關(guān)曉旭　吳昊

摘 要：針對(duì)某型測(cè)量船站時(shí)統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)不滿(mǎn)足當(dāng)前任務(wù)需求的現(xiàn)狀，本文從其物理模型出發(fā)，建立了可靠性框圖及可靠性數(shù)學(xué)模型。以該系統(tǒng)2年間的可靠性表現(xiàn)為基礎(chǔ)，對(duì)新一代時(shí)統(tǒng)的可靠性進(jìn)行設(shè)計(jì)，并通過(guò)比例組合法對(duì)各模塊的可靠度進(jìn)行了分配。為后續(xù)電路設(shè)計(jì)及元器件選型提供了參考。

關(guān)鍵詞：時(shí)統(tǒng)；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(cè)量船使用SB-123時(shí)統(tǒng)系統(tǒng)，因使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、元器件老化加劇、海上特殊的自然環(huán)境等原因，系統(tǒng)可靠性退化嚴(yán)重。隨著高密度試驗(yàn)任務(wù)要求的不斷提高，該系統(tǒng)平均故障間隔時(shí)間800h的設(shè)計(jì)指標(biāo)也已不能滿(mǎn)足實(shí)際需要，設(shè)計(jì)新一代高可靠性時(shí)統(tǒng)系統(tǒng)成為亟待解決的問(wèn)題。

2 系統(tǒng)可靠性模型

2.1 系統(tǒng)可靠性框圖

SB-123時(shí)統(tǒng)系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)已趨于成熟，新一代時(shí)統(tǒng)系統(tǒng)的物理模型與SB-123系統(tǒng)基本一致，分為頻標(biāo)單元、頻標(biāo)切換單元、時(shí)碼產(chǎn)生單元、時(shí)碼切換單元、時(shí)碼放大單元及輸出轉(zhuǎn)接單元，其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

考慮到各部件的相關(guān)性，電源系統(tǒng)為獨(dú)立的單元，不計(jì)入本文的可靠性設(shè)計(jì)模型中。為提高可靠性，頻標(biāo)單元與頻標(biāo)切換單元對(duì)頻率源進(jìn)行三選二智能切換，為時(shí)碼產(chǎn)生單元提供標(biāo)準(zhǔn)的工作頻率。時(shí)碼產(chǎn)生單元與時(shí)碼切換單元對(duì)時(shí)碼進(jìn)行三選二智能切換，輸出標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)至?xí)r碼放大單元，通過(guò)輸出轉(zhuǎn)接單元至全船各用戶(hù)。該系統(tǒng)的可靠性框圖如圖2所示。

其中S1為頻標(biāo)單元的可靠性表征，G1表決器為頻標(biāo)切換單元的可靠性表征，S1與G1表決器構(gòu)成三選二表決系統(tǒng)G1；S2為時(shí)碼產(chǎn)生單元的可靠性表征，G2表決器為時(shí)碼切換單元的可靠性表征，S2與G2表決器構(gòu)成三選二表決系統(tǒng)G2；S3、S4分別為時(shí)碼放大及輸出轉(zhuǎn)接單元的可靠性表征。由此可知，該系統(tǒng)是由三選二表決系統(tǒng)與串聯(lián)系統(tǒng)構(gòu)成的混合型系統(tǒng)。

2.2 系統(tǒng)可靠性數(shù)學(xué)模型

時(shí)統(tǒng)設(shè)備中的電路設(shè)計(jì)主要基于線(xiàn)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(tǒng)失效，通常認(rèn)為在很短的時(shí)間間隔內(nèi)不會(huì)發(fā)生多次沖擊，且在一定的時(shí)間間隔內(nèi)每次沖擊是彼此獨(dú)立的。故系統(tǒng)可靠性基于指數(shù)分布建立數(shù)學(xué)模型，并取可靠度作為特征量對(duì)系統(tǒng)可靠性進(jìn)行量化。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文從某型測(cè)量船實(shí)際需求出發(fā)，以SB-123時(shí)統(tǒng)系統(tǒng)的可靠性表現(xiàn)為基礎(chǔ)，通過(guò)比例組合法，對(duì)適應(yīng)高密度試驗(yàn)任務(wù)的新一代時(shí)統(tǒng)系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行了設(shè)計(jì)并對(duì)各個(gè)單元的可靠度進(jìn)行了重新分配。后續(xù)將對(duì)復(fù)雜電磁環(huán)境下及海上特殊自然環(huán)境下元器件的可靠性退化規(guī)律進(jìn)行探討，旨在為后續(xù)電路設(shè)計(jì)及元器件選型提供參考。

[參考文獻(xiàn)]

[1]J.豪斯，D.V.摩根.可靠性與退化[M].半導(dǎo)體器件及電路的.北京：科學(xué)出版社，1989.

[2]李海泉，李剛.系統(tǒng)可靠性分析與設(shè)計(jì)[M].北京：科學(xué)出版社，2003.

[3]楊為民，盛一興.系統(tǒng)可靠性數(shù)字仿真[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1990.

[4]何國(guó)偉.可靠性設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993.

[5]何水清，王善.結(jié)構(gòu)可靠性分析與設(shè)計(jì)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社， 1993.

[6]楊金林，薛兵.長(zhǎng)電纜數(shù)字化傳輸系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2006，27.

[7]Mills，D.Improve algorithms for synchronizing com-puter network clocks[J].IEEE Transactions Networks，1995 June.

[8]黃睿芳.基于FPGA的時(shí)統(tǒng)模塊可靠性設(shè)計(jì)[J].電子技術(shù)，2011.

[9]廖瑛，聶桂根，賀喜，吳懷慶.基于FPGA與GPSP的時(shí)統(tǒng)設(shè)備研發(fā)[J].計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程，2005.

[10]韓健，劉崇偉.分布式切換技術(shù)對(duì)時(shí)統(tǒng)可靠性的影響[J].電訊技術(shù)， 2012.