可靠性设计规范

PXI通用测试设备可靠性设计规范

自动化测试与控制研究所

1. 范围

1.1 主题内容

PXI产品可应用于武器装备测试系统，为我国武器系统发挥威力的提供保障设备，对提高部队装备水平和作战能力具有重要意义。PXI产品安装在机箱内，由PXI控制计算机控制，用于实现PXI测控系统的输入输出控制以及与其他系统的通信联系。

在PXI产品的研制、生产过程中，应贯彻国家有关标准化的方针政策，积极开展可靠性设计工作。可靠性设计规范规定了通用要求和工作项目，以作为开展可靠性设计工作的依据。

1.2 适用范围

本指导性技术文件适用于PXI总线通用测试设备的可靠性设计，适用于方案设计阶段、技术设计阶段、施工设计阶段和设计定型阶段以及生产研制阶段的全过程。

2. 引用文件

GJB450A-2004《装备可靠性通用要求》《PXI模块系列模块研制任务书》

3. 可靠性要求

3.1可靠性设计的目标

可靠性设计的目标是使产品的设计和制作全面达到设计要求规定的各项要求。从而提高产品的任务成功能力，减少对维修人力和后勤保证要求，提高产品质量，节约费用，获得良好的军事和经济效益。

3.2可靠性定性要求

确定关键件、重要件，充分考虑环境防护设计等，环境条件应满足设计要求的规定。采用研制、生产过程质量保证措施，降低致命故障发生率。

3.3可靠性指标

按照设计任务书，PXI通用测试设备的平均无故障时间MTBF不小于10000h，平均故障修复时间MTTR不大于30min。

4. 可靠性设计

4.1影响可靠性的主要因素

气候条件、机械作用力和电磁干扰是影响电子设备的主要因素。必须采取适当的防护措施，将各种不良影响降低到最低限度，以保证电子设备稳定、可靠地工作。

按照任务书要求PXI通用测试设备环境条件如下：

（1）PXI功能模块

工作温度：-10℃～55℃

存储温度：-40℃～70℃

（2）PXI控制器模块及机箱

工作温度：0℃～55℃

存储温度：-20℃～70℃

按照任务书要求，PXI模块及机箱应进行环境应力筛选试验、环境适应性试验、电磁兼容性试验、老炼试验和可靠性试验，试验条件见任务书。

4.2建立可靠性模型

根据系统地组成和功能框图，建立可靠性框图。

4.3可靠性的分配和设计

根据主要单元的可靠性模型进行可靠性的预计。

4.4故障模式、影响分析

应系统地分析主要单元的零件、元器件、设备可能的故障模式、故障原因及结果，以发现设计中潜在的薄弱环节，便于采取有效措施，保证故障得到及时处理，防止故障的重复发生。

4.5确定主要单元的可靠性关键件和重要件

a. 规定可靠性关键件和重要件的定义和判别准则；

b. 确定可靠性关键件和重要件分析方法；并经分析确定关键件、重要

件清单。

c. 确定可靠性关键件和重要件控制措施。

4.6确定功能测试、包装、贮存、装卸、运输、维修对产品可靠性的影响

a. 从设计开始就考虑产品对贮存、装卸、运输等环节的适应

性；

b. 确定产品许可的运输方式、运输距离和速度；

c. 确定产品贮存的延续时间及贮存期间定期检查的周期范围、程度

等。

5. 元器件的选用

5.1 电子元器件的选用准则

电子元器件选用时应遵循下列原则：

(1) 根据电路性能的要求和工作环境的条件选用合适的元器件，元器件的技术条件、技术性能、质量等级等均应满足设备工作和环境的要求，并留有足够的裕量。

(2) 优先选用经实践证明质量稳定、可靠性高、有发展前途的标准元器件，不选用淘汰和禁用的元器件。

(3) 应最大限度地压缩元器件的品种规格，减少生产厂家，提高它们的复用率。

(4) 除特殊情况外，所有电子元器件应按不同的要求经过必要的可靠性筛选后，才能用到产品中。

(5) 优先选用有良好的技术服务、供货及时、价格合理的生产厂家的元器件。对关键元器件要进行用户对生产方的质量认定。

(6) 仔细分析比较同类元器件在品种、规格、型号和制造厂商之间的差异，择优选用。要注意统计在使用过程中元器件所表现出来的性能与可靠性方面的数据，作为以后选用的依据。

5.2 电子元器件的降额使用

元器件失效的一个重要原因是由于它工作在允许的应力水平之上。因此为了提高元器件可靠性，延长其使用寿命，必须有意识地降低施加在元器件上的工作应力，以使实际使用应力低于其规定的额定应力。对元器件有影响的应力有：时间、温度、湿度、腐蚀、机械应力(直接负荷、冲击、振动等)和电应力(电压、电流、频率等)等。

(1)电阻器的降额使用

电阻器按其功能可分为固定电阻器、电位器、热敏电阻器等。对于固定电阻器和电位器而言，影响其可靠性的最重要应力为电压、功率和环境温度；对于热敏电阻而言，影响其可靠性的应力则主要是功率和环境温度。

(2)电容器的降额使用

影响电容器可靠性的最重要应力是电压和环境温度。对于固定纸/塑料薄膜电容器而言，在应用时，交流峰值电压与直流电压之和不得超过其额定值。

(3)半导体器件降额使用

需要降额的主要参数是结温、电压和电流。半导体器件的降额系数S取0.5以下，温度低于50℃。锗管还要低一点。不同的半导体器件，S 的定义不一样。

晶体二极管的S为平均正向工作电流与25 ℃时的最大额定正向电流之比。

晶体三极管的S为实际功率与25 ℃时的最大额定功率之比。

稳压管的S为实际耗散功率与25 ℃时最大额定功率之比。

光电器件的S为实际耗散功率与25 ℃时最大额定功率乘以与最大允许结温有关的修正系数之比。

5.3 电子元器件的检验与筛选

电子元器件的质量是电子产品可靠性的重要保证，因此，在电子设备整机装配前，应按照整机技术要求对元器件进行质量检验和筛选，不符合要求的元器件不得装入整机。

(1)元器件的外观检查

外观检查时，首先要查对元器件的型号、规格和出厂日期是否符合整机技术条件要求，没有合格证明的元器件不得使用。

外观检查的主要内容如下：

元器件外观是否完整无损，标记是否清晰，引线和接线端

子是否无锈蚀和明显氧化。

电位器、可变电容器和可调电感器等组件调节时是否旋转

平稳，无跳变和卡死现象。

接插件是否插拔自如，插针、插孔镀层是否光亮，无明显

氧化和沾污。