Коньков Лекции ТДПС. курс лекций по ТДПС. Введение техническая диагностика как дисциплина сложилась сравнительно недавно. В истории ее становления можно выделить три этапа Первый
 Скачать 286.14 Kb.
|
Методы диагностированияПараметрическиеВиброакустическиеСпектрометрическиеРентгеноскопическиеУльтразвуковая и магнитная дефектоскопияГолографическиеРадиоизотопныеФункциональныеТестовыеКомбинированныеКомбинированныеМетрологическиеОрганолептическиеДетерминированныеВероятностно-детерминированныеВероятностно-статистическиеТеория чувствительностиИдентификацияОператорный анализИнженерно-логическиеИнформационно- статистическиеСтатистический анализРаспознавание образовПланирование экспериментаРис 3. Классификация методов диагностирования 4. ОСНОВНОЙ ПРИНЦИП ДИАГНОСТИКИ Суть технической диагностики составляют оценка и прогноз технического состояния объекта по результатам прямых или косвенных измерений параметров состояния (диагностических параметров). При этом само по себе значение диагностического параметра еще не дает оценки технического состояния объекта. Чтобы определить состояние машины, необходимо знать не только фактические, но и соответствующие им эталонные значения. Разность между фактическим θф и эталонным θэт значениями диагностических параметров называется диагностическим симптомом Δ. Δ = θф - θэт. (1) Таким образом, оценка технического состояния объекта определяется отклонением фактических значений его параметров от их эталонных значений. Любая система технической диагностики работает на принципе отклонений (принцип Солсбери). Степень достоверности и качества диагноза определяется погрешностью, с которой оценивается величина диагностического симптома. Функциональная схема технической диагностики представлена на рис. 4.  Рис. 4. Функциональная схема диагностики Эталонное значение указывает, какую величину будет иметь исправный, хорошо отрегулированный, механизм, работающий при такой же нагрузке и таких же внешних условиях. Математическая модель объекта диагностики представляется набором формул, по которым рассчитываются эталонные значения всех диагностических параметров. Каждая формула должна учитывать условия нагрузки объекта и наиболее существенные параметры внешней среды. Измерительное оборудование в большинстве случаев используется не только для измерения диагностического сигнала, но и для оценки внешних воздействий. 5. КЛАССИФИКАЦИЯ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ СИСТЕМ Известные в настоящее время диагностические системы характеризуются большим разнообразием технических средств измерения и обработки диагностического сигнала, а также методов и правил решения диагностической задачи. Обобщенно, в зависимости от признака, классификация диагностических систем представлена схемой (рис. 5). Вид диагностического сигнала определяет особенности исполнения измерительного оборудования. Так, например, если диагностическим признаком является температура на некоторой контролируемой поверхности машины, то и измерять необходимо температуру. В этом случае можно говорить о тепловой системе диагностики. Вместе с тем такое деление носит условный характер, так же, как и условно деление самих природных процессов, протекающих в действительности в сложной взаимосвязи друг с другом. Например, контроль температуры возможен и с применением тепловых красок, меняющих свой цвет в зависимости от температуры. В этом случае диагностическая система по праву может считаться как оптической, так и тепловой. Необходимо отметить, что перечень наименований диагностических систем по рассматриваемому признаку ограничен из методических соображений и легко может быть расширен. В зависимости от степени автоматизации различают экспертные и автоматические системы диагностики. В первом случае решение о техническом состоянии объекта принимает человек (эксперт), во втором – техническая система, как правило, компьютерная программа. Системы, у которых все оборудование (датчики, приборы для измерения и анализа диагностического сигнала и т.п.) расположено непосредственно на объекте принято называть бортовыми системами диагностики.  Рис.5. Схема классификации диагностических систем Если бортовая система была спроектирована и установлена на объекте в процессе его изготовления, то систему называют встроенной. Если бортовое диагностическое оборудование добавлено к объекту в ходе эксплуатационной модернизации, то систему называют встраиваемой. Бортовые системы, с одной стороны, удорожают стоимость технического объекта, но, с другой стороны, делают его наиболее контролепригодным. Стендовые системы диагностики позволяют использовать диагностическое оборудование (стенд) для диагностики различных объектов одного или схожих видов. В зависимости от конкретного исполнения, они подразделяются на стационарные и переносные. Встречаются и комбинированные системы, в которых часть оборудования (обычно средства сбора данных) встроены в машину, а другое оборудование (анализаторы данных) является переносным или даже стационарным. Такой подход позволяет добиться компромиссного решения в выборе предпочтений между стоимостью и контролепригодностью объекта. В зависимости от вида и формы проведения диагностического эксперимента можно выделить тестовые и функциональные системы диагностики. Тестовые системы диагностики предполагают проведение испытания (теста) по специальной программе. При этом, возможно, что воздействия, оказываемые на объект в ходе такого испытания, окажутся вне диапазона обычных условий эксплуатации. Подвергая машину работе на предельных нагрузках, удается получить ценную информацию диагностического характера и, следовательно, повысить эффективность эксперимента. Вместе с тем, в случае применения тестовых систем возрастает стоимость диагностических работ, прежде всего, за счет увеличения трудоемкости, а в ряде случаев и за счет дополнительного расхода энергоресурсов. Например, испытание силовой установки тепловоза на режиме номинальной мощности потребует непроизводительного расхода нескольких десятков килограммов топлива. При тестовых испытаниях изоляции электрических машин повышенным напряжением высока вероятность ее электрического пробоя. Этот метод относят к методам разрушающего контроля. Указанных недостатков лишены функциональные системы диагностики, для которых диагностическим экспериментом является обычная эксплуатация объекта, но чаще – некоторые особые режимы работы объекта, периодически возникающие в ходе его рядовой эксплуатации. 6. ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ ТЕСТЫ Применение вычислительной техники для решения диагностических задач предполагает возможность формального математического описания любой сложной технической системы. Идеализированное представление технической системы с помощью математического аппарата называют математической моделью или просто моделью объекта. Для математических моделей типичным является представление объекта совокупностью элементов и связей между ними. При этом неизбежно приходится считаться с потерей некоторых реальных свойств системы, введением допущений и, как следствие этого, – неточностью модели. Важно, чтобы модель была способна выделить и правильно отразить наиболее существенные свойства объекта. Содержание этих свойств определяется целью моделирования. Для диагностической модели объекта такой целью является оценка технического состояния и отыскание неисправностей. Как отмечалось ранее, проведение диагностических работ неизбежно связано с измерениями фактических величин параметров диагностики. Эти измерения могут выполняться как непосредственно на объекте (во время обычной его работы), так и на специальных стендах в ходе специально спланированных тестов. В настоящем разделе пособия под тестом будем понимать испытание объекта с целью решения диагностической задачи. задачи различают в зависимости от их уровня. Проверяющий тест – тест, выполняемый для оценки работоспособности или неработоспособности объекта в целом. Локализующий тест – тест, выполняемый для местонахождения неисправности объекта. Диагностический тест – тест, выполняющий функцию проверяющего и локализующего теста. Как правило, тест может включать несколько измерений, например проверок функциональности ряда элементов системы. Каждую такую проверку будем называть элементарной проверкой. Тест, в общем случае, состоит из ряда элементарных проверок. Тесты диагностирования Объект диагноза ОД представляют в виде устройства (рис. 6), имеющего входы и доступные для наблюдения выходы. Процесс диагностирования представляет собой последовательность операций, каждая из которых предусматривает подачу на входы объекта некоторого воздействия и определения на выходах реакции на это воздействие. Такую элементарную операцию называют проверкой. В качестве выходов наблюдения могут служить основные или рабочие выходы системы, а также и дополнительные (контрольные) выходы. Совокупность проверок, позволяющую решать какую-либо из задач диагноза, называют тестом: Т = 1 2….n. Под длиной тестаL понимают число входящих в него проверок. По назначению тесты делят на проверяющие и диагностические. Проверяющий тест Тп - это совокупность проверок, позволяющая обнаружить в системе любую неисправность из заданного списка (множества). Проверяющий тест решает задачи проверки исправности системы (в этом случае в список неисправностей включают все возможные в системе неисправности) и проверки работоспособности (в список включают только те неисправности, которые приводят к отказу системы). Диагностический тест Тд - это совокупность проверок, позволяющая указать место неисправности с точностью до классов эквивалентных неисправностей. Он позволяет решать задачу поиска неисправностей. Важной характеристикой процедур диагностирования является полнота обнаружения неисправностей, задающая долю гарантированно обнаруживаемых неисправностей относительно всех заданных или рассматриваемых неисправностей объекта диагноза. Любая диагностическая процедура (а также и тест диагноза) обязательно связывается с определенным, строго фиксированным списком неисправностей, обнаружение которых обеспечивается при ее проведении. Это фактически определяет ограничение, накладываемое на процесс обнаружения неисправностей, и в конечном итоге определяет глубину диагностирования. По полноте обнаружения неисправностей различают одиночный, кратный и полный тесты. Одиночный тест обнаруживает в устройстве все одиночные повреждения входящих в него элементов. Кратный тест обнаруживает все возможные совокупности из к одиночных неисправностей элементов, причем тест кратностикдолжен фиксировать не только все совокупности изк одиночных неисправностей, но и все неисправности меньшей кратности, в том числе все одиночные неисправности. Полный тест обнаруживает неисправности любой кратности. Использование того или иного теста определяется решаемой задачей диагноза. Так, при исследовании устройства, в котором неисправность возникла в процессе функционирования, как правило, используют одиночные тесты, так как вероятность возникновения одновременно нескольких неисправностей невелика. По сравнению с одиночными полные тесты имеют гораздо большую длину и поэтому требуют для испытания устройства больше времени. Их применяют при контроле устройств в процессе изготовления, когда вероятность одновременного существования нескольких повреждений повышается из-за дефектов комплектующих изделий и ошибок в монтаже и настройке. В зависимости от длины различают тривиальный, минимальный и минимизированный тесты. Тривиальный тест, содержащий все возможные для данной системы проверки, имеет максимальную длину. Применение тривиального теста предусматривает полное моделирование работы устройства. Наименьшее число проверок имеет минимальный тест. Он обеспечивает решение заданной задачи диагноза, при этом для данного устройства не существует другого теста с меньшим числом проверок. Построение Тmin требует больших вычислений, поэтому на практике чаще строят минимизированные тесты, имеющие длину, близкую к длине минимальных тестов. С помощью теста строится процедура диагностирования, в основе которой лежат алгоритм диагностирования, представляющий собой последовательность элементарных проверок, составляющих тест, и правила анализа результатов этих проверок. Алгоритм диагностирования реализуется средствами диагностирования. |