新型船用時統可靠性設計

關曉旭　吳昊

摘 要：針對某型測量船站時統可靠性設計不滿足當前任務需求的現狀，本文從其物理模型出發，建立了可靠性框圖及可靠性數學模型。以該系統2年間的可靠性表現為基礎，對新一代時統的可靠性進行設計，并通過比例組合法對各模塊的可靠度進行了分配。為后續電路設計及元器件選型提供了參考。

關鍵詞：時統；可靠性；比例組合法

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

目前某型測量船使用SB-123時統系統，因使用時間過長、元器件老化加劇、海上特殊的自然環境等原因，系統可靠性退化嚴重。隨著高密度試驗任務要求的不斷提高，該系統平均故障間隔時間800h的設計指標也已不能滿足實際需要，設計新一代高可靠性時統系統成為亟待解決的問題。

2 系統可靠性模型

2.1 系統可靠性框圖

SB-123時統系統的模塊化設計已趨于成熟，新一代時統系統的物理模型與SB-123系統基本一致，分為頻標單元、頻標切換單元、時碼產生單元、時碼切換單元、時碼放大單元及輸出轉接單元，其結構框圖如圖1所示。

考慮到各部件的相關性，電源系統為獨立的單元，不計入本文的可靠性設計模型中。為提高可靠性，頻標單元與頻標切換單元對頻率源進行三選二智能切換，為時碼產生單元提供標準的工作頻率。時碼產生單元與時碼切換單元對時碼進行三選二智能切換，輸出標準時間信號至時碼放大單元，通過輸出轉接單元至全船各用戶。該系統的可靠性框圖如圖2所示。

其中S1為頻標單元的可靠性表征，G1表決器為頻標切換單元的可靠性表征，S1與G1表決器構成三選二表決系統G1；S2為時碼產生單元的可靠性表征，G2表決器為時碼切換單元的可靠性表征，S2與G2表決器構成三選二表決系統G2；S3、S4分別為時碼放大及輸出轉接單元的可靠性表征。由此可知，該系統是由三選二表決系統與串聯系統構成的混合型系統。

2.2 系統可靠性數學模型

時統設備中的電路設計主要基于線性組件，并由可編程邏輯器件、接插件、電容電阻等組成。其故障原因大多由于偶然沖擊引起系統失效，通常認為在很短的時間間隔內不會發生多次沖擊，且在一定的時間間隔內每次沖擊是彼此獨立的。故系統可靠性基于指數分布建立數學模型，并取可靠度作為特征量對系統可靠性進行量化。

4 結束語

本文從某型測量船實際需求出發，以SB-123時統系統的可靠性表現為基礎，通過比例組合法，對適應高密度試驗任務的新一代時統系統的可靠性進行了設計并對各個單元的可靠度進行了重新分配。后續將對復雜電磁環境下及海上特殊自然環境下元器件的可靠性退化規律進行探討，旨在為后續電路設計及元器件選型提供參考。

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