Page 84 - 无损检测2023年第六期

黄春明:
无损检测仪器的可靠性预计

用也可综合应用, 能在水下300m 压力环境下实施 n n
λ
r
R s= ∏ i= ex p - t ( 1 )

∑ i
检测工作。功能单元 C 和 D 可共同构成涡流检测 i = 1 i = 1
分系统, 该系统具有精密时序调控、 快速调零、 高温 ln [ R st n
()]
λ
λ s=- = ∑ i ( 2 )
漂移补偿、 高环境磁场下高灵敏度检测等功能, 能实 t i = 1
施高达640个通道的高精度、 高效率检测。功能单 则有
n
元 E 用于实现数字射线检测及其检测影像的采集,
λ
M TBF= 1 ( 3 )
∑ i
从而进行缺陷评估。 i = 1
() 为
该仪器的工作环境多为工况复杂的海洋水域, 式中: R s 为串联可靠度; R st 为仪器可靠度; λ s
需要长时间在水下作业, 受制于海上工作条件限制 仪器等效故障率; r i 为第 i 单元的可靠度; λ i 为第 i
和出海成本控制, 无法及时在海上进行现场维修, 这 单元的失效率; M TBF 为平均故障间隔时间。
对仪器的可靠性提出了较高的要求, 因此需要仪器 2.3 可靠性预计条件

具有较高的可靠性来满足长任务周期的工作需要。 仪器的可靠性预计基于以下条件进行: ① 仪器

组成单元只有故障、 正常两种状态; ② 所有输入均
2 可靠性预计方法
在规定范围之内, 不考虑输入错误引起故障的情况;
可靠性预计是在产品可靠性结构模型的基础上, ③ 可靠性建模不考虑仪器的简单结构件; ④ 故障

利用元器件失效率数据和其他数据来预测产品所能
分布均服从指数分布, 且故障之间是相互独立的。
达到的可靠度或相应的可靠性特征量 , 从而实现对
[ 1 ]
2.4 可靠性预计参数选择
可靠性的初步评估, 是对仪器可靠性进行的定量估
可靠性预计方法要根据仪器研制进展的实际情
计。许多对可靠性要求高的装备都要求在设计初期
况进行选择, 选择参考的标准为 GJB / Z299C-2006
就进行可靠性预计工作, 如果在产品的设计阶段就开
《 电子设备可靠性预计手册》和 MIL-HDBK-217F-
展可靠性预计工作, 则可根据预计结果提前发现薄弱
2000 《 电子设备可靠性预计军用手册》。在预计所用
[ 2 ]
环节, 有效地降低研发更改成本, 节省研发时间 。
参数的选择中, 对国产元器件, 采用 GJB / Z299C-
可靠性预计仅能提供大致的估计值, 用于可靠
2006标准提供的数据进行预计; 对进口元器件, 采
性分配的比较和合理性分析, 预计值须大于仪器可
用 MIL-HDBK-217F-2000 标准提供的数据进行
靠性规定值或目标值。考虑该仪器工作环境对可靠
预计。
性要求较高, 即在海上工作期间不允许发生任何故
可靠性预计需要根据仪器质量要求、 工作环境等
障, 因此需要对仪器的基本可靠性进行预计。
多个影响因素, 参考上述手册标准, 选择合适的参数
2.1 可靠性指标要求
进行数学模型计算。具体从以下几方面进行考虑。
鉴于该仪器的工作环境, 考虑实际工程单次检 ( 1 )质量等级。元器件质量直接影响其失效

( 平均故
率, 不同质量等级对元器件失效率的影响程度用质
测任务执行时间, 在设计阶段提出了 M TBF

障间隔时间) ≥3000h的可靠性指标要求。
量系数 π Q 来表示, 质量系数的选取与所选的元器件
2.2 可靠性模型建立
质量等级一致。
鉴于该仪器现阶段初步设计已完成, 元器件规
( 2 )环境类别。环境类别是根据电子设备使用
格、 数量和环境、 质量系数等都已确定, 因此笔者选
时遇到的气候条件、 机械条件、 生物条件等特点对环
择元器件计数法进行基本可靠性预计。进行基本可
境进行划分, 不同环境类别的环境应力对元器件失
靠性预计时, 构成产品的所有单元都应包括在模型
效率影响不同。考虑仪器在水下密封舱的工作环
内, 因此建立的可靠性模型为串联模型。仪器基本
境, 应参考 GJB / Z299C-2006标准, 选择环境类别
可靠性框图如图2所示。
, 即参照潜艇内环境条件。
基于上述要求, 提出串联可靠度数学模型 [ 2 ] , 即
为 N SB
( 3 )通用失效率。依据标准 GJB / Z299C-
2006和 MIL-HDBK-217F-2000 , 分别查取仪器每
。
个元器件的通用失效率λ G
对于文章选择的元器件计数法, 其失效率模型
图2 仪器基本可靠性框图
可表示为
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2023年 第45卷 第6期
无损检测