Устройство для определения показателя помехоустойчивости дискретных блоков

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТВУ 1, 646343

СОюз Сювэтеим»

Соцналметмчеелия

Раепублми (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 25.05.76 (21) 2365033/18 24 с присоединением заявки %в (23) ПриоритетОпубликовано 05.02.79.Бюллетень М 5

Дата опубликования описания 08.02.79

2 (51} М. Кл.

G 06, F 15/36 ,G 06 (3 7/52, Гевударвтввнный квиктвт

СССР вв двлам нзвбрвтвннй

ss вткрытнй (53) УДК 681.333 (088.8) В. Ф. Мелехин н С. Г. Захаров (72) Автори изобретения

Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. М. И. Калинина (71) Заявитель

{54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ

ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ ДИСКРЕТНЫХ БЛОКОВ

Изобретение относится к области измерительной и вычислительной техни ки и может быть использовано при разработке и конструированйи устройств дискретного действия.

Известно устройство для моделирования процесса появления отказов в двоичных элементах, содержащее распределитель тактовых импульсов, соединенный с датчиком выходных значений идеального двоичного элемента, выходы которого через логические элементы соединены с блоком формирований заданных вероятностей и регистром, соединенным через логические элемен-. ты с распределителем тактовых импуль-. сов (1 }.

Недостатки устройства — сложность и большое время, требуемое для накопления статистических данных, так как сбои - события редкие.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является устройство для определения показателя помехоустойчивости дискретных блоков, содержащее пороговые элементы, соединенные с индикаторами. Недостаток устройства - малая точность определения показателя помехоустойчивости,так как фактически измеряется величина электромагнйтной помехи и оценка показателя помехоустойчивости (в частности Р„ - вероятности отсутствия сбоя за заданный интервал времени Т), получается грубой(21.

Цель изобретения — повышение точ- . ности и быстродействия устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит блок задания выдержки времени, счетчик, вентиль, преобразователь поля помехи в напряжение н усилитель, вход которого соединен преобразователем поля помехи в напряжение, а выход — с пороговым . элементом, выход которого через вентиль, подключенный к блоку задания выдержки времени, соединен с входом,646343

3S счетчика, к выходам которого присоединен индикатор.

На чертеже приведена блок-схема устройства для определения показателя помехоустойчивости дискретных блоков.

В схему включены: преобразователь

1 поля помехи в напряжение, усилитель

2, пороговый элемент 3,. вентиль 4, блок S задания выдержки времени, счетчик 6, индикатор 7. Щ Преобразователь поля помехи в напряжение представляет собой конструкawo, на которой расположены соединенные между собой дискретные элементы.

Вход одного иэ них используется «ак контур связи, образующийся за счет проводников, связывающих вход дискретного элемента с щ угими элементами схемы и предназн. ченного для преобразования поля электромагнитной помехи в напряжение наводки. Усилитель 2 представляет собой широкополосный усилитель с градуированной шкалой усиления, предназначенный для усиления напряжения наводки, образующегося в контуре связи 1. Пороговый элемент 3 представляет, собой элемент дискретного действия, аналогичный элементам, расположенным на конструкции, образующий преобразователь 1, и предназначен для выявления сбоя дискретного элемента при воздействии на него усиленной электромагнитной наводки. Вентиль 4 предназначен для подключения счетчика

6 на заданные интервалы времени, задаваемые блоком задания выдержки времени 5. Блок задания выдержки времени 5 предназначен для задания определенного интервала времени работы счетчика 6. Счетчик 6 цредиазна40 чен для подсчета сбоев порогового элемента 3. Индикатор 7 представляет собой индикационный прибор и предназначен для регистрации числа сбоев порогового элемента 3.

Работа устройства происходит сле дующим образом.

Если конструкцию,на которой расцоложены соединенные между собой дискретные элементы, поместить в поле действия электромагнитныхх помех,то в контуре связи преобразователя 1,образованном за счет проводников, свазыва1ощих вход дискретного элемента с другими элементами схемы, возникает ЭЛС наводки, величина

$$ которой определится электромагнитным Ъ полем помехи, входными и выходными сопротивлениями элементов. длиной проводников, соединяющих элементы и расположечнем этих проводников в щю странстве относительно источника электромагнитного поля rroMex. Усилитель 2, подсо единенный своим вхоiioM к контуру связи цреобраэователя 1, усиливает образовавшееся наирижение наводки и подает его на вход такого же дискретного элемента, названного пороговым элементом 3. Уста навлнвая различные значения усиления усилителя 2, можно onpeäåëíòü среднее значение сбоев порогового элемента 3, подсчнтываемых счетчиком 4 и пс дключен» ным к нему череэвентиль 4, на вход котоЮ рого подсоединен блок задании выдержкн времени, задающий определенные интервалы времени работы счетчика 6, Значение числа сбоев дискретного элемента нндицнруется индикатором 7, подсоединенным своим входом к выходам счетчика 6. Если произвести несколько измерений для определенного значения коэффициента усиления, то можно определить среднее число срабатываний дискретного элемента на данном интервале времени.

Прн допущении того, что редкие сбои дискретного элемента подчинены закону Пуансона, вероятность отсутствия сбоя P (a; ) Ьь данный интервал времени T для установленного коэффициента усиления либо, что аналогично, для уменьшенного значения и рога срабатывания с „. может быть-определена как . Р Br/ (- t% )., Математическое ожидание среднего чююла срабатыванйй дискретного элемента на данном интервале времени Т, рапп

Д 3с .

У

ai д где Л с(„- среднее число срабатываний дискретного элемента на,интервале Т. при данном уровне порога срабатывания 4„;

h - число измерений. йля электромагнитных паводок, рас- .

CM&TpHBQBMblX как нормалЬИОЯ CT61_#_O парный процесс известно, что плотность числа превышений функции постоянна о уровня а, т. е. плотность числа срабатываний дискретного элемента равна:

Ф

КЧЬ) акр -2 Ч 1 а Ч 2С (3), где Х <, > и ХМ<о>- автокорреляционные

646343

Таким образом р в опыте заре- 4в гистрированы значения (Х „.; X; ) (1 1, 2, 3.... n) и требуется подобрать параметры квадратичной функции

8, соответствующей наблюденной экспериментальной зависимости. Используя метод наименьших квадрате, можно пог лучить сжщукяцую систему уравнений:

О, (Х1 С+а 1Х3.6сИ,„(Х,>1 т $0 а Гх1@++e-à,"Ш и

О 1 а,",ГZl»" „; а" fxl= ;

l1 (9) са Кд =, сМ СХ,71 +g y,„-.

124

5 функции от (Ф) и ее вторая производная при Ь О,.

Поскольку среднее число срабатываний за время Т равно, (4) то вероятность отсутствия сбоев дискреч ного элемента в зависимости от цорога срабатывания а и заданном значении временного интервала T опредетатся следующей функпиокальной эависимос: р,=е р(-@,ò)= Еф " к У (5)

По результатам эксперимента определяется emwеиие Pî для низких значений порога срабатывания с3 . Чтобы эсктраполировать значение функция в области высокого порога Q (т. е. туда, где эксперимент проводить трудно ввиду малого числа сбоев), необходимо определить неизвестные параметры вы» веденно и зависимости.

Представляя формулу 5 в виде

*p»pgsxpC Ъ»,. где т

Я ф 2 @ (о) (6) " (о) и дважды логарифмируя выражение (6), можно получить

8„В„.Р С,ЪС Х. (7)

Если принять новые обозначения величин х-В В р -д а„ъ. " Xlg+cx . (8) !

Подходящее значение дисперсий па 2 -Z

pBMeTpoBL7g 6 и корреляционного лоМента Кд определяется как

-а

«я бс ™сд (1О}

Значения величин М,},Мс, Мс можно получить прн решении системы (9)

10 методом последовательного исключения.

Дисперсия 8, характеризующая точность измерения величккы2„, равна

2 2 ,с,2 Я (11-(С Х(тд 1) где й1 — максимальная степень данного уравнения ((н = 2);

Доверительный интервал пря заданной надежности с определяется как

29 у 5 G y о, (12), 2 2

/ J „и Х определяются из таблицы

" Х2 - распределения на основании равенства Р()Г « М ) *

36 я 2

Значения ; и }"я могут быть найдеHag пф -аблицам, по входным величинам К= 11-rA u d.

Б случае невыполнения неравенства (12) cnenyer увеличить число опытов rt.

Оценка точности построения функции Ро = X() по кайден ым значениям

2-я c0<,Î, к дс параметровд к с можно произвести по методу линеаризации функпии случайных аргументов. Результатом расчета является

8 (р,)»ехр(а»са (ьз)

+ехР(д+сц ) ба а с+2a М

Таким образом, по определенным средним значениям числа сбоев дискрет

Ф ного элемента, прн заданных уменьшенНйх зйачекиях порога срабатывания, рассчитываются значения вероятностей отсутствия сбоев иэ (1). Полученные значения Р позволяют определить кеизвестные параметры выведенной зависимости изменения вероятности отсутствия сбоя дискретного элемента от ве- личины °,порога срабатывания, т. е. неизвестные параметры функции Р, (а) (формулы 6,9).

646343

Значение параметров функции Ро f (<) позволяют ее эксчраполировать в область высоких значений порога сраба тывания, где эксперимент ие проводился. ввиду малого числа сбоев за данный интервал времени. Точность проведен ных испытаний можно оценить по формулам (10, 11, 12) и в случае больших погрешностей увеличить число опытов д

r ри уровнях порога срабатывания дискрет ного элемента С 3 26 можно считать моменты появления выбросов (сбоев дискретного элемента) независимыми и рассматривать их KGK стационарный ординарный поток событий без последствия, что является характерным свойством закона Пуассона. Если, например, случайная величина (помеха) распределена нормально, то вероятность попадания ее в.интервал (-25, 26 ) равна

0,954. Отсюда следует, что для выполнения условия С > 25 íåîáõîäèìî измерять сбои на:данном интервале времени измерения Т для вероятности отсутствия сбоя Po - 0,954 и выше.

По результатам оценки степени помехозащишенности дискретного элемента можно определить помехозашишен ность разрабатываемой вычислительйой машины в данных промышленных успев виях, рекомендовать наиболее защищенное от помех место в помещении и положение конструкции в пространстве, чтобы воздействие электромагнитных помех было минимально возможным.

Технико-экономическую эффективность предлагаемого устройства по оч ношению к ранее известным: уменыпению времени исследований, повышению точности измерений, снижению стоимости самого устройства.

Формула изобретения

Устройство для определения помехоустойчивости дискретных блоков, содер- . жащее пороговый элемент и индикатор, о т л и ч а ю at е е с я тем, что, с целью повышения точности и быстро действия устройства, оно содержи1 блок задания выдержки времени, счетчик, вентиль, преобразователь поля помехи в напряжение и усилитель, вход которого соединен с преобразователем поля помехи в напряжение, а выход «с пороговым. элементом, выход которого через вентиль, подключенный к блоку задания выдержки времени, соединен с входом счетчика, к выходам которого

25 присоединен .индикатор.

Источники информации, принятые so внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

% 383070, кл. 2 9 06 G 7/52, 04 12;70.

2. Гринкевич В. А. и др. О регистрации и количественной оценке случайных импульсных электромагнитных помех, Вопросы радиоэлектроники сер, Электронная вычислительная тех- .. ник&, вып. 3, 1969, с. 135, рис. 3.

Составитель В. Максимов

Редактор А. Садомов Техред И. Асталош Корректор Л. Веселовская

Заказ 652/62 Тираж 779 : Подписное

IIHHHITH Государственног комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035,.Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4