| 11652078 12288 3054 948 1ть отсутствия отказов за время t равна Р(t) = ехр(- t) (экспоненциальный закон надёжности).
Технич. системы, состоящие из конструктивно независимых узлов, обладающие способностью перестраивать свою структуру для сохранения работоспособности при отказе отдельных частей, в теории H. принято называть сложными технич. системами (в отличие от сложных кибернетич. систем, наз. также большими системами). Число работоспособных состояний таких систем-два и более. Каждое из работоспособных состояний характеризуется своей эффективностью работы, к-рая может измеряться производительностью, вероятностью выполнения поставленной задачи и т. д. Показателем H. сложной системы может быть суммарная вероятность работоспособности системы - сумма вероятностей всех работоспособных состояний системы.
Способы определения количественных показателей надёжности. Показатели H. определяются из расчётов, проведением испытаний и обработкой результатов (статистич. данных) эксплуатации изделий, моделированием на ЭВМ, а также в результате анализа физико-химических процессов, обусловливающих H. изделия. Расчёты H. основаны на том, что при определ. структуре изделия и имеющемся законе распределения наработки до отказа изделий этого типа существуют вполне определ. зависимости между показателями H. отд. элементов и H. изделия в целом. Для установления таких зависимостей используются следующие приёмы: решение уравнений, составленных на основании структурной схемы H. (использование последовательно-параллельных структур) или на основании логических связей между состояниями изделия (использование алгебры логики); решение дифференциальных уравнений, описывающих процесс перехода изделия из одного состояния в другие (использование графов состояний); составление функций, описывающих состояния сложного изделия. Расчёты H. производятся гл. обр. на этапе проектирования изделий с целью прогнозирования для данного варианта изделия ожидаемой H. Это позволяет выбрать наиболее подходящий вариант конструкции и методы обеспечения H., выявить "слабые места", обоснованно назначить рабочие режимы, форму и порядок обслуживания изделия.
Испытания на H. производятся на этапах разработки опытного образца и серийного производства изделия. Существуют испытания на H. определительные, в результате к-рых определяют показатели Н.;контрольные, имеющие целью контроль качества технологич. процесса, обеспечивающего с нек-рым риском H. не ниже заданной; ускоренные, в ходе к-рых используют факторы, ускоряющие процесс возникновения отказов; неразрушающие, осн. на применении методов дефектоскопии и интроскопии, а также на изучении косвенных признаков (шумов, тепловых излучений и т. п.), сопутствующих возникновению отказов.
Моделирование на ЭВМ является наиболее эффективным средством анализа H. сложных систем. Широко распространены два алгоритма моделирования: первый, осн. на моделировании физич. процессов, происходящих в исследуемом объекте (оценка H. при этом определяется по числу выходов параметров объекта за пределы допуска); второй, осн. на решении систем уравнений, описывающих состояния исследуемого объекта.
Анализ физико-химич. процессов также позволяет получить оценку H. исследуемого изделия, т. к. часто удаётся установить зависимость H. от состояния и характера протекания физико-химич. процессов (соотношение показателей прочности и нагрузки, износостойкость, наличие примесей в материалах, изменение электрич. и магнитных характеристик, шумовые эффекты и т. д.). Наиболее часто анализ физико-химич. процессов применяется при оценке H. элементов радиоэлектронной аппаратуры.
Способы повышения надёжности. H а стадии разработки изделий: использование новых материалов, обладающих улучшенными физике-химич. характеристиками, и новых элементов, обладающих повышенной H. по сравнению с применявшимися ранее; принципиально новые конструктивные решения, напр, замена электровакуумных ламп полупроводниковыми приборами, а затем интегральными схемами; резервирование, в том числе аппаратурное (поэлементное), временное и информационное; разработка помехозащищённых программ и помехозащищённого кодирования информации; выбор оптимальных рабочих режимов и наиболее эффективной защиты от неблагоприятных внутренних и внешних воздействий; применение эффективного контроля, позволяющего не только констатировать техническое состояние изделия (простой контроль) и устанавливать причины возникновения отказового состояния (диагностический контроль), но и предсказывать будущее состояние изделия, с тем чтобы предупреждать возникновение отказов (прогнозирующий контроль).
В процессе производства: использование прогрессивной технологии обработки материалов и прогрессивных методов соединения деталей; применение эффективных методов контроля (в том числе автоматизированного и статистического) качества технологич. операций и качества изделий; разработка рациональных способов тренировки изделий, выявляющих скрытые производств, дефекты; испытания на надёжность, исключающие приёмку ненадёжных изделий.
Во время эксплуатации: обеспечение заданных условий и режимов работы; проведение профилактич. работ и обеспечение изделий запасными деталями, узлами и элементами, инструментом и материалами; диагностич. контроль, предупреждающий о возникновении отказов.
В ходе развития техники возникают новые аспекты проблемы обеспечения H. Так, напр., внедрение больших интегральных схем требует принципиально новых методов расчёта их H., применение систем автоматизированного контроля приводит к необходимости учёта его влияния на показатели H. и т. д. Наука о H. возникла на стыке ряда научных дисциплин, а именно: теории вероятностей и случайных процессов, математической логики, термодинамики, технической диагностики и др., развитие к-рых взаимосвязанно и находит своё отражение в развитии теории H. Осн. направление развития науки о H. определяется общей тенденцией технич. развития в различных отраслях нар. х-ва и задачами нар.-хоз. планов страны. К числу наиболее актуальных вопросов теории H. относятся оценка и обеспечение H. сложных кибернетических систем. Проблема H. является "вечной" проблемой, т. к. она всякий раз возникает в новой формулировке на каждом новом этапе развития техники.
Лит.: Шор Я. Б., Статистические методы анализа и контроля качества и надежности, M., 1962; Берг А. И., Кибернетика и надежность, M., 1964; Г н е д е нrj Б. В., Беляев Ю. К., Соловьев А. Д., Математические методы в теории надежности, M., 1965; С о тo к о в Б. С., Основы теории и расчета надежности элементов и устройств автоматики и вычислительной техники, M., 1970; Б р у ев и ч H. Г., Количественные оценки надежности изделий, в сб.: Основные вопросы теории и практики надежности, M., 1971 Ллойд Д. и Липов M., Надежность пер. с англ., M., 1964; Базовский И. Надежность. Теория и практика, пер. с англ. M., 1965; Барлоу P. и Прошан Ф. Математическая теория надежности, пер с англ., M., 1969.
H. Г. Бруевич, T. А, Голинкевич.
1712.htm
МЮОНИЙ, частица, состоящая из положительного мюона (+) и электрона (е-). Обозначается +e- или Mu. Гипотеза о существовании M. была выдвинута в 1957 одновременно Л. Д. Ландау и А. Саламом. Строение M. аналогично атому водорода, от к-poгo M. отличается заменой протона на +. М. образуется при торможении + в веществе. При этом + присоединяет к себе электрон из оболочки атома, а атом становится положит, ионом. Напр., + + Xe -> +е- + Xe+. Время жизни M. t = 2,2-10-6 сек; оно определяется временем жизни +.
Поскольку + и е- обладают собственными магнитными моментами (спинами), то в M. их спины могут быть направлены либо параллельно, либо антипараллельно друг другу. Энергия двух таких состояний различается на величину ~ 2-10-5эв и между ними возможны квантовые переходы с излучением электромагнитных волн частотой 4463,16 Мгц. Наблюдение этих переходов и сравнение измеренной частоты излучения с теоретически предсказываемой является одним из самых точных методов проверки уравнений квантовой электродинамики.
Три четверти атомов M. образуется в состоянии с параллельными спинами + и е-. Магнитный момент этих атомов M. примерно в 200 раз превышает магнитный момент + мезона, а частота прецессии такой системы в магнитном поле в 100 раз превышает частоту прецессии свободного +. С такой же частотой меняется направление вылета позитронов, образующихся при распаде +, входящего в состав M. (+->e++ve+v). Это явление используют для наблюдения M. и исследования различных хим. реакций с участием водорода. Так как M. можно рассматривать как лёгкий изотоп водорода, то в таких исследованиях он играет роль "меченого" атома водорода, за движением к-рого можно следить, наблюдая прецессию его спина в магнитном поле. Если M., подобно атому водорода, вступает в хим. реакцию, то связь между спинами мюона + и электрона е- "разрывается" и вместо частоты прецессии M. наблюдается частота прецессии свободного +. Таким способом удалось измерить скорости протекания многих хим. реакций атомарного водорода с различными веществами.
Лит.: X ь ю з В., Мюоний, "Успехи физических наук", 1968, т. 95, в. 3; Гольд а н с к и и В. И., Ф и P с о в В. Г., Химия новых атомов, "Успехи химии", 1971, т. 40, в. 8. Л. И. Пономарев.
MЮOHЫ (старое название - -мезоны), нестабильные элементарные частицы со спином 1/2, временем жизни 2,2·10-6 сек и массой, приблизительно в 207 раз превышающей массу электрона. Существуют положительно заряженные (+) и отрицательно заряженные (-) M., являющиеся частицей и античастицей по отношению друг к другу. M. относятся к классу лептонов, т. е. участвуют в электромагнитных и слабых взаимодействиях и не участвуют в сильных взаимодействиях.
Открытие мюонов и их источники. M. были впервые обнаружены в космических лучах в 1936 амер. физиками К. Андерсоном и С. Неддермейером. Сначала M. пытались отождествить с частицей, к-рая, согласно гипотезе япон. физика X. Юкавы, является переносчиком ядерных сил. Однако такая частица должна была интенсивно взаимодействовать с атомными ядрами, тогда как опытные данные показывали, что M. слабо взаимодействует с веществом. Этот "парадокс" был разрешён в 1947 после открытия пи-мезона (, обладающего свойствами частицы, предсказанной Юкавой, и распадающегося на M. и нейтрино.
Осн. источником M. в космич. лучах и на ускорителях заряженных частиц высоких энергий является распад -ме-зонов (пионов), а также К-мезонов (као-нов), интенсивно рождающихся при столкновениях сильно взаимодействующих частиц (адронов), напр, протонов (р) с ядрами: (здесь , - мюонные нейтрино и антинейтрино). Др. источники M.- рождение пар +- фотонами () высоких энергий, электромагнитные распады мезонов типа -> + + - . н. лептонные распады гиперонов, напр. ° -> + + и т.д.- играют, как правило, значительно меньшую роль.
В космич. лучах на уровне моря M. образуют осн. компоненту (~80%) всех частиц космич. излучения. На совр. ускорителях заряженных частиц высокой энергии получают пучки M. с интенсивностью 105-106 частиц в се-.
Спин V11, возникающего при распадах (1,а), ориентирован против направления своего импульса, а спин от распадов (1,6) - по направлению импульса. Отсюда на основании законов сохранения импульса и момента количества движения следует, что спин +, рождающегося при распаде покоящихся + или K+, направлен против его импульса, а спин ~ - в направлении импульса (см. рис.).
[1712-1.jpg]
Образование мюонов +, - при распадах покоящихся +- и --мезонов.
Импульсы + (соответственно - -) частиц распада и + ( и -) равны по величине и направлены в противоположные стороны. Жирные стрелки указывают направление спинов (поляризацию) частиц S, S+, (S, S-).
Поэтому M. в зависимости от кинематич. условий их образования и энергетич. спектра пионов и каонов оказываются частично (или полностью) поляризованными в направлении импульса (-) или против него (+).
Взаимодействие мюонов. Слабые взаимодействия M. вызывают их распад по схеме:
[1712-2.jpg]
(где е+, е- , ve, ve - позитрон, электрон, электронные нейтрино и антинейтрино соответственно); эти распады и определяют "время жизни" M. в вакууме |
