故障树分析法在某型激光测距机故障检测中的应用
故障树分析法在某型激光测距机故障检测中的应用
作者:罗雷
军用电子装备的故障检测是一项十分复杂的 工作,一般是利用测试仪器,根据人工经验,按照 电路信号逐点检测排查,费时费力。 故障树分析 法(FTA)是分析复杂系统安全性和可靠性的有 效工具,它可用来预测和诊断故障,定性和定量分 析系统的所有故障模式,找出系统薄弱环节。 本 文利用故障树分析法对某型激光测距仪机的尤选通 距离显示故障进行分析,以期提高故障诊断效率。
1 故障树分析法
故障树分析法(FTA)是通过对可能造成产品故障的硬件、软件、环境、人为等因素进行分析, 画出故障树,从而确定产品故障原因的各种可能组合方式和其发生概率的一种分析技术[l] 。它适 用千大型复杂系统的可靠性、安全性分析,是故障 诊断的一个有力工具。 将系统的故障现象(称为顶事件)与最基本的故障原因(称为底事件)之间 的内在关系表示成树形的网络图,各层事件之间通过“与“”或 ““ 非 ”“ 异或”等逻辑运算关系相关 联,通过故障树的数学描述进行定性分析和定量 计算确定故障原因及发生概率,采取相应措施, 以提高系统的可靠性。 故障树分析法特点:
1)灵活性。 可对系统可靠性作一般性分析, 也可分析系统的各种故障模式。 可分析某些元部件故障对系统的影响,也可对导致这些元部件故 障的特殊原因(如环境、人为等因素)进行统一考虑和分析。
2)图形演绎。是故障事件在一定条件下的逻辑推理方法,可以围绕某些特定的故障状态做层层深入的分析,在清晰的故障树 图形下,表达系统的内在联系,并指出元部件故障与系统故障之间的逻辑关系,找出系统的薄弱环节,对系统维修具有实际意义。
3)定董计算。通过故障树可以定量地计算复杂系统的故障概率及其他可靠性参数,为改善和评估系统可靠性提供定最数据,对设备的使用和维护也具有重要意义。
2 故障树的数学描述
2. 1 定性分析
故障树定性分析的目的在千寻找导致与系统有关的不希望事件发生的原因和组合,即寻找导致顶事件发生的所有故障模式,从而确定系统的薄弱环节,采取措施予以补救[2]。割集是指故障树中一些底事件的集合,当这些底事件同时发生时,顶事件必然发生。若某割集中所含的底事件任意去掉一个就不再成为割集了,这个割集就是最小割集。系统故障模式就是用最小割集表示,定性分析求得故障树的最小割集,它是定量分析的基础。构函数。结构函数是表示系统状态的布尔函数,其自变量为该系统组成单元的状态。
2.2 定量分析
故障树定量分析就是计算或估计顶事件发生的概率,从而对系统的失效概率和可靠性做出评价,寻找系统薄弱环节,加以改进。在通过最小割集求故障树顶事件发生概率时,往往最小割集存在相交性,所以可采用相容事件的概率公式进行计算。将定性分析求得的最小割集代入上式可求得顶事件发生概率的近似解。
3 某型激光测距机实例分析
3.1 建立故障树
激光测距机电路系统的故障检测和定位比较复杂,利用传统检测手段或故障检测仪器检测时,费时费力,很难快速有效地完成检测维修任务。本文以控制电源单元为例,通过系统分析、确定顶 事件、构造故障树、简化故障树的步骤[4]' 利用故障树分析法来提高激光测距机电路系统的故障检测效率。
某型激光测距机电路系统主要由控制电源单 元、接受放大单元、逻辑计数单元、显示单元和取样单元等几大部分组成。其中,控制电源单元是测距机工作的基础单元,为整个电路系统提供需要的工作电压,为整机的工作状态提供控制信号。
通过系统分析,确立“按选通开关无选通距离显示”故障为研究对象,建立故障树。
3.2 求解最小割集
求故障树最小割集的方法很多,常用的有下行法和上行法,本文利用下行法求故障树的最小割集。 下行法的特点是根据故障树的实际结构,从顶事件开始,逐级向下寻查,找出故障树的所有割集,然后再通过集合运算规则加以简化、吸收,得到全部最小割集。由千最小割集均为一阶割集,所以其结构重要度相等,各底事件的发生对造成顶事件发生的重要程度相同。 对千底事件概率重要度。这是由故障树结构决定,主要差别存在于各底事件自身发生概率。即RS触发器输出故障和稳压器损坏为薄弱环 节,在该型激光测距机的检测维修中需重点关注检查。
4 结语
以某型激光测距机无选通距离显示故障为研究对象,通过系统分析建立故障树,求出故障树的 最小割集,并进行定性和定量分析得出:顶事件发 生概率为o. 030 6; RS触发器输出故障和稳压器损坏具有更高概率重要度,为故障排查重点。 对千故障点较多的复杂电路系统,故障检测和维修费时费力,通过故障树定性和定量分析,对结构重要度和概率重要度较大的底事件进行监测检查, 可提高激光测距机的故障诊断效率,节约检测维修成本,也为测距机的技术改进,提高系统可靠性提供依据。
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