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电子系统的可靠性模型分为串联模型和并联模型

时间:2019-12-22 00:34来源:皇朝游戏

 可靠性串/并联模型

电子系统的可靠性模型分为串联模型和并联模型。
在进行系统设计的时候,为了保证部分关键环节的可靠性,常会采取并联互为备份的系统结构形式,以期实现系统可靠性的成倍提升,这时一般会采取可靠性并联模型结构形式。但是需要注意的是,系统可靠性的串、并联模型和系统功能框图的串、并联模型没有直接等同关系。经常出现实际功能设计采用并联结构,但在可靠性模型上却是串联结构模型的情况,反而会使系统可靠度下降。
如图2-36所示,图中B、C为电流输入端,D端接负载,作为D端的15A为额定负载电流,从功能上看,B和C两条路径的供电电路组成并联关系,但在可靠性模型的串/并联关系上,它并不是并联关系,因为B和C中的任何一条路径都不能独立完成对D端的15A的供电,所以其在功能框图上的并联结构,见图2-36(a)功能框图,在可靠性模型上却为串联结构,见图2-36(b)可靠性模型,这样反而因为多了一路的电缆,增加了一个焊点和电缆失效的可能性。
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图2-36
可靠性串联模型的系统可靠度为
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而当B、C的电缆指标改为20A的时候(图2-37),任何一路均可以满足D端的15A电流输出,此时B和C就互为备份,其可靠性模型结构形式就变成了并联结构,这种结构的电路可靠性将大大提升。
可靠性并联模型的系统可靠度为
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可靠性串、并联模型的建立,主要有两个用途,一是作为系统可靠性预计和分配的基础;二是提供对系统关键可靠性节点的分析思路,比如对于有AC电源和后备电池供电的便携移动设备,从可靠性串、并联结构模型出发,电源供电部分是并联结构,按键部分与电源之间反而是串联结构,如此则按键的可靠性比电源模块对系统功能可靠性的影响要关键得多。
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图2-37
例:某数字测角仪,为控制装置实时地提供待测对象的角偏差数据,主要由光学瞄准镜、可变焦距摄像机、图像处理和控制电路(简称DSP电路板)三部分组成,测角仪功能框图如图2-38所示。
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图2-38
测角仪的工作任务时间为150秒;平均无故障工作次数要求不小于2000次。测角仪各组成部分的失效率见表2-31。
表2-31 测角仪组成部分失效率数据表
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例:请根据以上数据,计算此系统是否满足可靠性指标要求。
答:根据上述内容,假设测角仪失效规律是一个常数,可靠度服从指数分布,无故障工作次数用θ表示,每次的工作时间用t表示,则平均故障间隔时间为
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所以, 电子系统的可靠性模型分为串联模型和并联模型 - 海猎网-皇朝游戏
因此,测角仪的任务可靠度要求为
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根据测角仪功能框图,得出测角仪的任务可靠性串联模型框图如图2-39所示。
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图2-39
测角仪的可靠性数学模型为
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式中,
· Rs为测角仪的可靠度;
· R1为光学瞄准镜可靠度;
· R2为可变焦距摄像机可靠度;
· R3为DSP电路板可靠度控制模块可靠度。
将表2-31中的数据代入公式(2.27),则
Rs = 0.99999979×0.99999969×0.9999993≈0.99999878>0.99951
由此得出,三个模块组成的测角仪系统可以满足可靠性指标平均无故障工作次数不小于2000次的要求。
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