智能儀器儀表可靠性 第1部分：可靠性試驗與評估方法 征求意見稿

5GB/T5080.4—1985設(shè)備可靠性試驗可靠GB/T18271.1—2017過程測量JB/T6214—1992儀器儀表可靠性驗證試驗及測定試驗（指3.13.23.3可靠性特征量reliabilitycharact3.463.53.63.73.83.9為暴露產(chǎn)品的可靠性薄弱環(huán)節(jié)，并證明改進措施能防止可靠性薄弱環(huán)節(jié)再現(xiàn)或使其出現(xiàn)率低于容3.10可靠性測定試驗reliabilitydete3.11可靠性驗證試驗reliabilityco根據(jù)智能儀器儀表（以下簡稱儀器儀表）是否可維修，可靠性指標可分為MTBF和MTTF，由于大多數(shù)儀器儀表為可維修設(shè)備，本標準采用MTBF作為可靠性特征指標，不可維修儀器儀表可采用MTTF平均故障間隔工作時間MTBF的計算按式（1）。MTBF=........................................................74.2可靠性指標500h、1000h、5000h、1×104h、2×104h、5×104h、1×105h、定功能或參數(shù)超出指標范圍；軟件缺陷或錯誤導(dǎo)致不能完成規(guī)定功能或輸出參數(shù)超出指標范圍為關(guān)聯(lián)5.2非關(guān)聯(lián)故障5.3故障判據(jù)的制定原則a)由產(chǎn)品設(shè)計任務(wù)書（或合同）規(guī)定的要896.2試驗方法選擇a)新產(chǎn)品在樣機研制階段為達到規(guī)定的可靠性要求宜采用可靠性增b)新產(chǎn)品在樣機研制階段中需要通過加大工作應(yīng)力暴露可靠性問題和改進產(chǎn)品設(shè)計的宜采用可c)樣機在鑒定或定型時為確定可靠性水平，宜采用平均故障間隔工作時間MTBF的可靠性測定d)定型產(chǎn)品在定型及批生產(chǎn)中為驗證是否達到了規(guī)定的可靠性要求，宜采用平均故障間隔工作時間MTBF的可靠性驗證試驗；6.4可靠性強化試驗藝的薄弱環(huán)節(jié)，試驗方法應(yīng)符合GB/TXXXX可靠性驗證試驗是以一定置信水平或置信區(qū)間驗證儀器儀表可靠性特征量是否達到所要求的水平可靠性驗證試驗常用定時/定數(shù)截尾試驗方案、序貫截尾試驗方案。通常要考慮總試驗時間及試驗b)使用方風(fēng)險β：指批質(zhì)量不符合要求卻被拒收(≥)接收(≤)αβ110210321432510621要求在較短的時間內(nèi)盡快作出合格與否的判決時α、β、D可取較大根據(jù)選取的統(tǒng)計方案，可確定驗證所需總時間要求(θ1倍數(shù)m）及對應(yīng)的允許判決故障數(shù)r。=θ1×m.....................................................................tΣ——總有效驗證時間，單位h；t=tΣ/k=θ1×m/k..............................................................................(3)tΣ——總有效驗證時間，單位h；在保證各臺樣機有效驗證時間累積達到總有效驗證時間要求的前提下，各臺受試樣機的實際有效驗證時間可因驗證中樣機的故障情況做出一定的調(diào)整。試驗所需樣機數(shù)量應(yīng)按合同或承制方與訂購方//5注：當儀器儀表管路中含有流體無法在0℃條件下工作時，則采用5℃。對應(yīng)規(guī)定的條件進行驗證；當送檢方缺乏環(huán)境條件規(guī)定時，可按表6進行規(guī)定并按6.4.5.2~6.4在Ⅰ類環(huán)境條件下使用的儀器儀表推薦采取在溫度濕度可控的實驗室內(nèi)進行平均故障間隔時間驗溫度范圍控制在20℃~25℃范圍內(nèi)或產(chǎn)品規(guī)定的溫度范圍內(nèi)。在Ⅱ類環(huán)境條件下使用的儀器儀表，推薦采取圖1試驗周期圖將受試樣機放置在實驗室的試驗設(shè)備溫度℃+55℃+55℃40+3540+25℃第1循環(huán)施加露點溫度+25℃第1循環(huán)施加20+5℃120480960120480時間/min-20℃第1、5、9、13、…、4n-3循環(huán)施加（時間/min-20℃冷浸應(yīng)冷浸力2上限值4n-22上限值4n-3/\標稱值134n-14n-3/\\:\:4n下限值44n960時間/min注2：溫變率采用試驗設(shè)備最大溫變率,不在Ⅲ類（無振動）環(huán)境條件下使用的儀器儀表，推薦采取圖2試驗周期圖將受試樣機放置在實驗室的試驗設(shè)備中進行平均故障間隔時間驗證。典型常溫25℃部分對應(yīng)的驗證時間可在溫度可控的實驗室溫度℃▲60+55℃4040第1循環(huán)施加+25℃露點溫度第1循環(huán)施加+25℃20n-3循環(huán)施加+0n-3循環(huán)施加120120循環(huán)施加（n=1,2,3,…電應(yīng)力-20℃電應(yīng)力冷浸上限值24n-24n-3/\標稱值134n-14n-3/\… \電應(yīng)力施加循環(huán)…下限值44n注：溫變率采用試驗設(shè)備最大溫變率在Ⅲ類（有振動）環(huán)境條件下使用的儀器儀表，推薦采取圖3試驗周期圖將受試樣機安裝在實驗室的試驗設(shè)備中進行平均故障間隔時間驗證。典型常溫25℃部分對應(yīng)的驗證時間可在溫度可控的實驗室內(nèi)進行。圖3中給出的振動譜型圖是典型模擬運輸振動譜。當具備實測條件時，優(yōu)先采用實測結(jié)果施加+25℃ 第1+25℃+0℃+40℃1440露點溫度+31℃熱浸480第1、5、9、13、…、4n-39601080時間/mi循環(huán)施加（n=1,2,3,…）-20℃冷浸動應(yīng)力96010801440振30min動應(yīng)力96010801440振30min30min時間/min480上限值▲24n-2/\4n-3/標稱值134n-1/\4n-3/…\電應(yīng)力施加循環(huán)…下限值44n960加速度均方根值1.04g 0.00015加速度功率譜密度加速度均方根值1.04g 0.000150.0010.00010.000011410頻率 1040500（Hz）0.015頻率 1040500（Hz）電應(yīng)力▲溫度℃60+55℃5040電應(yīng)力▲溫度℃60+55℃50403020n-10-20圖3在Ⅲ類（無振動）環(huán)境條件下使用在Ⅳ類（無振動）環(huán)境條件下使用的儀器儀表，推薦采取圖4試驗周期溫度+70℃℃+70℃+55℃+55℃+40℃露點溫度+40℃露點溫度+31℃熱浸4020第1第1循環(huán)施加-10℃0℃/min720840/min-10-20循環(huán)施加（n=1,2,3,-10-20-30電應(yīng)力-40冷浸-40℃電應(yīng)力-40120720min上限值24n-2min/4n-3/\標稱值134n-1/4n-3/\…\電應(yīng)力施加循環(huán)…下限值44n在Ⅳ類（有振動）環(huán)境條件下使用的儀器儀表，推薦采取圖5試驗周期的試驗設(shè)備中進行平均故障間隔時間驗證。圖5給出的振動譜型圖為典型運輸振+70℃℃+70℃+55℃+55℃+40℃+40℃+31℃熱浸第1第1循環(huán)施加▲▲動應(yīng)力動應(yīng)力上限值▲2O4n-24n-3\標稱值13上限值▲2O4n-24n-3\…下限值44n…下限值44n720加速度功率譜密度（g2/Hz）0.010.0010.00010.00001頻率（Hz）加速度均方根值1.04g0.00015頻率（Hz）加速度均方根值1.04g0.000151040500圖5Ⅳ類（移動使用）環(huán)境條件下使用試驗周期圖如圖1~5，以24h為1個工作循環(huán)，4個工作循環(huán)為1個應(yīng)力循環(huán)周期（圖中n表），度+31℃,直到高溫工作結(jié)束，其他階段不注入濕氣，濕度不加以控制。6.6可靠性現(xiàn)場試驗在Ⅰ類環(huán)境條件下使用的儀器儀表推薦在溫度濕度可控的實驗室內(nèi)進行現(xiàn)場試驗，開展平均故障間隔時間驗證。試驗方法應(yīng)符合本文件6.5節(jié)的要求，現(xiàn)場試驗時溫度范圍控制在20℃~25℃范圍內(nèi)或產(chǎn)應(yīng)符合本文件6.7節(jié)的要求?，F(xiàn)場試驗應(yīng)在其典型使用地點和使用條件下開展，試驗如果要求達到的可靠性水平不得低于某一規(guī)定值時，應(yīng)該選擇具有相應(yīng)規(guī)范中規(guī)定的最嚴格的試如果為了測定適應(yīng)于正常使用條件的可靠性水平或是為了獲得最佳的維修方案時，應(yīng)該選擇試驗c)應(yīng)由第三方檢測機構(gòu)或用戶單位根據(jù)數(shù)據(jù)收集表格開展現(xiàn)場可靠性數(shù)據(jù)收集，并對收集的數(shù)b)故障記錄：如果儀器儀表現(xiàn)場發(fā)生故障，應(yīng)按附錄B中“附表B.2故障記錄表”及時記錄故障時驗證試驗按選擇的試驗方案故障數(shù)判決條件判別試驗是否通過，評估試驗按本標準6.6.4節(jié)的方法6.7可靠性測定試驗可靠性測定試驗是根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，用統(tǒng)計分析方法按一定置信水平估計儀器儀表可靠性特征量值使用方風(fēng)險為10%時選用80%的置信區(qū)間，其單側(cè)按GB/T5080.4-1985確定可a)累積故障數(shù)r=0，MTBF的點估計值：b)累積故障數(shù)r≠0，按式（1）計算MBF。的系數(shù)分別乘以MBF，得到MTBF上限值MBFU[見式（5）]和下限值MBFL[見式（6）]：MBFU=MBF×CU 1234512345注：x2——x2分布的下側(cè)分位數(shù)，可查GB/T4086.2的x2分布分位表；C——置信水平；;6.8加速試驗加速試驗需要消耗大量時間和資源，需要進行充分的調(diào)研和設(shè)計，確保試驗的有效性和可行b)對循環(huán)應(yīng)力（如開/關(guān)循環(huán)）敏感的儀器儀表，推薦采用事件壓縮試驗，通過增加應(yīng)力重復(fù)頻參考GB/T34986-2017《產(chǎn)品加ATEa——激活能，單位為電子伏特（eV），一般取值為(0T）；TAAmAUse——使用環(huán)境下的隨機振動量值（加速度譜密度），單位為g2/Hz；WTest——試驗環(huán)境下的隨機振動量），），），Ea——激活能，單位為電子伏特（eV），一般取值為(0T）；T1234應(yīng)低于儀器儀表的振動工作應(yīng)力極限，建議總均方根tAcc——加速試驗時間。7.2試驗實施按照確定的試驗方案實施。典型儀器儀表的7.4可靠度評估方法A.1概述經(jīng)供需雙方協(xié)商確定，按規(guī)定的最低可接受值MTBF接受=5000可靠性目標MTBF=15000h，試驗樣機數(shù)為30臺。計算鑒別比：DMTBF=MTBF/MTBF接受=3。由已知α=20%、β=20%，查表5選取統(tǒng)計方案4。由方案4得到總試驗時間即總有效試驗時間：tΣ=4.3MTBF接受=21500h則每臺儀器儀表的試驗時間為：tΣ/30=716.7h。因為該試驗為定時截尾試驗，由方案4得合格判定數(shù)為r?1=2。對30臺樣機進行定時截尾有替換試驗到716.7h截止，若累積故障數(shù)不大于2則接收這批產(chǎn)品，反之123456隨機抽取n=20臺樣機進行無替換定時截尾試驗，當試驗進行到t0=500h停止，共發(fā)生r=5次故障。故障時刻分別為110、180、300、410、480。估計該產(chǎn)品平均壽命的點估計值和在置信水平為a)計算總有效試驗時間tΣb)平均壽命MTBF的點估計由式(5)、式(6)得到MTBF上限值MBFU和下限值MBFL：U=1796×2.055=3691hL=1796×0.539=968h則產(chǎn)品的雙側(cè)置信區(qū)間為:968≤MTBF≤3691h因為置信水平為80%，則單側(cè)置信水平為90%。已知累積故障數(shù)r=5，查GB/T該產(chǎn)品MTBF的真值落在區(qū)間(968h~3690品MTBF真值大于或等于968h，但也可能有10%的產(chǎn)品MTBF真值小于968h。1模擬信號被測參數(shù)變化量大于Δ（作簡易調(diào)整可恢復(fù)）數(shù)字信號被測參數(shù)變化量大于Δ（作簡易調(diào)整可恢復(fù)）模擬信號被測參數(shù)變化量大于Δ（不能恢復(fù)）數(shù)字信號被測參數(shù)變化量大于Δ（不能恢復(fù)）基本誤差、重復(fù)性檢測的δ>Δ223