2. Общая характеристика рэа как объекта контроля

Классификация объектов контроля. ОК является любое техническое устройство, состояние которого контролируют при эксплуатации (переиодически/непрерывно). В зависимости от поставленной задачи в качестве ОК можно рассматривать весь комплекс РЭА или его отдельные системы, агрегаты, устройства и их элементы. В общем виде любая РЭА является динамической системой, которая выполняет преобразование некоторой функции. При исправном ТС ОК каждой функции на входе соответствует определенная функция на выходе. Преобразование сигнала, поступающего на вход системы, математически отражает оператор А(р), который является сокращенной формой записи дифференциальных уравнений и отражает физические преобразования входной функции u_вх(t) для получения выходной функции u_вых(t). Нарушение этой заранее известной зависимости для любого ОК означает, что его внутренние свойства изменились, а при отклонении выходной функции u_вых(t) = A(p) u_вх(t) за установленные допуски ОК считают неисправным.

В общем виде процесс контроля можно представить как контроль выходной функции времени, которая является реакцией системы на входную функцию времени. Исходя из этого анализировать работу всех ОК надо только с позиции динамических систем, однако для большинства ОК на практике применяют более простые способы. Например, для многих устройств достаточно только для одного момента времени проверить функциональную зависимость сигналов на входе и выходе (найти функциональную связь), а для других - численное значение выходной величины при подаче на вход определенного входного воздействия (вычислить функционал). Функция и функционал являются частными случаями оператора А(р). В соответствии с таким подходом все ОК условно делят на 4 группы:

1) устройства, где входной и выходной сигналы связаны функциональной зависимостью. Например,

U_вых(t) = k U_вх(t) (пропорциональная связь).

Примером ОК могут быть усилители (колебаний, импульсов, постоянного тока и т.п.), измерительные приборы (вольтметр, амперметр) у которых выходная величина является углом поворота стрелки и связана пропорциональной зависимостью с входной величиной (напряжение, ток);

2) устройства, где входной и выходной сигналы связаны функционалом. Например, интегральный оператор

U_вых(t) = k ₀∫^TU_вх(t)dt

К этой группе ОК относят интегрирующий счетчик амперчасов, который характеризует состояние аккумулятора в зависимости от тока разряда i(t) = k ∫i(t)dt и т.п.;

3) устройства, где входной и выходной сигналы связаны с помощью оператора

A(p).

К этой группе относят следящие системы, системы автоматического регулирования и т.п.;

4) ОК, которые не имеют входов. Входные сигналы этим устройствам не нужны, а параметры выходных сигналов определяют только физические процессы, которые происходят внутри самих устройств.

К этой группе относят различные виды генераторов (пилообразного напряжения, тока и т.п.).

Не все ОК можно представить в виде элемента с одним входом и выходом. Среди объектов РЭА есть такие, которые имеют несколько входов и выходов (например, делитель частоты), но их тоже можно разделить на 4 указанные группы. Для этого надо определить зависимости между каждым выходным сигналом и всеми входными. Вид функциональной связи является признаком для классификации ОК, т.е. для отнесения его к одной из указанных групп.

Контролируемые параметры. Важным этапом изучения ОК является описание и анализ контролируемых параметров. Общее количество параметров, которые проверяют в различной РЭА, меняется в широких пределах и зависит от цели контроля и требований к достоверности результатов. Число контролируемых параметров возрастает по мере уточнения места неисправности (может достигать нескольких сотен) и роста требуемой достоверности контроля.

Контролируемые параметры описывают такие характеристики:

- номинальное значение и границы допусков;

- зависимость номинального и предельно допустимых значений от внешних условий (температура и т.п.);

- требуемая точность измерения;

- функциональная зависимость (формулы) для вычисления параметров по результатам измерений косвенных величин с учетом внешних условий;

- закономерность изменения во времени при эксплуатации (характеристика связана только с прогнозирующими параметрами).

Большую часть параметров РЭА контролируют прямыми измерениями, но есть параметры, которые требуют измерений косвенных величин и их последующий пересчет/преобразование.

Существуют обобщенные параметры, которые в зависимости от задачи контроля (оценка общей работоспособности, поиск места неисправности, прогнозирование) имеют несколько признаков состояний, связанных с параметрами установленными зависимостями. Обобщенные параметры и признаки состояний являются равноценными носителями полезной информации, т.к. между ними существует установленная и однозначная зависимость.

Для удобства описания и анализа контролируемых параметров их классифицируют по различным признакам. При автоматизации контроля наиболее важными признаками считают «технологические» (связаны с методом съема и обработки информации о параметрах) и «тактические» (определяют цель контроля и измерения параметров).

По «технологическим» признакам все параметры делят на 4 группы:

1. параметры, которые выражены электрическими величинами и не требуют дополнительных преобразований (напряжение и сила тока; амплитуда и частота следования импульсов тока/напряжения; временные интервалы, которые характеризуют длительность импульсов напряжения/тока; период следования импульсов; сопротивление, емкость и индуктивность элементов электро- и радиотехнических цепей; кодовые комбинации импульсов напряжения/тока и т.д.);

2. параметры, которые выражены электрическими величинами и требуют дополнительного преобразования, и параметры, которые измеряют косвенно (выходная мощность радиопередающих устройств; коэффициент шума приемного тракта; длительность и частота следования радиоимпульсов и т.д.);

3. параметры, которые выражены неэлектрическими величинами и требуют предварительное преобразование (давление; температура; обороты; угловые и линейные перемещения; количество и скорость расхода жидкостей и т.д.);

4. параметры, которые оценивают визуально, т.к. для них затруднен/нецелесообразен автоматический контроль (например, яркость свечения).

Параметры ОК распределены по группам неравномерно и большая их часть приходится на 1-ю группу, а параметры, которые представлены напряжением постоянного и переменного тока, составляют 70% всех электрических величин, что облегчает задачу унификации измерительной части АСК.

По «тактическим» признакам параметры делят на:

- определяющие. Контроль параметров позволяет оценить общую работоспособность ОК (работоспособное/ отказовое состояние);

- вспомогательные. Используют совместно с определяющими для поиска мест повреждений. Количество вспомогательных параметров зависит от точности определения места неисправности и их количество может в несколько раз превышать количество определяющих;

- аварийные. Небольшая часть определяющих параметров, по которым судят о приближении аварийных режимов/ситуаций в ОК. Аварийные параметры требуют непрерывного слежения при работе и проверке ОК;

- прогнозирующие. Могут входить в состав определяющих или вспомогательных параметров или выделяются в специальную группу. Параметры должны содержать информацию, которая позволяет прогнозировать ТС ОК и отражает преждевременный износ/старение ОК, указывая направление и скорость изменения его свойств.

Различные режимы работы АСК связаны с использованием соответствующих групп параметров:

- определяющие. Проверка общей работоспособности ОК;

- вспомогательные. Диагностический контроль, т.е. определения мест повреждений;

- прогнозирующие. Прогнозирующий контроль, если в АСК предусмотрен этот режим;

- аварийные. Постоянный контроль ОК после подключения к нему электропитания.

Имитирующие сигналы. Контроль объектов РЭА связан с подачей на их входы имитирующих сигналов, которые имитируют работу при проверке отдельных блоков электро- и радиотехнических систем (например, при проверке радиолокационной станции имитируют отраженный сигнал). Диагностический контроль при поиске мест неисправностей невозможен без стандартных имитирующих сигналов, а для проверки динамических систем РЭА надо на их вход подавать возбуждающие сигналы с заданными характеристиками.

Таким образом, описание и анализ имитирующих сигналов (рис. 2) является составной частью общей характеристики РЭА как ОК.

Рис. 2. Классификация имитирующих сигналов

Описание имитирующих/стимулирующих сигналов обычно начинают с указания их физических носителей. По этому признаку все имитирующие сигналы делят на:

- электрические (объединяют более 90% всех сигналов). Сигналы характеризуют напряжение и токи различных видов и форм (постоянный, переменный, низко- и высокочастотный, с амплитудной, частотной, фазовой модуляцией и т.д.). Электрические сигналы в виде импульсов и импульсных посылок характеризуют форма, амплитуда и длительность импульса и временные интервалы между посылками. Используют для проверки РЭА;

- неэлектрические. Малочисленная группа - давление, линейные и угловые перемещения и т.п.

Имитирующие сигналы характеризуют, кроме указания физического носителя, вида и формы, также номинальные значения и требуемые допуски на параметры. Например, для сигналов импульсной формы надо указать:

- амплитуду и допуски на несущую частоту;

- значение и стабильность несущей частоты;

- частоту и допуски повторения импульсов;

- длительность и форму импульса, точность установки длительности импульса;

- интервал между кодовыми импульсными посылками и т.д.