工程可靠性培訓資料

電子設備可靠性基本知識簡介

2008-07

1目錄1可靠性在現(xiàn)代工程中的重要性2可靠性工程研究對象和主要內容3可靠性數(shù)學基礎知識簡介3.1什么是可靠性？3.2常用的術語及定義3.3可靠性的主要數(shù)量特征之關系3.4常用的系統(tǒng)可靠性模型4研制任務書的可靠性要求2目錄5可靠性設計技術5.1編制可靠性工作計劃5.2元器件的選用與控制5.3可靠的系統(tǒng)和電路設計5.4可靠性分析5.5可靠性設計與分析報告6可靠性試驗31可靠性在現(xiàn)代工程中的重要性現(xiàn)代工程是一項涉及到多學科、多領域、要求多部門參與的、集高技術和高風險于一體的系統(tǒng)工程?？煽啃允乾F(xiàn)代工程的生命，是現(xiàn)代工程中永恒的主題。現(xiàn)代質量觀念認為：質量包含了系統(tǒng)的性能特性、專門特性、經(jīng)濟性、時間性和適應性等方面。41可靠性在現(xiàn)代工程中的重要性系統(tǒng)的性能特性，可以用性能指標來描述，如發(fā)動機的輸出功率；系統(tǒng)的專門特性，描述系統(tǒng)保持規(guī)定性能指標的能力，它包括系統(tǒng)的可靠性、維修性、保障性、安全性、測試性等，如發(fā)動機能連續(xù)工作若干小時并保證在此期間輸出功率不低于規(guī)定的值；51可靠性在現(xiàn)代工程中的重要性經(jīng)濟性即系統(tǒng)的壽命周期費用；時間性指的是系統(tǒng)的按時交貨；適應性反映了系統(tǒng)滿足用戶需求、符合市場需要的能力。61可靠性在現(xiàn)代工程中的重要性隨著現(xiàn)代工程系統(tǒng)的復雜化，以可靠性為代表的系統(tǒng)的專門特性顯得更加重要：（1）工程系統(tǒng)日益龐大和復雜，帶來了系統(tǒng)可靠性和安全性的下降，研發(fā)周期加長，風險增加。（2）高新技術武器裝備的發(fā)展對其可靠性的要求越來越高。現(xiàn)代戰(zhàn)爭是武器系統(tǒng)對武器系統(tǒng)的較量，是體系對體系的對抗。裝備的復雜化、電子化和綜合化不僅要求其具有優(yōu)良的性能，而且要具有高的質量與可靠性，高的可維修性、安全性。71可靠性在現(xiàn)代工程中的重要性（3）系統(tǒng)工程的應用環(huán)境更加復雜和惡劣。嚴酷的環(huán)境對系統(tǒng)高可靠性、高安全性等綜合特性的實現(xiàn)提出了挑戰(zhàn)。（4）系統(tǒng)的專門特性與使用者的生命安全直接相關，如核能系統(tǒng)、航空航天器、高速列車等的可靠與安全是生命安全的基本保證。（5）嚴酷的市場競爭的影響，性能優(yōu)良、功能齊全已不是用戶選擇產(chǎn)品的唯一因素，高可靠、長壽命、好維修越來越受到用戶的重視。81可靠性在現(xiàn)代工程中的重要性就航天而言，近十年出現(xiàn)的重大質量問題更說明了可靠性工程的重要性：（1）xx未能返回地面：xx于1993年10月8日發(fā)射升空，衛(wèi)星入軌，發(fā)射成功。但在1993年10月16日回收時，由于紅外地球敏感器輸出故障，使衛(wèi)星姿態(tài)失去正常控制導致回收失敗。9

1可靠性在現(xiàn)代工程中的重要性（2）xx星毀人亡：1994年4月2日上午，xx衛(wèi)星在技術陣地廠房進行負8小時模擬測試。在進行輻射制冷器電路的檢查時，突然發(fā)生衛(wèi)星起火，衛(wèi)星飛離原地、燒毀，40多人受傷，一位高級技師死亡，廠房和有關設備受到重大損失。衛(wèi)星起火的原因是由于肼系統(tǒng)泄漏而引發(fā)的。101可靠性在現(xiàn)代工程中的重要性（3）xxF1未能定點：1994年11月30日發(fā)射xxF1星，先后發(fā)生了A分支推力器24V電源掉電，推力器燃料泄漏，B分支推力器24V電源掉電，致使衛(wèi)星未能進入同步軌道。（4）某試驗導彈失控自毀：1995年5月30日，某試驗導彈在進行飛行試驗時，因N2O4泄漏、線路的多處短路致使導彈在飛行128秒后自毀，試驗失敗。111可靠性在現(xiàn)代工程中的重要性（5）平臺傾倒、星箭損：1996年2月15日，xxY1火箭點火起飛，約2秒火箭飛行姿態(tài)開始出現(xiàn)異常，以很大的負俯仰角和偏航角向右前快速傾倒。22秒后火箭撞到山上起火爆炸，星箭全部損失。（6）三級發(fā)動機提前關機，衛(wèi)星未能進入預定軌道：1996年8月18日，xxY14運載火箭發(fā)射中星七號通信衛(wèi)星，火箭起飛后，三級發(fā)動機二次啟動后工作262秒時，推力開始大幅度下降，導致提前關機，致使中星七號通信衛(wèi)星未能進入預定軌道。121可靠性在現(xiàn)代工程中的重要性（7）xx星運行9個月后失效：xx星于2000年6月25日發(fā)射，7月3日完成定點，7月4日開始在軌測試，8月進入了試運行階段。2001年2月28，S轉發(fā)器第Ⅰ、Ⅲ功放通道輸出功率下降，衛(wèi)星失去了原始云圖傳輸及展寬云圖的轉發(fā)功能，處于嚴重的故障狀態(tài)。131可靠性在現(xiàn)代工程中的重要性造成故障的原因是：上變頻器本振源分機中6倍頻器所用晶體管3DG44C、CG462的β值嚴重下降，導致倍頻電路送往超高頻功放的功率變?。晃⒉üΨ庞稍瓉鞟星的AB類調試成C類放大器后，超高頻功放、階躍4倍頻器和微波功放級聯(lián)電路飽和工作時所需的信號功率增大。上述兩項因素共同作用導致上變頻器本振源輸出功率下降、輸出功率和遙測值對溫度更為敏感。142可靠性工程研究對象和主要內容（１）可靠性基礎理論研究可靠性基礎理論主要是可靠性數(shù)學、可靠性物理、可靠性管理。（2）可靠性設備的研制和使用可靠性設備包括失效分析設備、制造專用設備、檢測設備、可靠性試驗設備、環(huán)境試驗設備、計量設備、數(shù)據(jù)處理設備等。（3）可靠性標準的制定和應用可靠性標準是可靠性工作的依據(jù)之一?？煽啃詷藴拾ɑA標準、管理標準、產(chǎn)品標準、設計標準、檢驗標準、試驗標準等。152可靠性工程研究對象和主要內容（4）可靠性專業(yè)技術的研究和應用可靠性專業(yè)技術包括設計、制造、試驗、使用維護和失效分析５個方面。可靠性設計技術包括可靠性預計、可靠性分配、元器件應用、降額設計、熱設計、抗輻照設計、電磁兼容設計、三防設計、抗力學環(huán)境設計、靜電防護設計、冗余設計、潛通路分析、人機工程設計、維修性設計等。162可靠性工程研究對象和主要內容可靠的制造工藝是實現(xiàn)設計可靠性的技術手段，設計可靠性與制造可靠性共同決定了產(chǎn)品的固有可靠性。與可靠性密切相關的工藝有裝聯(lián)工藝、安裝工藝、灌封工藝、表面處理工藝、熱處理工藝、密封工藝等。試驗及評估技術是評價產(chǎn)品可靠性水平、環(huán)境適應性，及時改進設計、制造工藝和管理的重要手段，主要包括可靠性試驗技術、環(huán)境試驗技術。172可靠性工程研究對象和主要內容使用和維護技術與產(chǎn)品的使用可靠性密切相關，是維持產(chǎn)品可靠性的重要手段。它包括使用資料、使用者控制、使用條件控制、運行監(jiān)控、故障預測、故障診斷、修復技術等。失效分析技術包括理化分析、邏輯分析、統(tǒng)計分析三類。理化分析是應用分析儀器從物理化學角度解剖分析材料、元器件、另部件的失效；邏輯分析是應用ＦＭＥＣＡ和ＦＴＡ技術對元器件、另部件、整機以致系統(tǒng)進行失效分析；統(tǒng)計分析是用概率統(tǒng)計等數(shù)學工具對失效數(shù)據(jù)進行分析處理，掌握它的統(tǒng)計規(guī)律。182可靠性工程研究對象和主要內容（５）可靠性管理可靠性管理是對可靠性工作的各個環(huán)節(jié)以及產(chǎn)品全壽命周期的各項技術活動進行組織、協(xié)調和控制，以實現(xiàn)既定的可靠性指標。它在整個可靠性工作中處于領導和保證地位?？煽啃怨芾矸譃楹暧^管理和微觀管理兩個方面。宏觀管理由政府主管部門實施，包括政策、標準、規(guī)劃、基礎研究、數(shù)據(jù)交換、技術交流、教育培訓等。微觀管理由企業(yè)、研究所等基層單位實施，主要包括企業(yè)標準、組織機構、可靠性大綱計劃與實施、應用研究、教育培訓等。192可靠性工程研究對象和主要內容（６）可靠性教育、培訓可靠性教育是培養(yǎng)可靠性人材的基礎工作?？煽啃越逃绞桨ㄔ谛＝逃驮诼殟徫慌嘤枴?03可靠性數(shù)學基礎知識簡介(1)什么是可靠性？“產(chǎn)品在規(guī)定的條件下，在一特定的時間里完成它預定功能的能力”。可靠性的定量度量叫可靠度，通常用Ｒ（ｔ）表示，它的定義是：

“產(chǎn)品在規(guī)定的條件下，在一特定的時間里完成它預定功能的概率”。213可靠性數(shù)學基礎知識簡介在上面的定義里包含五個方面的內容：1）什么樣的對象:‘產(chǎn)品’的含義是什么？2）預定的功能（或規(guī)定的戰(zhàn)術技術指)3）規(guī)定的條件：包括工作條件（或應力）和環(huán)境條件4）特定的時間：5）概率：它表示產(chǎn)品的可靠度是用概率來表征的一種統(tǒng)計意義上的屬性。223可靠性數(shù)學基礎知識簡介(2)常用的術語及定義失效與故障：產(chǎn)品喪失規(guī)定的功能，對不可修復的產(chǎn)品叫失效，對可修復的產(chǎn)品叫故障。失效模式：失效的外在表現(xiàn)形式。失效機理：引起失效的內在原因。233可靠性數(shù)學基礎知識簡介失效率：產(chǎn)品在ｔ時刻的單位時間內的失效數(shù)與ｔ時刻的產(chǎn)品總數(shù)之比率，用λ（ｔ）表示。失效概率密度：產(chǎn)品在ｔ時刻的單位時間內的失效數(shù)與ｔ＝０時刻的產(chǎn)品總數(shù)之比率，用ｆ（ｔ）表示。累計失效概率：產(chǎn)品在ｔ時刻的的失效總數(shù)與ｔ＝０時刻的產(chǎn)品總數(shù)之比率，用Ｆ（ｔ）表示。243可靠性數(shù)學基礎知識簡介平均壽命：對不可修復的產(chǎn)品，指產(chǎn)品族壽命的算術平均值，用ＭＴＴＦ表示；對可修復的產(chǎn)品，指相鄰故障間隔的算術平均值，又叫平均無故障工作時間，用ＭＴＢＦ表示?？煽繅勖寒a(chǎn)品可靠度降到一規(guī)定值的工作時間。當這個值是0·5時，則稱中位壽命。253可靠性數(shù)學基礎知識簡介浴盆曲線：一般產(chǎn)品失效率函數(shù)隨時間變化的曲線圖形呈浴盆形狀，稱浴盆曲線。λ(ｔ)t

263可靠性數(shù)學基礎知識簡介產(chǎn)品的維修性：可以維修的產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內完成維修的能力。維修度：可以維修的產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內完成維修的概率。通常用M(τ)表示平均修復時間：修復時間的平均值。與平均無故障工作時間相對應。通常用MTTR表示修復率：M(τ)為指數(shù)分布時，平均修復時間的倒數(shù)。通常用μ表示。273可靠性數(shù)學基礎知識簡介有用度：可以維修的產(chǎn)品在某時刻t具有或維持其規(guī)定功能的概率。一般用A(t)表示。穩(wěn)態(tài)有用度：能工作時間/（能工作時間+不能工作時間）。用As表示。固有有用度：在工程實踐中，經(jīng)常使用固有有用度，定義為：工作時間/（工作時間+不能工作時間）。使用有用度：（工作時間+閑散時間）/（工作時間+閑散時間+不能工作時間）283可靠性數(shù)學基礎知識簡介(3)可靠性的主要數(shù)量特征之關系ｍ（ｔ＋△ｔ）－ｍ（ｔ）f（ｔ）＝——————————————ｎ·△ｔｍ（ｔ＋△ｔ）－ｍ（ｔ）λ（ｔ）＝——————————————［ｎ－ｍ（ｔ）］△ｔｍ（ｔ）F（ｔ）＝——————————ｎｎ－ｍ（ｔ）R（ｔ）＝——————————ｎ293可靠性數(shù)學基礎知識簡介指數(shù)分布是可靠性工程中最基本，最常用的一種分布。試驗證明產(chǎn)品經(jīng)受了環(huán)境應力的偶然沖擊后失效的分布近似于指數(shù)分布。指數(shù)分布模型的物理背景是“浴盆曲線”的偶然失效或隨機失效階段。指數(shù)分布具有“無記憶性”：若一個產(chǎn)品的壽命服從指數(shù)分布時，當它使用了t時間之后仍未失效，則t以后的壽命還是服從原來的指數(shù)分布。303可靠性數(shù)學基礎知識簡介指數(shù)分布函數(shù)特征量間的關系：λ（ｔ）=常數(shù)λＲ（ｔ）= ｅｘｐ（－λｔ）Ｆ（ｔ）= １－ｅｘｐ（－λｔ）ｆ（ｔ）= λｅｘｐ（－λｔ）θ =１／λ 當ｔ=θ時，Ｒ=ｅｘｐ（－1）=37%當ｔ=0.1θ時，Ｒ=90%當ｔ=0.01θ時，Ｒ=99%313可靠性數(shù)學基礎知識簡介μ（ｔ）=常數(shù)μM(τ)=1-exp(-μτ)MTTR=1/μAs=μ/(μ+λ)323可靠性數(shù)學基礎知識簡介（4）常用的系統(tǒng)可靠性模型1）概念：系統(tǒng)是由若干單元（設備或分系統(tǒng)）按照一定方式有機地組合在一起并能完成一定功能的總體。系統(tǒng)與單元之間的關系分為兩大類：*物理關系：工程上用系統(tǒng)原理框圖表示。*可靠性功能關系，也就是每個單元的好壞對系統(tǒng)好壞的影響。工程中常用可靠性框圖表示。333可靠性數(shù)學基礎知識簡介某振蕩電路，由電感和電容組成。工作原理圖中，Ｌ和Ｃ是并聯(lián)關系，而可靠性方框圖中確是串聯(lián)的關系（見圖）。Ｌ

ＬＣＣ

原理圖可靠性方框圖343可靠性數(shù)學基礎知識簡介2）串聯(lián)模型（無貯備模型）特點：任意一單元失效，整個系統(tǒng)失效。

第1單元第2單元...第N單元...

ＲＳ(ｔ)＝Ｒ１(ｔ)＊Ｒ２（ｔ）＊···＊ＲＮ（ｔ）＝EXP［—（λ1+λ2+···+λN）ｔ］

353可靠性數(shù)學基礎知識簡介3)并聯(lián)模型(熱貯備模型)特點:只有所有單元都失效時,系統(tǒng)才會失效第1單元第2單元

·

第Ｎ單元363可靠性數(shù)學基礎知識簡介NＲＳ(ｔ)＝1—[1—Ｒi(ｔ)]i=1當單元壽命為指數(shù)分布，且λ1=λ2=···=λN=λ時，ＲＳ(ｔ)＝1—[1—exp（-λt）]N又當N=2時

Rs（t）=2exp（-λt）—exp（-2λt）373可靠性數(shù)學基礎知識簡介4）冷貯備模型（待機貯備模型）特點：一個單元工作，任一貯備單元都可以替代失效的工作單元。第1單元第2單元

·

第Ｎ單元38

3可靠性數(shù)學基礎知識簡介假設各單元服從指數(shù)分布，失效率相同，轉換開關失效率為零，則：n-1(λt)iRs(t)=exp(-λt)＊∑────i=0i!

當N=2時Rs(t)=（1+λt）＊exp（-λt）393可靠性數(shù)學基礎知識簡介5）混聯(lián)系統(tǒng)（1）串并系統(tǒng)R1=R11*R12*R13*R14R2=R21*R22*R23*R24R=R1+R2-R1*R2R11R21R22R23R24R12R13R14403可靠性數(shù)學基礎知識簡介（2）并串系統(tǒng)R=（R11+R21-R11*R21）*（R12+R22-R12*R22）*（R13+R23-R13*R23）*（R14+R24-R14*R24）R11R21R22R12R23R13R24R14413可靠性數(shù)學基礎知識簡介（3）復雜混聯(lián)系統(tǒng)R=（R11+R21-R11*R21）*（R12+R22-R12*R22）*（R13*R14+R23*R24-R13*R14*R23*R24）R11R21R22R12R23R13R24R14424研制任務書的可靠性要求可靠性要求的內容：1）指標的定量要求有幾種表達方式：平均壽命MTTF（或MTBF），失效率λ，X年的可靠度R(t)。2）定量指標的驗證要求：分析驗證或統(tǒng)計試驗驗證？要給出分析驗證的方法和基礎數(shù)據(jù)。434研制任務書的可靠性要求可靠性要求的內容（續(xù)）：3）環(huán)境適應性要求：振動、沖擊、加速度過載、高低溫、低氣壓、高真空、輻射、電磁兼容等。4）環(huán)境適應性試驗驗證（鑒定級、驗收級）的條件和方法。5）分機和分系統(tǒng)環(huán)境應力篩選的要求。445可靠性設計技術5.1編制可靠性工作計劃5.2元器件的選用與控制5.3可靠的系統(tǒng)和電路設計5.4可靠性分析455.1編制可靠性工作計劃（可靠性保證大綱或細則）可靠性保證大綱（或細則）的內容*可靠性設計、試驗的要求和目標*組織機構、人員和職責*應進行的可靠性設計、分析和試驗工作項目:每一工作項目的目的、責任（單位或個人）、采用的準則和標準、實施的方法和程序、完成的結果和形式、應提供的文件和報告、完成的時間等。*對外協(xié)產(chǎn)品可靠性設計的控制。465.2元器件的選用與控制元器件的可靠性是整機可靠性的基礎。許多統(tǒng)計資料都表明由于元器件故障造成的整機失效占整機失效的30%以上。511所失效分析中心對xx衛(wèi)星、xx衛(wèi)星研制試驗中失效的元器件進行了統(tǒng)計：在157例失效的元器件中，由于元器件本身缺陷造成的約占４６％，使用不當?shù)碾娺^應力損傷約占４２％。因此，對復雜電子系統(tǒng)所用的元器件的選擇、合理使用是一項重要的工程任務。475.2元器件的選用與控制（1）選用規(guī)定目錄的元器件品種與廠家（如Q/W11A），目外的要辦理審批手續(xù)。485.2元器件的選用與控制（2）按規(guī)定選擇元器件質量等級（如航天器按Q/W707-96）：*國內為GJB、8406加嚴、8406、7905加嚴、專門協(xié)議*國外：集成電路為S級、B級，晶體管為JANS（宇航級），JANTXV（超特軍級)，JANTX（特軍級），JAN（軍級），元件為S、R、P級（無可靠性指標的用MIL級）495.2元器件的選用與控制（3）按GJB/Z35-93的規(guī)定，對航天器用元器件使用的應力實行Ⅰ級降額。不滿足Ⅰ級降額的關鍵元器件應列入關鍵項目表。對地面支持設備應滿足Ⅱ或Ⅲ降額。

505.2元器件的選用與控制為什么要進行降額設計降額設計就是使元器在低于其額定的應力條件下工作所采取的設計措施。合理的電子元器件降額是提高產(chǎn)品可靠性的一項重要措施。因為大部分元器件的失效率隨所施加的應力（低于額定值）的降低而降低。515.2元器件的選用與控制根據(jù)阿倫尼斯(Arrhenius)關系式lgt=a+b/T和逆冪律關系式t=1/（k*Vc）(其中t是元器件壽命;T是絕對溫度;a、b、c、k是常數(shù)，b、c只與元器件的類型有關，與其中的規(guī)格無關;V是電應力)可知元器件的壽命與溫度和電應力有密切關系。525.2元器件的選用與控制*降額設計參數(shù)降額設計參數(shù)主要是環(huán)境溫度和電負荷：電阻器、電位器以功率為主(SW)，但對高阻值的電阻應主要考慮電壓(SV）；電容器以SV為主，但要考慮到頻率的影響，頻率越高，降額應越大；集成電路以SW為主，綜合考慮電源電壓、負載及扇出系數(shù)、輸入電壓等因素；晶體管以SW為主，但同時要考慮SV；所有電子元器件都要考慮溫度降額。535.2元器件的選用與控制*降額等級根據(jù)設備可靠性要求、設計的成熟性、維修的難易程度、體積重量成本的限制等綜合權衡，在最佳降額范圍內將降額等級分為三級：1級降額：最大降額，可靠性改善最大；２級降額：中等降額，可靠性改善明顯；３級降額：最小降額，可靠性有一定改善。545.2元器件的選用與控制（4）航天器中不能使用的元器件塑料密封的半導體；可調電阻器；密封的空心電阻；非密封的鉭電容器；鍺半導體；可調電容器；小于0.25A的保險絲等。（5）航天器中盡量少使用的元器件繼電器；接插件等。（6）正確使用CMOS電路、繼電器、保險絲和鉭電容器。555.2元器件的選用與控制CMOS電路:

*按照Q/W52-97選擇和使用

*采用抗輻射加固的品種*使用應滿足：a.VSS<Vin<VDDVSS<Vout<VDD;

b.

先接通電源，后接通信號;先斷開信號，后斷電源;c.輸入、輸出端加限流電阻（1~10KΩ），限流在1mA以下;d.多余端點不應懸空;e.兩個相連設備不應使用不同電源，以免引起閂鎖;f.不應使用高內阻電源（高內阻電源在開關轉換瞬間，由于內阻的壓降會出現(xiàn)

Vin>VDD或

Vout>VDD現(xiàn)象）。565.2元器件的選用與控制繼電器：

*根據(jù)GJB/Z128-2000選擇和使用*要弄清繼電器的負載是阻性、容性還是感性的？當轉換容性和感性負載時，會產(chǎn)生十倍于穩(wěn)態(tài)電流的浪涌電流（可增加小的串聯(lián)電阻以限流）。*繼電器電路中要加觸點消弧電路。*繼電器降額中特別注意不能用觸點并聯(lián)方式來增加電流量（觸點并聯(lián)方式只可用來增加接觸可靠性）。因為觸點在吸合或釋放瞬間并不同時通斷，這就有可能在一個觸點上通過全部負載電流，使觸點損壞。575.2元器件的選用與控制例：05年7月21日，在整星電測時發(fā)現(xiàn)某衛(wèi)星數(shù)傳子系統(tǒng)X、S波段調制器關機指令不響應。經(jīng)開蓋檢查、試驗、測試和失效分析，X波段調制器、S波段調制器無法正常關機是由于控制29V的繼電器觸點粘連造成的。觸點粘連的原因是觸點電流的降額不夠。585.2元器件的選用與控制鉭電容：*固體鉭電容的漏電流隨著電壓和溫度的增高而加大，有可能導致漏電流“雪崩現(xiàn)象”使電容失效。為防止這種現(xiàn)象，在電路設計中應有不小于每伏3的等效串聯(lián)電阻。*串聯(lián)使用時，應使用平衡電阻來確保電壓的適當分配。595.2元器件的選用與控制例：2005年，某衛(wèi)星數(shù)傳分系統(tǒng)AOS編碼加密機電性件1B出現(xiàn)不能加電問題。經(jīng)檢查、測試和故障樹分析，AOS編碼加密機電性件1B不能加電故障是由于鉭電容極性裝反造成的。鉭電容極性裝反的原因是裝配圖繪圖錯誤。605.3可靠的系統(tǒng)和電路設計

（1)繼承性與新技術

采用成熟的電路,繼承已有的技術成果一般要在80%以上;對采用的新技術、新工藝、新器材實現(xiàn)的可能性、可靠性要進行試驗驗證。

（2）電路簡化設計優(yōu)選元器件;減少元器件數(shù)量，壓縮元器件品種規(guī)格;選用集成度高的元器件;用較少的電路完成較多的功能。615.3可靠的系統(tǒng)和電路設計（3）瞬態(tài)過應力防護設計電路常會經(jīng)受瞬態(tài)干擾，設計中應采取有效的瞬態(tài)干擾和過應力防護措施，如CMOS電路的抗輻射、抗靜電、抗鎖定措施，電源的過壓、過流保護措施、鉭電容浪涌保護等。（4）電磁兼容性設計電磁兼容性設計主要包括接地設計、屏蔽和電源濾波三個方面。625.3可靠的系統(tǒng)和電路設計（5）關鍵性設計對關鍵電路（大功率電路，高壓電路，失效率高的單點失效電路，備份電路的轉換電路等）要進行專門研究和試驗。（6）穩(wěn)定性設計對穩(wěn)定性要求高的電路設計中要考慮容差設計，如元器件參數(shù)的偏差、元器件的老化、環(huán)境溫度濕度的變化、電源電壓的變化等對電路性能的影響。對那些隨環(huán)境變化敏感的電路或元器件要進行敏感性分析。635.3可靠的系統(tǒng)和電路設計（7）環(huán)境適應性設計根據(jù)任務書的要求進行環(huán)境適應性（力學環(huán)境、空間環(huán)境）設計，特別是防止低氣壓放電、高真空中微放電、空間輻射設計，靜電防護設計，高真空條件下的熱設計，發(fā)射過程中的抗沖擊、振動設計等。也要考慮在系統(tǒng)或電路設計中引入冗余并交替工作可以提高抗輻射能力的問題。645.3可靠的系統(tǒng)和電路設計例：2000年3月，某衛(wèi)星數(shù)傳分系統(tǒng)在B1階段測試時SDC“02”機發(fā)現(xiàn)通道1輔助數(shù)據(jù)不能正確下傳，CD4069高低電平不穩(wěn)定，“地”鋁條熔斷。經(jīng)檢查和分析，問題的原因是：輔助數(shù)據(jù)接收電路中的CD4069抗閂鎖能力差，在接口電路設計方面沒有設計增強抗閂鎖電路，也沒有設計當閂鎖發(fā)生時對CMOS器件的保護電路，在B1階段測試時CD4069發(fā)生了閂鎖。在接收電路的輸入端，增加抗閂鎖電路和將CD4069更換為抗閂鎖能力較強的54HC14，并在54HC14和54HC04的電源輸入端增加限流電路，一旦閂鎖，可以對其進行保護。655.3可靠的系統(tǒng)和電路設計（8）貯備設計系統(tǒng)和電路采用的貯備設計是否是最佳方案，是否考慮了功能貯備（例如繼電器觸點并聯(lián)，既提高了閉合的可靠性，又起到穩(wěn)態(tài)工作時降低觸點電流的作用）。665.3可靠的系統(tǒng)和電路設計（9）故障檢測、隔離和故障安全設計要設計足夠的監(jiān)測點來檢測系統(tǒng)和電路的關鍵功能。在貯備設計中要考慮如何防止可能損壞全部貯備電路的共同故障模式情況。在電路設計中要考慮故障隔離措施，如對一次電源和共用二次電源的保護措施。對危險系統(tǒng)的電路應有故障安全設計，不允許出現(xiàn)由一次性操作失誤或元器件失效，而引起系統(tǒng)災難性的后果。

675.3可靠的系統(tǒng)和電路設計（10）接口設計根據(jù)研制任務書中規(guī)定的機、電、熱、EMC等接口設計應遵循的準則、方法和要求，完成機械、熱、電源、遙測、遙控、電連接器及其接點分配、接口電路特性和參數(shù)等各項“接口數(shù)據(jù)單”的編制。685.4可靠性分析（1）可靠性預計1）可靠性預計是定量地估計系統(tǒng)或設備的可靠性的方法。在設計階段，預計是判斷設計是否符合可靠性要求的定量判據(jù),還為可靠性增長和驗證試驗、后勤支持費用研究等提供一個準則。常用的預計方法有：元件計數(shù)法和應力分析法。695.4可靠性分析2）元件計數(shù)法是一種按元件類型（電阻、電容、集成電路、晶體管等）和數(shù)量來預計可靠性的方法。它適用于方案論證和初樣設計階段。這種方法的優(yōu)點是可以快速地進行可靠性預計，以便從可靠性觀點來判斷某一設計方案是否可行。這種方法采用的是由已有的工程資料推導出的數(shù)據(jù)，不要求每個元件的詳細應力和設計的數(shù)據(jù)。70

5.4可靠性分析3）元件應力分析法需要使用詳細的元件模型，并需推算每個元件的電路應力值。根據(jù)電應力和熱應力系數(shù)，元件的基本失效率、各種環(huán)境和質量修正系數(shù)等綜合出元件的使用失效率。4）通常初樣階段使用元件計數(shù)法，正樣階段使用元件應力分析法。因元件計數(shù)法偏于保守，如沒有特別要求，正樣階段也可使用元件計數(shù)法。當元件計數(shù)法不能滿足要求時，就必須使用元件應力分析法進行預計。715.4可靠性分析5）預計步驟：＊畫出系統(tǒng)工作原理圖；＊繪制可靠性方框圖；＊建立可靠性數(shù)學模型；＊填寫元器件失效率計算用的元器件數(shù)據(jù)表；＊根據(jù)元器件數(shù)據(jù)表，用可靠性預計軟件計算每個元器件應用失效率；725.4可靠性分析預計步驟（續(xù)）：＊確定系統(tǒng)中各單元的任務時間；＊根據(jù)元器件應用失效率和任務時間，計算系統(tǒng)中每個單元的可靠度；＊計算系統(tǒng)可靠度；＊計算的系統(tǒng)可靠度與分配的系統(tǒng)可靠度進行比較。若不滿足分配的可靠度指標要求，則應尋找設計薄弱環(huán)節(jié)、改進設計后重新計算，或與用戶協(xié)調降低分配的可靠性指標。735.4可靠性分析6）元件失效率數(shù)據(jù)如無特別規(guī)定，預計用元件失效率采用預計手冊GJB299c和MIL—HDBK—217F元件失效率數(shù)據(jù)。近幾年出現(xiàn)了許多電子產(chǎn)品可靠性預計計算機軟件，給可靠性工作帶來了極大方便。745.4可靠性分析（2）可靠性分配1）可靠性分配是在可靠性預計基礎上，把經(jīng)過論證確定的系統(tǒng)可靠性指標，自上而下地分配到各分系統(tǒng)，電路單元，直到元器件。這樣來確定對于設備各組成部分直至元器件的可靠性定量要求，從而保證整個系統(tǒng)可靠性指標的最后實現(xiàn)。755.4可靠性分析2）等比例分配法這是以可靠性預計結果為基礎的一種簡單分配方法。單元Ｋ應分配的失效概率ＦＫ

要求的系統(tǒng)失效概率ＦＫ＝——————————＊單元Ｋ預計的失效概率預計的系統(tǒng)失效概率765.4可靠性分析（3）失效模式、影響分析(FMEA)、失效模式、影響和危害度分析(FMECA)

1）FMEA是在產(chǎn)品設計過程中，通過對產(chǎn)品各組成單元潛在的各種故障模式及其對產(chǎn)品功能的影響進行分析，提出可能采取的預防性措施，以提高產(chǎn)品可靠性的一種設計分析方法。FMECA是在ＦＭＥＡ的基礎上增加判斷危害度有多大，使分析量化。775.4可靠性分析2）FMECA的基本任務及用途：①查明一切故障模式及其對系統(tǒng)功能各級的后果，并判斷其嚴重性等級。②查明單點失效項目并逐項評價其發(fā)生概率大小。（所謂單點失效就是一個單元的失效將造成整個系統(tǒng)失效，但又無法采取冗余措施的。）③查明可傳播到鄰區(qū)的故障。④提出從設計上改正或補償?shù)拇胧?85.4可靠性分析FMECA的基本任務及用途（續(xù)）：⑤作為制訂“關鍵項目控制計劃”的基礎。⑥在設計分析和設計審查中，作為選擇方案、建立模型、進行可靠性預測和評定、進一步開展失效樹分析的依據(jù)。⑦在試驗、測試、使用中，作為一種故障診斷工具，作為設置測試點或提出遙測要求的依據(jù)。⑧可代替發(fā)射前的故障預想；在各階段的質量復查中，F(xiàn)MECA報告不可缺少。795.4可靠性分析3）實施步驟：①收集有關資料：產(chǎn)品結構和功能的有關資料；產(chǎn)品啟動、運行、操作、維修資料；產(chǎn)品所處環(huán)境條件的資料。②定義產(chǎn)品及其功能和最低工作要求。一個系統(tǒng)的完整定義包括它的主要和次要功能、用途、預期的性能、環(huán)境要求、系統(tǒng)約束條件和構成故障的條件等。③畫出產(chǎn)品功能方框圖和可靠性方框圖。④根據(jù)所需要的結果和現(xiàn)有資料的多少來確定分析級別。805.4可靠性分析實施步驟（續(xù)）：⑤找出故障模式，分析其原因和影響。⑥找出故障的檢測、隔離措施和方法。⑦找出設計和工作中的預防措施，以防止特別不希望的事件發(fā)生。⑧確定嚴酷度類別。⑨確定各種故障模式的故障概率等級。⑩填寫ＦＭＥＡ或ＦＭＥＣＡ表格。參考標準：QJ2437815.4可靠性分析（4）容差分析1）應對電子設備進行最壞情況性能分析，又叫容差分析。設備間的接口電路也要作同樣分析。825.4可靠性分析2）容差分析中要考慮：①元件參數(shù)變化：初始精度、溫度、壽命及特殊環(huán)境的影響（像輻照等）。②電源輸入電壓變化。③工作方式影響。④由負載、激勵源變化引起的電路參數(shù)變化。通過分析，電路設計工程師要證實,在以上因素影響的最壞情況下，電路參數(shù)都在允許的范圍之內。835.4可靠性分析3）分析方法有兩種：①極值分析，即所有元件及電壓取其最壞情況極值，來評估電路性能。②統(tǒng)計的最壞情況分析，即部分或全部變量用均值或和值來表示，以估計電路性能。其中，和值用和方根法。4）用試驗驗證代替分析。845.4可靠性分析例1：05年5月，某衛(wèi)星數(shù)傳分系統(tǒng)信標機B機在熱真空試驗驗過程中出現(xiàn)雜波。經(jīng)試驗和分析問題是由于微波倍頻器調試狀態(tài)比較臨界造成的。重新進行了調試、擴大了溫度拉偏試驗的范圍，設備通過了規(guī)定的驗收試驗。855.4可靠性分析例2：2005年4月8日，xx衛(wèi)星跳頻處理器在熱真空試驗中，低溫試驗測試正常，高溫試驗10小時后測試數(shù)據(jù)，通過地檢設備發(fā)現(xiàn)跳頻解跳器輸出增益下降6dB，超出變化范圍。經(jīng)試驗、測試和分析，問題原因是跳頻解跳器DDS信號輸入口電平設置不合理（臨界），在真空高溫的情況下，一旦242MHz鏈路的增益下降，就造成倍頻組件HE011的變損增大，進而導致整個跳頻源倍頻鏈的輸出電平大幅下降（高達8dB左右），最后導致跳頻解跳器輸出增益下降6dB。采取了將數(shù)字信號處理器分機的DDS輸入口的電平提高3dB，將FHX841-1衰減網(wǎng))的衰減量減小1dB，相對于242MHz鏈路增益提高1dB后問題得到解決。865.4可靠性分析（5）可靠性關鍵項目控制1）關鍵項目的判別準則＊故障會嚴重影響系統(tǒng)安全性、可靠性等的產(chǎn)品；＊新研制的未經(jīng)考驗的產(chǎn)品；＊生產(chǎn)難度大、生產(chǎn)周期長、價格昂貴的產(chǎn)品；＊曾經(jīng)出過嚴重質量問題或經(jīng)常發(fā)生故障的產(chǎn)品；＊大量使用的產(chǎn)品。875.4可靠性分析2）確定關鍵項目的方法根據(jù)對產(chǎn)品的ＦＭＥＣＡ、ＦＴＡ、熱分析、電應力分析等結果寫出產(chǎn)品功能特性分析報告，提出關鍵項目清單。885.4可靠性分析3）關鍵項目控制＊確定每一關鍵項目中的關鍵特性和重要特性，確定關鍵工序；＊制定關鍵項目控制辦法：包括設計評審、元器件采購控制、關鍵工序控制、特殊試驗等。895.5可靠性設計與分析報告

主要內容包括：1）可靠性要求2）引用的主要文件和標準3）系統(tǒng)和電路的貯備設計4）繼承性設計5）元器件的使用6）電路的可靠性設計905.5可靠性設計與分析報告

7）外協(xié)產(chǎn)品的可靠性設計8）計算機軟件可靠性設計9）可靠性預計與分配10）FMEA11）WCA12）關鍵項目控制13）設計驗證矩陣916可靠性試驗為了對你的設計進行確認，驗證你設計的正確性及是否達到任務書要求，找出你設計的尚存缺陷，需要進行設計評審和可靠性試驗。926可靠性試驗（1)可靠性試驗的目的

可靠性試驗是對產(chǎn)品的可靠性進行調查、分析和評價的一種手段。其試驗目的是:*發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品在設計、元器件、零部件、原材料和工藝方面的各種缺陷，改進設計和工藝，提高產(chǎn)品的固有可靠性。*為改善裝備的戰(zhàn)備完好性、提高任務成功性、減少維修人力費用及后勤保障費用提供信息。*確認是否符合可靠性定量要求。936可靠性試驗（2)可靠性試驗的種類:*出廠驗收前的整機和分機環(huán)境應力篩選試驗，*