ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ по дисциплине «ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ, ТЕХНОЛОГИИ И НАДЁЖНОСТИ»

1
Кафедра радиоэлектронных средств
ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ
по дисциплине
«ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ,
ТЕХНОЛОГИИ И НАДЁЖНОСТИ»
Осенний семестр 2012-2013 учебного года
Специальность 1-39 02 02 «Проектирование и производство
радиоэлектронных средств»
(группа 900201)
Раздел 1. Общая характеристика параметров конструкций РЭС
1. В чём состоит отличие понятий «внутренние параметры» и
«внешние параметры», широко используемых в САПР?
2. Приведите пример детерминированного параметра из области
КиТРЭУ.
3. Укажите основные конструкторские параметры РЭУ.
4. Что можно сказать о РЭУ, зная значение коэффициента
заполнения по объёму?
5. В чём состоит отличие коэффициентов заполнения по физическим
и по установочным объёмам?
6. В чём состоит назначение коэффициента увеличения площади?
7. В чём состоит назначение коэффициента увеличения объёма?
8. В чём состоит назначение коэффициента увеличения массы?
9. Каков теоретический диапазон коэффициента заполнения РЭУ по
объёму?
10. Каков теоретический диапазон коэффициента заполнения
печатной платы по площади?
11. Каков теоретический диапазон коэффициента заполнения РЭУ по
массе?
12. Поясните, какую смысловую нагрузку несёт слово «единичный» в
понятии «единичный показатель качества РЭУ».
13. Поясните, какую смысловую нагрузку несёт слово «комплексный»
в понятии «комплексный показатель качества РЭУ».
14. Почему в математических моделях комплексных показателей
качества используют нормированные безразмерные значения единичных
показателей?
15. Как на практике количественно описать те единичные показатели
качества, которые не имеют явной количественной меры?
2
16. На чём основан дифференциальный метод оценки качества РЭУ?
17. На чём основан смешанный способ оценки качества РЭУ?
18. Для каких изделий используют понятие «коэффициент заполнения
по площади»?
19. Почему коэффициенты заполнения по объёму, массе и площади
называют компоновочными характеристиками или показателями?
20. В чём состоит недостаток использования единичных показателей
качества при оценке качества РЭУ в целом?
21. Как соотносятся понятия «внутренние и внешние параметры
РЭУ», широко используемые при автоматизированном проектировании, с
понятием «первичные параметры»?
22. Какие выводы можно сделать о конструкции РЭУ и её составных
частях с помощью коэффициентов заполнения по массе?
23. Какие выводы можно сделать о конструкции РЭУ и её составных
частях с помощью коэффициентов заполнения по площади?
24. Какие выводы можно сделать о конструкции РЭУ и её составных
частях с помощью коэффициентов заполнения по объёму?
25. На чём основан системный подход к проектированию конструкций
РЭУ?
26. Назовите основные характерные особенности системного подхода
применительно к проектированию конструкций РЭУ.
Раздел 2. Анализ точности и стабильности выходных параметров
радиоэлектронных устройств (РЭУ) и технологических процессов
27. В чём состоит суть свойства серийнопригодности конструкции
РЭУ?
28. С помощью какой количественной характеристики описывают
понятие серийнопригодности конструкции РЭУ?
29. В чём состоит отличие эксплутационного допуска на параметр от
ремонтного допуска?
30. Каково основное назначение ремонтного допуска на параметр?
31. В чём состоит суть температурного допуска на параметр?
32. В чём состоит суть допуска старения на параметр?
33. В чём заключается отличие одностороннего допуска от
двухстороннего?
34. С помощью каких характеристик может быть задан допуск на
параметры?
35. Каково другое название производственного допуска?
36. В чём состоит принципиальное отличие стабильности параметра
от его точности?
37. С помощью каких характеристик описывают точность выходных
параметров?
38. С помощью каких характеристик описывают стабильность
выходных параметров?
3
39. С помощью каких характеристик описывают точность и
стабильность параметров элементов РЭУ?
40. В чём проявляется случайность температурных коэффициентов и
коэффициентов старения параметров элементов?
41. Ответ на какой вопрос даёт уравнение производственной
погрешности выходного параметра РЭУ, зачем оно нужно?
42. С помощью каких количественных характеристик судят о
точности выходного параметра в расчётно-аналитическом вероятностном
методе?
43. О чём свидетельствует отрицательное значение коэффициента
влияния первичного параметра?
44. В чём состоит основной недостаток метода определения допусков
исходя из наихудшего случая (метод min–max)?
45. Как в расчётно-аналитическом вероятностном методе анализа
точности выходных параметров учитывается влияние коррелированности
первичных параметров?
46. В чём состоит смысл коэффициента гарантированного
обеспечения допуска?
47. В чем состоит смысл коэффициента относительного рассеивания
первичных параметров?
48. Что за понятия: «систематическая и случайная составляющие»
производственного допуска?
49. С помощью каких количественных характеристик судят о
стабильности выходных параметров?
50. Чем объясняется, что определение температурных допусков в ряде
случаев должно выполняться отдельно для областей «положительной» и
«отрицательной» температур?
51. Каким образом при определении (назначении) эксплуатационного
допуска учитывают влияние факторов, прямо не рассматриваемых в
расчётах?
52. Напишите формулу определения коэффициента влияния
первичного параметра методом приращения.
53. На чём основан экспериментально-расчетный способ определения
коэффициента влияния первичного параметра.
54. С помощью каких расчётных характеристик формируют
производственный допуск в случае использования расчётно-аналитического
вероятностного метода анализа точности выходного параметра?
Раздел 3. Основы теории надёжности.
Методы оценки показателей надёжности РЭУ
55. Что в теории и практике надёжности технических изделий
понимают под наработкой, в каких единицах она измеряется?
56. Что понимают под наработкой до отказа РЭУ и их элементов?
57. В чём состоит суть конструктивного отказа РЭУ или элемента?
58. В чём состоит суть производственного отказа РЭУ или элемента?
4
59. В чём состоит суть эксплутационного отказа РЭУ или элемента?
60. В чём состоит суть деградационного отказа РЭУ или элемента?
61. Чем постепенный отказ РЭУ отличается от внезапного отказа?
62. Привести пример РЭУ (узла), в котором элементы с точки зрения
надёжности соединены параллельно.
63. В чём проявляется случайный характер наработки изделий до
отказа?
64. Что подразумевают, когда говорят (пишут): «математическая
модель отказа РЭУ (элемента)»?
65. Через какие другие свойства может проявляться надёжность как
сложное свойство изделий радиоэлектроники?
66. Какую смысловую нагрузку несёт слово «единичный» в понятии
«единичный показатель надёжности»?
67. Какую смысловую нагрузку несет слово «комплексный» в понятии
«комплексный показатель надежности»?
68. Приведите два примера комплексных показателей надёжности
ремонтируемого РЭУ.
69. Что означает запись в технической документации: «95-процентная
наработка устройства до отказа составляет не менее 500 ч»?
70. В чём для изделий радиоэлектроники заключается отличие
показателя «наработка на отказ» (полное название «средняя наработка на
отказ») от показателя «средняя наработка до отказа»?
71. С помощью каких временных понятий судят о долговечности
изделий?
72. Укажите возможные критерии предельного состояния для
полупроводникового диода в металлическом корпусе.
73. В чём состоит отличие срока службы изделия радиоэлектроники от
ресурса изделия?
74. Чем для устройства отличаются понятия «гамма-процентный
ресурс» и «гамма-процентная наработка до отказа»?
75. Чем отличаются друг от друга следующие показатели надёжности:
95-процентная наработка до отказа, 95-процентный ресурс, 95-процентный
срок службы, 95-процентный срок сохраняемости?
76. Чем отличается срок сохраняемости элемента от срока службы?
77. Поясните, почему для вероятности отказа q за время t справедливо
выражение q(t) = F(t), где F(t) – функция распределения времени до отказа,
найденная для времени t?
78. Что подразумевают, когда говорят (пишут): для элемента (или
устройства) справедлив «экспоненциальный закон надежности»?
79. Чем объясняется наличие периода приработки на типичной λхарактеристике РЭУ?
80. Укажите примерную продолжительность периода приработки и
периода нормальной эксплуатации на λ – характеристики РЭУ, например
телевизора.
81. В чём состоит физический смысл коэффициента готовности РЭУ?
5
82. Укажите возможный диапазон и размерность интенсивности
отказов типовых элементов РЭУ.
83. О чём судят по значению коэффициента электрической нагрузки
элемента?
84. Укажите
примерный
оптимальный
диапазон
значений
коэффициента электрической нагрузки типовых элементов РЭУ.
85. Чем отличаются способы задания справочной интенсивности
отказов в технической документации транзистора и разъёма?
86. Чем объясняется слабое влияние на безотказность ИМС степени её
интеграции?
87. Как на практике выполняется корректировка справочных
интенсивностей отказов элементов РЭУ с учётом электрического режима и
условий их работы?
88. Как оценить безотказность РЭУ, зная характеристики
безотказности элементов в рабочем режиме?
89. Объясните, в каких случаях для элемента или РЭУ не имеет
физического смысла среднее время безотказной работы, полученное по
классической формуле экспоненциального распределения времени
безотказной работы: Тср=1/ λ, где λ – значение интенсивности отказов
элемента или РЭУ.
90. Как учитывают разные законы распределения времени до отказа
при оценке надёжности РЭУ?
91. Какие причины влияют на уровень параметрической надежности
РЭУ?
92. Что понимают под эксплуатационной надежностью РЭУ?
93. Чем объясняется, что эксплуатационная надежность РЭУ в
большинстве случаев оказывается ниже расчётного значения?
94. В чём состоит отличие резервирования замещением
от
постоянного резервирования?
95. Что понимают под кратностью резерва?
96. В чём состоят достоинства и недостатки постоянного
резервирования?
97. В чём состоят достоинства и недостатки резервирования
замещением?
98. В каких случаях эффективен последовательный способ соединения
элементов резервируемого узла при постоянном резервировании?
99. В каких случаях резервирование замещением применять не имеет
смысла из-за того, что не будет эффекта?
100. Запишите формулу, отражающую суть «экспоненциального закона
надёжности».
101. Что понимают под минимальной наработкой изделий, какие
возможности изделия она описывает?
102. Что понимают под назначенным ресурсом (сроком службы)?
103. Что понимают под установленным ресурсом изделий? Почему
установленный ресурс не имеет физического смысла и не используют для
элементов?
6
104. В каких случаях при расчётах безотказности необходимо
принимать во внимание цикличность работы изделия?
105. Перечислите схемотехнические методы повышения надёжности
РЭУ.
106. В чём суть повышения надёжности РЭУ априорным ограничением
коэффициентов нагрузки элементов?
107. Как определять коэффициенты электрической нагрузки элементов
с учётом производственного разброса параметров элементов и питающих
напряжений?
108. Как определять коэффициенты электрической нагрузки элементов
с учётом режимов работы по постоянному и переменному току и
импульсных нагрузок (на примере резисторов и конденсаторов)?
109. Как
определять
коэффициенты
электрической
нагрузки
резисторов, ППП и ИМС с учётом реальных температурных нагрузок?
110. Перечислите методы повышения надёжности РЭУ на этапе
проектирования.
111. Что понимают «под расчётом норм надёжности»?
112. Дайте физическое объяснение, почему априорное ограничение
коэффициентов нагрузки элементов заметно повышает реальный уровень
безотказности РЭУ.
113. В чём состоит суть отбраковки потенциально ненадёжных
элементов методами неразрушающего контроля.
114. В чём состоит суть отбраковки потенциально ненадёжных
элементов методом контроля уровня третьей гармоники (для ПиПРЭС).
115. В чём состоит суть отбраковки потенциально ненадёжных ППП
по виду прямой и обратной ветвей вольтамперной характеристики (для
ПиПРЭС).
116. В чём состоит суть отбраковки потенциально ненадёжных
резисторов и переходных контактных сопротивлений методом контроля
переходных тепловых характеристик (для ПиПРЭС).
Раздел 4. Прогнозирование качества и надёжности элементов и РЭС
117. Чем
отличается
эвристическое
прогнозирование
от
математического?
118. Чем отличается индивидуальное прогнозирование от группового?
119. Что является основным приёмом выполнения эвристического
прогнозирования?
120. Как при эвристическом прогнозировании можно получать
результирующую оценку интересующей характеристики РЭУ, элемента,
процесса?
121. В каком виде получают прогноз в случае прогнозирования с
использованием метода экстраполяции?
122. Что такое «предыстория» процесса (параметра) в методе
индивидуального прогнозирования (далее – ИП) экстраполяцией?
123. Что такое шаг прогнозирования в методе ИП экстраполяцией?
7
124. Какое прогнозирование при использовании метода экстраполяции
называют обратным?
125. Что понимают под моделью прогнозирования в методе ИП
экстраполяцией?
126. В чём состоит особенность метода взвешенных наименьших
квадратов, используемого во многих случаях для построения модели
прогнозирования?
127. С помощью какой характеристики обычно судят об ошибке
прогнозирования параметра в методе ИП экстраполяцией?
128. Что понимают под информативностью параметра в методе ИП
надёжности элемента (или РЭУ) распознаванием образов?
129. Что такое прогнозирующее правило в методе ИП распознаванием
образов?
130. В каком виде получают прогноз в случае ИП надёжности изделий
(РЭУ или элемента) методом распознавания образов?
131. Какие виды ошибок могут иметь место при ИП надёжности
изделий (элементов, РЭУ) методом распознавания образов?
132. Каково назначение обучающего эксперимента в методе ИП
надёжности изделий распознаванием образов?
133. Почему при проведении испытаний обучающей выборки в методе
ИП распознаванием образов обычно используют ускоренные форсированные
испытания?
134. Что характеризует коэффициент ускорения испытаний?
135. Какие основные задачи решают на этапе обучения при получении
прогнозирующего правила методом распознавания образов?
136. В чём заключается основное назначение этапа «экзамен» в методе
ИП прогнозирования распознаванием образов?
137. Какую смысловую нагрузку несёт слово «параметрические» в
понятии «параметрические методы построения прогнозирующих правил» в
задачах ИП надёжности изделий распознаванием образов?
138. Что такое отношение правдоподобия в параметрических методах
построения прогнозирующих правил?
139. Какие виды ошибок прогнозирования могут иметь место при
использовании методов ИП распознаванием образов?
140. О каких ошибках прогнозирования в методах ИП распознаванием
образов судят с помощью понятия «риск изготовителя», а о каких – с
помощью понятия «риск потребителя»?
Раздел 5. Статистическое моделирование параметров и свойств
конструкций РЭС
141. В связи с чем имитационное моделирование называют
вероятностным?
142. В чём заключается одинаковость и отличие понятий
«имитационное моделирование» и «статистическое моделирование»?
8
143. Что понимают под стандартными равномерными случайными
числами?
144. Какие случайные числа могут быть названы «стандартными
нормальными»?
145. Почему случайные числа, получаемые с помощью ЭВМ, в
действительности являются псевдослучайными?
146. Что означает понятие «псевдослучайные числа»?
147. Как получают на ЭВМ стандартные нормальные случайные числа,
используя центральную предельную теорему теории вероятностей?
148. Почему в задачах моделирования РЭУ, СМО, технологических
процессов стандартные нормальные случайные числа хн принудительно
ограничивают условием ( –3 ≤ хн ≤ +3 )?
149. В чём суть метода обратного преобразования, используемого для
получения формул генерирования на ЭВМ случайных чисел с плотностью
распределения w(x)?
150. Напишите вычислительный алгоритм генерирования дискретных
случайных чисел, распределённых по закону Пуассона.
151. Почему метод обратного преобразования не может быть применён
для получения формулы генерирования случайных чисел, распределённых по
нормальному закону?
152. На чём основано генерирование коррелированных случайных
параметров, распределённых по нормальному закону?
153. Как можно с помощью ЭВМ получить коррелированные
случайные параметры с любыми законами распределения?
154. Как в методе Монте-Карло получают реализации случайных
параметров?
155. В чём состоит отличие метода Монте-Карло в случаях
использования математических и физических моделей объектов или
процессов?
156. Как в методе Монте-Карло при моделировании РЭУ или
технологического процесса определяют результирующие характеристики
устройства или процесса?
157. Как в методе Монте-Карло при моделировании выходного
параметра РЭУ или технологического процесса определять требуемое число
реализаций?
158. Значения какой случайной величины, имеющей отношение к
отказам элементов, получают при моделировании надёжности РЭУ?
159. Как при моделировании надёжности РЭУ с учётом внезапных
отказов принимают решение о времени отказа РЭУ в целом в j-й реализации?
160. Как по результатам моделирования надёжности РЭУ принимают
решение о значении результирующих характеристик Тср, Р(tз)?
161. Как, используя результаты моделирования на ЭВМ надёжности
РЭУ, можно определить такую характеристику как Тγ (гамма-процентную
наработку до отказа)?
9
162. На чём основан принцип моделирования надёжности РЭУ при
наличии резервирования (на примере постоянного резервирования или
резервирования замещением)?
163. На чём основано моделирование на ЭВМ процесса
функционирования СМО?
164. Что должно рассматриваться в качестве реализации СМО в
задачах моделирования процесса функционирования СМО на ЭВМ?
165. Как определить основные характеристики СМО, используя
результаты математического моделирования на ЭВМ процесса её
функционирования?
Вопросы составил:
канд.техн.наук, доцент кафедры РЭС
С.М. Боровиков