирования систем автоматического управления и их элементов

Изобретение относится к области контроля и диагностирования систем автоматического управления и их элементов

Изобретение относится к системе управления, по меньшей мере, одним приводом капотов реверсора тяги для турбореактивного двигателя

Изобретение относится к сетям управления технологическим процессом

Изобретение относится к области автоматики и телемеханики

Изобретение относится к области контроля и диагностирования систем автоматического управления и их элементов

Изобретение относится к области контроля и диагностирования систем автоматического управления и их элементов

Изобретение относится к пилотажно-навигационным комплексам летательных аппаратов и их бортовой радиоэлектронной аппаратуре и предназначается для формирования сигналов оповещения об отказе элементов в резервированных системах радиоавтоматики и системах автоматического управления летательными аппаратами
Наверх