Методы повышения надежности приборов и датчиков

  В электрических элементах высокие  температуры способствуют уменьшению сопротивления изоляции, возникновению пробоя и изменению физических характеристик.

  Ослабление  тепловых режимов достигается различными способами: снижением скорости вращения гиромотора, улучшением конструкции маслоуловителей в узле шарикоподшипника, улучшением теплоотвода путем заполнения полости прибора водородом, обладающим высокой теплопроводностью, или путем заливки полости прибора жидкостью. Иногда приходится применять обдув нагревающихся элементов, а в особо ответственных случаях – охлаждение.

  Ослабление  тепловых режимов электрических  элементов достигается также ослаблением режимов их работы и тем самым уменьшением количества тепла, выделяемого самими элементами;

  г) исключение из конструкции приборов и датчиков трущихся элементов путем замены подшипников упругими подвесами, применение бесконтактных электрических преобразователей и т. п. Надежность приборов и датчиков существенно повышается при замене коллекторных электрических двигателей постоянного тока бесконтактными двигателями* переменного тока и при использовании бесконтактных индуктивных преобразователей перемещения вместо потенциометров с трущимися контактами;

  д) исключение из конструкции приборов и датчиков токоподводов, связывающих подвижную систему прибора с неподвижными частями. Токоподводы являются, как правило, слабым звеном и при воздействии вибрации часто выходят из строя. Если сравнить между собой два датчика, в первом из которых имеется неподвижный постоянный магнит, взаимодействующий с подвижной рамкой, а во второй – неподвижная рамка, взаимодействующая с подвижным магнитом, то более надежным будет датчик, в котором токоподводы отсутствуют;

  е) разгрузка мест пайки. Многие приборы и датчики содержат электронные схемы с большим числом соединений. Соединения, выполняемые посредством пайки или сварки, являются одним из слабых мест и при вибрации могут разрушаться. Необходимо разгружать места пайки путем укрепления проводников; наилучший результат дает закрепление проводника в непосредственной близости от места пайки. Надежность пайки существенно повышается при переходе на печатные схемы. Еще больший эффект дает замена паяных соединений сварными, но так же, как и при пайке, необходимо место сварки разгружать. Одним из современных способов разгрузки мест пайки и сварки является заливка электронных узлов  изоляционным материалом (пенполиуретаном или др.) ;

  ж) защита от воздействия пониженного давления, влаги, песка, пыли. Наиболее эффективным способом защиты, широко применяемых в современных приборах и датчиках, является герметизация корпуса. Особенно эффективна герметизация в сочетании с заполнением внутренней полости инертным газом илижидкостью.

  Приведенные здесь способы повышения надежности далеко не исчерпывают всех возможностей конструктивно-технологических методов. Сюда можно отнести также и улучшение механических свойств применяемых материалов, способствующее повышению износоустойчивости трущихся деталей и усталостной прочности упругих элементов; повышение стабильности постоянных магнитов путем улучшения качества магнитных сплавов и методики намагничивания; разработку и применение медленно высыхающих смазывающих материалов;' применение высокопрочных сплавов с малым удельным весом (например, титана, бериллия) и многие другие.

  2. Методы технической  диагностики

  Методы  технической диагностики основаны на применении систем автоматического  или полуавтоматического контроля, позволяющих обнаруживать дефекты  приборов и датчиков как при наземном их контроле, так и при контроле в процессе полета.

  Наземный  контроль может осуществляться через  определенные интервалы времени (регламентный контроль), а также перед полетом (предполетный или предстартовый контроль).

  Контроль  приборов и датчиков в процессе полета может производиться путем подключения контрольной аппаратуры непосредственно к их входным и выходным цепям или к промежуточным преобразующим звеньям.

  Контроль  может быть пассивным, когда контрольная  аппаратура не влияет на уровни передаваемых сигналов, и активным, когда в прибор или датчик из контрольной аппаратуры по мере надобности посылаются стимулирующие (пробные) сигналы. Определенная реакция приборов и датчиков на пробный сигнал служит показателем их исправного состояния.

  Заметим, что методы технической диагностики  часто сопутствуют методам функциональной избыточности, поскольку некоторые способы переключения резервов основаны на обнаружении отказов в процессе полета с помощью системы автоматического контроля.

  3. Структурные методы повышения надежности

  Структурные методы повышения надежности можно  разделить на две подгруппы:

  а) методы, основанные на оптимизации  структурной схемы без применения функциональной избыточности. При использовании этого метода схема прибора (датчика) строится таким образом, чтобы изменение в широких пределах параметров наиболее нестабильных элементов не влияло или мало влияло на погрешность выходного сигнала. Например, при наличии в схеме прибора или датчика отдельных звеньев, обладающих нестабильными характеристиками, иногда целесообразно охватывать эти звенья отрицательными обратными связями. В качестве примера можно привести схему силовой компенсации, при которой наиболее нестабильные звенья оказываются охваченными обратной связью, благодаря чему их влияние сводится к минимуму (см. схему на стр. 353).

  Формулы для определения коэффициентов  влияния отдельных звеньев в различных типовых структурах и условия оптимизации параметров этих структур были получены в § 4.3 и 4.5.

  Оптимизация параметров приборов и датчиков позволяет  существенно снизить вероятность постепенных отказов, вызванных износом и старением элементов. Однако при полной утрате работоспособности элементов, например при дефектах типа «обрыв» и «короткое замыкание», в электрических цепях или при поломках деталей и заклинивании подвижных частей в механических узлах восстановление работоспособности приборов и датчиков без применения функциональной избыточности невозможно;

  .б)  методы, основанные на введении  функциональной избыточности (резервирование, комплексирование по мультимодальному принципу и др.).