Надежность средств измерений

Использование для биомедицинских измерений все более сложных измерительных приборов, датчиков, установок и систем определяет необходимость количественной оценки надежности их функционирования [14[111] ].

Надежность — свойство изделия (в том числе средства измерений) выполнять заданные функции, сохраняя эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени или требуемой наработки. Применительно к средствам измерения такими показателями являются нормируемые метрологические характеристики.

Под наработкой (наработкой на отказ) для средств измерений понимают продолжительность безотказной работы.

Количественными оценками надежности обычно служит вероятность безотказной работы средства измерений и интенсивность потока отказов для времени, в течение которого обеспечивается заданная вероятность безотказной работы.

Вероятностью безотказной работы называют вероятность того, что в определенных условиях в пределах заданной продолжительности работы отказов не возникает. Вероятность безотказной работы P(τ) средств измерений является экспоненциальной функцией времени τ работы:

Здесь — интенсивность (параметр) потока отказов, определяемая отношением частоты отказов к вероятности безотказной работы.

В начальный период работы обычно происходит приработка средств измерений, при этом выявляются скрытые дефекты, вызывающие большую интенсивность отказов . В интервале времени, определяющем период нормальной работы средства измерений, интенсивность отказов практически постоянна. Начиная с некоторого момента времени интенсивность отказов постепенно возрастает, что определяется выработкой средством измерений установленного ресурса. Для периода нормальной работы средства измерений при постоянном значении для вероятности безотказной работы можно получить , где , как и - величина постоянная.

Учитывая, что период приработки мал, можно определить время безотказной работы измерительного устройства:

.

Эту величину называют также временем наработки на отказ.

Приведенные сведения справедливы как для элементов, входящих в состав измерительных приборов или преобразователей, так и для измерительных установок и систем, представляющих собой совокупность последних.

Если принять, что измерительная система содержит n измерительных устройств, вероятности отказов которых равны P₁(τ), P₂(τ), … P_i(τ), … P_n(τ), и считать, что отказ любого из измерительных устройств приводит к отказу измерительной системы, то для вероятности отказа P_c(τ), этой системы запишем

где Р_i(τ) — вероятность отказа i-го измерительного устройства; — интенсивность потока отказов i-го измерительного устройства; — интенсивность потока отказов измерительной системы.

Среднее время безотказной работы измерительной системы будет

.

Для увеличения надежности средств измерений применяют блочно-модульный принцип построения, используют облегченный режим работы отдельных элементов и узлов, а также резервирование элементов и целых измерительных устройств.