新型船用时统可靠性设计

关晓旭　吴昊

摘 要：针对某型测量船站时统可靠性设计不满足当前任务需求的现状，本文从其物理模型出发，建立了可靠性框图及可靠性数学模型。以该系统2年间的可靠性表现为基础，对新一代时统的可靠性进行设计，并通过比例组合法对各模块的可靠度进行了分配。为后续电路设计及元器件选型提供了参考。

关键词：时统；可靠性；比例组合法

Abstract：At present，the SB-123time unified equipment is used by us in our ship.This equipment is out of order frequently because it was in use for a long time and the components are ageing.In this paper ，I will introduce a way to design the reliability of the new time unified equipment and distribute the reliability of each modules. The design starts with actual demand of the experiment mission and on a basis of the reliability reliability of the SB-123 time unified equipment.

Key words：time；unified；reliability

1 前言

目前某型测量船使用SB-123时统系统，因使用时间过长、元器件老化加剧、海上特殊的自然环境等原因，系统可靠性退化严重。随着高密度试验任务要求的不断提高，该系统平均故障间隔时间800h的设计指标也已不能满足实际需要，设计新一代高可靠性时统系统成为亟待解决的问题。

2 系统可靠性模型

2.1 系统可靠性框图

SB-123时统系统的模块化设计已趋于成熟，新一代时统系统的物理模型与SB-123系统基本一致，分为频标单元、频标切换单元、时码产生单元、时码切换单元、时码放大单元及输出转接单元，其结构框图如图1所示。

考虑到各部件的相关性，电源系统为独立的单元，不计入本文的可靠性设计模型中。为提高可靠性，频标单元与频标切换单元对频率源进行三选二智能切换，为时码产生单元提供标准的工作频率。时码产生单元与时码切换单元对时码进行三选二智能切换，输出标准时间信号至时码放大单元，通过输出转接单元至全船各用户。该系统的可靠性框图如图2所示。

其中S1为频标单元的可靠性表征，G1表决器为频标切换单元的可靠性表征，S1与G1表决器构成三选二表决系统G1；S2为时码产生单元的可靠性表征，G2表决器为时码切换单元的可靠性表征，S2与G2表决器构成三选二表决系统G2；S3、S4分别为时码放大及输出转接单元的可靠性表征。由此可知，该系统是由三选二表决系统与串联系统构成的混合型系统。

2.2 系统可靠性数学模型

时统设备中的电路设计主要基于线性组件，并由可编程逻辑器件、接插件、电容电阻等组成。其故障原因大多由于偶然冲击引起系统失效，通常认为在很短的时间间隔内不会发生多次冲击，且在一定的时间间隔内每次冲击是彼此独立的。故系统可靠性基于指数分布建立数学模型，并取可靠度作为特征量对系统可靠性进行量化。

4 结束语

本文从某型测量船实际需求出发，以SB-123时统系统的可靠性表现为基础，通过比例组合法，对适应高密度试验任务的新一代时统系统的可靠性进行了设计并对各个单元的可靠度进行了重新分配。后续将对复杂电磁环境下及海上特殊自然环境下元器件的可靠性退化规律进行探讨，旨在为后续电路设计及元器件选型提供参考。

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