武汉凡谷承担国家重大仪器专项“双频全数字高频海洋探测仪”通过考核

　　2017年7月26日至2017年10月15日，武汉凡谷电子技术股份有限公司(股票代码：002194，股票简称：武汉凡谷)在科鉴可靠性实验室支撑下，完成了承担的国家重大仪器专项《双频全数字高频海洋探测仪开发及应用》(任务编号：2013YQ160793)规定的可靠性指标——平均故障间隔时间最低可接受值MTBF≥10000小时的考核。

　　科鉴可靠性实验室向武汉凡谷交付了《双频全数字高频海洋探测仪可靠性指标考核大纲》、《双频全数字高频海洋探测仪现场运行试验报告》、《双频全数字高频海洋探测仪实验室试验报告》、《双频全数字高频海洋探测仪可靠性指标评估报告》等4份成果材料，并授予了武汉凡谷科鉴可靠性实验室颁发的可靠性试验证书。

　　下面我们进一步分享武汉凡谷国家重大仪器专项可靠性指标第三方考核工作中的技术方法和知识经验，便于更多的项目单位开展可靠性工作。

　　1.1 考核大纲制定

　　科鉴可靠性实验室依据武汉凡谷承担的国家重大科学仪器设备开发专项任务书，参照《GJB 899A-2009 可靠性鉴定和验收试验》、《GJB/Z 299C-2006 电子设备可靠性预计手册》、《科学仪器设备开发可靠性工作指南》和产品说明书，支撑武汉凡谷编写了《双频全数字高频海洋探测仪(以下简称“海洋探测仪”)可靠性指标考核大纲》，确认其可靠性指标是否满足任务书规定的MTBF≥10000h的要求。

　　考虑到海洋探测仪可靠性指标高，所需考核时间长的情况，科鉴可靠性实验室发挥可靠性专业技术优势，采用了现场运行试验和实验室加速试验相结合的方式，对武汉凡谷提供的共计7套样机进行考核。

　　1.2 统计方案

　　本次考核，为了缩短考核时间，选取了高风险统计方案：

　　根据考核方案，双频全数字高频海洋探测仪可靠性指标考核的总有效试验时间为：

T=1.204×10000=12040(小时)

　　其中，常温工作部分由现场使用考核代替，高温工作部分在采取实验室加速试验进行。其中，现场试验时间约占总考核时间的40%，初步计划为4800小时;实验室加速试验等效时间约占总考核时间的60%，初步计划为7240小时。根据现场实际情况，现场运行考核与实验室加速试验等效时间可进行适当调整，但要求满足总考核时间12040小时的要求。

　　1.3 加速建模

　　大纲不但考虑充分利用现场运行时间帮助武汉凡谷减轻专项可靠性指标考核所需积累的时间，而且科鉴可靠性实验室发挥专业技术优势，帮助武汉凡谷针对实验室试验部分采取了加速试验工程技术方法，通过提高温度应力(55℃)实现加速，采用基于可靠性模型的加速建模方法获得整机加速因子为5.7倍(相对于典型良好使用环境25℃)，实验室加速试验等效现场运行时间7240小时，根据加速因子可计算出实际加速试验所需的时间不低于1270.2小时，即可完成实验室试验部分考核。

　　考虑到武汉凡谷的海洋探测仪为典型电子设备，由各种元器件组成，元器件失效率简化为基本失效率和温度系数函数的乘积为表达，实际上温度应力系数中隐含这加速模型，采用现代理论加速模型方法，并利用各类元器件的激活能参数，这样能够更加简洁和快速地计算出元器件在典型工作环境和加速工作环境下的失效率，从而快速评估出元器件的加速系数：

　　对于一个元器件，其加速应力下的失效率可以表达为：

　　将每一个元器件的失效率带入整机模型，则可以进一步推算出整机加速因子：

　　电子类整机加速建模流程方法如下：

　　(1)现场运行试验

　　2017年07月26日至2017年10月16日，广东科鉴检测工程技术有限公司对武汉凡谷电子技术股份有限公司生产的双频全数字高频海洋探测仪进行了可靠性指标考核现场运行试验，试验按照 “双频全数字高频海洋探测仪可靠性指标考核大纲”的要求进行，本次试验投入样机型号为OSMAR-SD，投入4台样机编号分别为D2000702002、D2000710010、D2000704004、D2000707007，分别放置在湛江南三、湛江徐闻、湛江吴川、湛江龙海天。

　　本次投入试验的4套样机现场运行累积有效试验时间达到5001.36台时。在试验前、中、后分别对试验样机进行了检查并记录，检查和记录频次为48小时一次，在整个试验过程中各样机均保持正常工作并经检测合格，未发生责任故障。

图8 可靠性指标考核实验室运行试验结论

　　(2)实验室加速试验

　　2017年09年23日至2017年10月12日，广东科鉴检测工程技术有限公司对武汉凡谷电子技术股份有限公司生产的双频全数字高频海洋探测仪进行了可靠性指标考核实验室试验，试验按照“双频全数字高频海洋探测仪可靠性指标考核大纲”的要求进行。本次试验投入样机型号为OSMAR-SD，投入3台样机编号分别为D2000701001、D2000701006、D2000701008。

　　本次投入试验3台样机均在55℃加速试验条件下进行了454.5小时试验，共累积有效试验时间为1363.5小时, 根据试验大纲预估出的加速试验环境55℃相对于正常使用环境25℃下的加速因子为5.7倍，因此等效常规试验时间为7771.95小时。在试验前、中、后分别对试验样机进行了检查并记录，检查和记录的频次为12小时1次，在整个试验过程中各样机均保持正常工作并经检测合格，未发生责任故障。

图9 实验室试验照片

图10 可靠性指标考核实验室试验结论

　　(3)可靠性指标评估

　　2017年7月26日至2017年10月15日，广东科鉴检测工程技术有限公司对武汉凡谷电子技术股份有限公司生产的双频全数字高频海洋探测仪进行了可靠性指标考核，考核按照《双频全数字高频海洋探测仪可靠性指标考核大纲》要求进行，采用现场运行试验和实验室试验相结合的方式进行。

　　现场运行试验自2017年07年26日至2017年10月16日完成，投入样机型号为OSMAR-SD，投入4台样机编号分别为D2000702002、D2000710010、D2000704004、D2000707007，分别放置在湛江南三、湛江徐闻、湛江吴川、湛江龙海天。4套样机现场运行累积有效试验时间达到5001.36小时，未发生责任故障。

　　实验室试验自2017年09年23日至2017年10月12日完成，投入样机型号为OSMAR-SD，投入3台样机编号分别为D2000701001、D2000701006、D2000701008，3台样机均在55℃加速试验条件下进行了454.5小时试验，共累积有效试验时间为1363.5小时，根据试验大纲预估出的加速试验环境55℃相对于正常使用环境25℃下的加速因子为5.7倍，实验室加速试验等效常规试验时间为7771.95小时，未发生责任故障。

　　本次可靠性指标考核现场运行试验和实验室试验共累积有效试验时间为12773.31小时，满足大纲规定的12040小时的要求，未发生责任故障，计算得出样机平均故障间隔时间的最低可接受值θL≥10609.30小时，双频全数字高频海洋探测仪受试样机满足任务书规定的MTBF≥10000小时的指标要求。