1 概述

可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件和時間區(qū)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力，其特征量通常規(guī)定為平均壽命。

民用智能燃氣表由普通膜式表和附加裝置組成，具有燃氣計量、信息存儲及處理、實時監(jiān)測、自動控制、信息遠程交互等功能。JJG 577—2012《膜式燃氣表》規(guī)定其壽命一般為10 a，普通膜式表已有上百年的使用歷史，其可靠性已通過實際應用得到了驗證。但是目前主流的基于LoRa或NB-IoT通信的民用智能燃氣表推出時間還不足10年，其可靠性還未得到驗證。

對于高可靠性的民用智能燃氣表而言，單純通過實際使用、運行監(jiān)測或傳統(tǒng)的常規(guī)應力可靠性試驗方法獲得壽命分布，周期較長且時效性不高，不能滿足生產(chǎn)和應用的需要。因此，亟需探索一種能在較短時間內(nèi)完成民用智能燃氣表壽命評價及性能變化評價且具有良好的經(jīng)濟性、實用性的試驗方法。

近年來，探討通過加速壽命試驗的方法開展產(chǎn)品可靠性研究的案例越來越多。在電力領(lǐng)域，許多研究者已經(jīng)使用了多應力加速壽命試驗來評估智能電能表的可靠性。試驗方法得到了行業(yè)的認可

，形成了國家、行業(yè)標準，諸如GB/T 17215.9311—2017《電測量設(shè)備 可信性 第311部分：溫度和濕度加速可靠性試驗》等。民用智能燃氣表與智能電能表使用環(huán)境相近，電力領(lǐng)域通過加速壽命試驗的方法開展智能電能表可靠性研究的經(jīng)驗，為開展民用智能燃氣表可靠性實驗研究提供了重要參考。

基于此，對民用智能燃氣表加速壽命試驗模型的確定和試驗的開展進行深入探討和研究，評估4個廠家民用智能燃氣表的可靠性。

電動汽車充電模式可以分為及集中充電模式和離散型充電模式，我國當前家庭電動汽車充電樁較少，且充電時間較長，無法滿足車主著急用車的需求，大部分車主選擇公共充電樁進行充電或采用集中型充電模式，本文主要是對采取集中型充電方式的電動汽車建立一天之內(nèi)電動汽車充電負荷的數(shù)學模型，進行滾動預測。

2 加速壽命試驗基本原理

2.1 定義

加速壽命試驗是在保持產(chǎn)品失效機理不變的前提下，通過加大試驗應力來縮短試驗時間的一種壽命試驗方法。加速壽命試驗采用加速應力進行產(chǎn)品的壽命試驗，可縮短試驗時間，提高試驗效率，降低試驗成本

。

2.2 加速壽命試驗模型的選擇

加速壽命試驗的基本思路是利用高應力下的壽命去推算正常使用應力下的壽命。實現(xiàn)這個試驗思路的關(guān)鍵在于建立壽命特征與應力之間的關(guān)系，這種關(guān)系稱為加速模型。常用的加速模型有以下幾種

。

① Arrhenius模型

——常數(shù)

(1)

式中

——壽命特征

——常數(shù)

Δ

——激活能，eV

殊不知地平類降壓藥有明顯的擴血管作用，長期服用可使人體微循環(huán)動脈和靜脈壓力差升高，久而久之，多余的液體被“擠壓”到組織間隙中，特別是人體低垂部位（腳踝等）而形成外周水腫。這類水腫會出現(xiàn)“早輕晚重”的特點。為此，我給劉大姐調(diào)了降壓藥，減少了鈣拮抗作用的降壓藥的劑量，加上了沙坦類藥物，很快她的水腫就明顯減輕了。

——玻爾茲曼常數(shù)，eV/K，取8.617×10

eV/K

——試驗截尾時間的倍數(shù)

——熱力學溫度，K

② Eyring模型

此模型適用于溫度、電壓作為加速應力的試驗,描述壽命特征對溫度、電壓的依賴關(guān)系，其表達式為：

(2)

式中

——常數(shù)

2.1 兩組AECOPD患者血氣檢查結(jié)果 兩組AECOPD 患者血氣值比較，Pa02、PaCO2、pH 均有統(tǒng)計學差異，且患者病情與Pa02呈負相關(guān)，與PaCO2、PH 呈正相關(guān)，見表 1。

——電壓，V

——常數(shù)

此模型適用于溫度作為加速應力的試驗，描述壽命特征對溫度的依賴關(guān)系，其表達式為：

體驗式學習重視學生的主體地位，強調(diào)學生應積極參與到學習中，去體驗、感知、思考并實現(xiàn)知識的建構(gòu)。這樣的學習過程就是學生體驗知識、體驗情感，從而領(lǐng)悟、建構(gòu)知識，熟練掌握教學基本能力，并將教學基本理論與教學實踐相結(jié)合，不斷提高、內(nèi)化，最終實現(xiàn)自身教學素養(yǎng)和教學能力發(fā)展的過程。教育實踐的過程就是學生不斷體察、感悟、思考、探究的過程，在潛移默化和循序漸進中去學會知識、掌握技能、提升專業(yè)素養(yǎng)。

③ Peck模型

該實驗模型反映了溫度、相對濕度作為加速應力的試驗，描述壽命特征對溫度、相對濕度的依賴關(guān)系，其表達式為：

1) 天麻種子萌發(fā)。天麻種籽只有胚，沒有胚乳，自身無營養(yǎng)供給生長，必須給天麻種籽供生萌發(fā)菌相結(jié)合才能發(fā)芽生長，人工種植利用天麻種籽共生萌發(fā)菌的特點，人為讓種籽和萌發(fā)菌混在一起，促使萌發(fā)形成源球莖，長成營養(yǎng)繁殖莖完成發(fā)芽的過程。

(3)

③ 抄表性能測試

——相對濕度

——常數(shù)

溫度、相對濕度對民用智能燃氣表的作用機理為：溫度過高會使組成民用智能燃氣表的電子元器件的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導致電子元器件的性能下降、電特性變化、絕緣失效、焊點熔化、結(jié)構(gòu)失效、機械應力增大等。相對濕度過大對電子元器件的主要影響為電化學腐蝕或金屬氧化，電性能參數(shù)漂移，電子元器件、接插件、印制板形成電泄漏路徑，降低介電強度和絕緣，造成短路、開路

。

結(jié)合民用智能燃氣表實際使用環(huán)境、溫度和相對濕度的作用機理、智能電能表等與民用智能燃氣表使用環(huán)境相近的電子產(chǎn)品加速壽命試驗經(jīng)驗，確定溫度、相對濕度是導致民用智能燃氣表持續(xù)老化的應力類型，選取Peck模型作為民用智能燃氣表加速壽命試驗模型。

2.3 加速因子計算與試驗應力水平的確定

根據(jù)上文選取的加速模型，推導計算加速壽命試驗的加速因子，確定試驗應力水平。假設(shè)燃氣表的正常工作應力條件下的溫度為

、相對濕度為

，此時對應的產(chǎn)品壽命特征為

；燃氣表的加速壽命試驗應力條件下的溫度為

、相對濕度為

，此時對應的產(chǎn)品壽命特征為

。加速因子為

與

的比值。由此，根據(jù)GB/T 17215.9311—2017的附錄C，得加速因子

與溫度、相對濕度的關(guān)系，見式(4)：

(4)

式中

——加速因子

——加速壽命試驗應力條件下的相對濕度

——正常工作應力條件下的相對濕度

——正常工作應力條件下的溫度，K

臨床藥師參與兒童泌尿系統(tǒng)感染的藥學會診實踐與分析…………………………………………………… 何翠瑤等（6）：852

——加速壽命試驗應力條件下的溫度，K

根據(jù)民用智能燃氣表產(chǎn)品特點，Δ

取0.6 eV，參考智能電能表的測試經(jīng)驗，

在本試驗中取2。

根據(jù)式(4)，需要確定的試驗條件為溫度和相對濕度。GB/T 6968—2019《膜式燃氣表》規(guī)定燃氣表的儲存溫度范圍為-20～60 ℃，JJG 577—2012《膜式燃氣表》規(guī)定燃氣表的檢定相對濕度為0.45～0.75。因此本文加速壽命試驗的溫度應大于60 ℃，相對濕度應大于0.75。智能燃氣表的正常使用環(huán)境條件取溫度20 ℃，相對濕度0.60。計算得到不同試驗條件下的加速因子。

根據(jù)智能電能表等電子產(chǎn)品積累的加速壽命試驗經(jīng)驗，當加速壽命試驗的加速因子為40左右時，產(chǎn)品短時間的失效機理和正常應力水平下的失效機理較為接近。結(jié)合試驗設(shè)備現(xiàn)狀，本文選定的試驗應力水平為溫度65 ℃、相對濕度0.8，相應的加速因子為41.94。

2.4 試驗時間的計算

聯(lián)軸器完成疲勞試驗后，需要在打滑扭矩標定試驗臺上進行打滑扭矩試驗。在打滑扭矩標定試驗臺上，使聯(lián)軸器打滑100次，記錄每次的打滑扭矩值，要求打滑扭矩波動范圍不超過設(shè)定打滑扭矩(15 kN·m)的5%。

(5)

式中

——試驗時間，h

——可接受的平均無故障時間，h，取87 600 h

試驗時間

的計算式為

：

淑芬農(nóng)家樂的經(jīng)營者是當?shù)仄胀ㄞr(nóng)戶，家庭人口多、人均收入較低，是該鄉(xiāng)的貧困家庭，主要勞動力只有2人，有4個老人需要贍養(yǎng)，子女還在上學，原本靠農(nóng)牧業(yè)收入無法滿足家庭支出。但近幾年通過發(fā)展小型旅游經(jīng)營實體提高了家庭收入水平。該家庭在2010年開辦農(nóng)家樂之前家庭總收入未達12 000元，人均年收入僅3 000元，農(nóng)家樂開辦后的2014年家庭總收入已增長至21 600元，人均年收入5 400元，增速快，旅游扶貧效果明顯。

① 民用智能燃氣表40臺，廠家a、廠家b、廠家c、廠家d各10臺。通信采用LoRa擴頻調(diào)制，接收靈敏度優(yōu)于-136 dBm，靜態(tài)工作電流不大于50 μA，采用光電直讀方式取樣，顯示屏為點陣液晶屏。支持每日主動上報表讀數(shù)，支持集中器或手持抄表器實時被動抄表。帶內(nèi)置閥門，集中器、手持抄表器可對表具閥門進行開、關(guān)控制。支持斷電關(guān)閥，支持電池欠壓關(guān)閥，支持長時間通信失敗關(guān)閥。具有低電量報警提示功能。

我的心一沉，就像吞下一塊巨石。這時，坐在另一個桌上的無畏派成員大喊老四的名字。我轉(zhuǎn)頭看了一下克里斯蒂娜，她皺起眉頭。

按照國家標準，智能燃氣表設(shè)計使用年限為10 a，即87 600 h。GB/T 6968—2019《膜式燃氣表》規(guī)定，可靠性按照GB/T 5080.7—1986《設(shè)備可靠性試驗 恒定失效率假設(shè)下的失效率與平均無故障時間的驗證試驗方案》第5章表12定時(定數(shù))截尾試驗方案5：9進行試驗。根據(jù)方案5：9，

為1.84。在溫度65 ℃、相對濕度0.8的應力水平下，按照Peck模型計算得到

為41.94。

按照上述參數(shù)值，計算出加速壽命試驗的試驗時間

為385 h，小數(shù)點向上圓整。即在溫度65 ℃、相對濕度0.8的環(huán)境下進行385 h的加速壽命試驗，相當于智能燃氣表在正常環(huán)境下使用10 a。以此類推，進行579 h、770 h加速實驗相當于智能燃氣表在正常環(huán)境下使用15 a、20 a。

3 民用智能燃氣表加速壽命試驗

3.1 試驗設(shè)備

——樣品數(shù)量，參照常見高低溫濕熱試驗箱的大小及第三方測試機構(gòu)的經(jīng)驗，

一般為10

在少數(shù)民族連片特困鄉(xiāng)村中進行移民搬遷是一種對旅游扶貧路徑進行的大力支持的行為，主要原因在于，大部分少數(shù)民族連片特困鄉(xiāng)村都屬于生態(tài)脆弱的地區(qū)，在此進行生活的人口不能夠?qū)ι鷳B(tài)環(huán)境進行良好的保護，也就導致該地區(qū)的環(huán)境在不斷地遭到破壞，而進行移民搬遷則能夠促使當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境逐漸得到恢復，有利于提高該地區(qū)景色的觀賞性，從而對外來游客產(chǎn)生吸引的作用。但是需要注意的是，進行移民搬遷之后還應給予相關(guān)人民群眾妥善的安置，避免其由于生活暫時不習慣以及受安土重遷思想影響重新搬回原地。

② 高低溫濕熱試驗箱，溫度范圍-40～150 ℃，溫度偏差±2.0 ℃，相對濕度范圍0.25～0.98，相對濕度波動度±0.03。

③ 直流電源分析儀。

④ 各廠家集中器。

⑤ 各廠家手持抄表器。

3.2 試驗內(nèi)容與方法

將試驗表具均勻放置在高低溫濕熱試驗箱內(nèi)，設(shè)定試驗箱的溫度65 ℃、相對濕度0.8。箱外的電池通過導線為箱內(nèi)的試驗表具持續(xù)供電，試驗表具用軟管串聯(lián)，箱外的風機向試驗表具輸送空氣，使試驗表具運轉(zhuǎn)。試驗過程中集中器與手持抄表器置于箱外的固定位置。先進行試驗表具第1次性能測試，然后開啟試驗箱，試驗箱在設(shè)定條件下運行385 h，暫停試驗箱，待表具冷卻后進行第2次性能測試。測試完成后，再次開啟試驗箱，試驗箱在設(shè)定條件下運行194 h(累計579 h)，暫停試驗箱，待表具冷卻后進行第3次性能測試。測試完成后，再次開啟試驗箱，試驗箱在設(shè)定條件下運行191 h(累計770 h)，關(guān)閉試驗箱，待表具冷卻后進行第4次性能測試。整個試驗過程中，表具每24 h被動抄表4次，主動上報1次。

加速壽命試驗前后性能測試項目如下。

① 外觀檢查

目測智能燃氣表的外觀是否發(fā)生變化，手動按鍵檢查其按鍵性能是否靈敏。

② 靜態(tài)電流測試

試驗表具首次測試需通電12 h以上，待其穩(wěn)定后再進行測試，用直流電源分析儀測量試驗表具的靜態(tài)電流，每臺表具測試時間不低于5 min，記錄平均值。

式中

——常數(shù)

通過試驗箱外的集中器和手持機對每臺表具分別進行5次抄收，每次抄收間隔1 min以上。記錄抄表情況。

評標主要就是由招標人依據(jù)相關(guān)法律法規(guī)所組成的評標委員會負責的。和投標人有著一定利害關(guān)系的人員絕對不允許進入到評標委員會種，而對于已經(jīng)進入的則是應該馬上更換[3]。除此之外，如果評標委員會中有工作人員知道自己和某一投標人有著影響到招標活動公平公正等相關(guān)關(guān)系的時候，自己也應該主動的回避。

系統(tǒng)驗證采用的是Xilinx VC707 FPGA開發(fā)板,PCI Express參考時鐘由計算機主板提供的100 MHz,經(jīng)過IP硬核中的時鐘模塊生成250 MHz用戶時鐘,用戶數(shù)據(jù)寬度128 bit(X8通道),因此理論上單工帶寬最大可達4 Gbyte/s。FPGA芯片采用Xilinx公司的XC7VX485T-2FFG1761。FPGA開發(fā)環(huán)境采用的是Vivado 2016.4。

④ 閥門性能測試

通過抄控平臺和手持機對每臺表具分別下發(fā)閥門開關(guān)指令各5次，下發(fā)的每條指令間隔時間1 min以上，記錄控閥情況。

⑤ 顯示功能測試

目測表具液晶顯示屏是否發(fā)生缺碼及表具狀態(tài)信息缺少等異常并記錄。

⑥ 機電轉(zhuǎn)換功能測試

對比抄取讀數(shù)與基表讀數(shù)誤差是否在1個最小轉(zhuǎn)換分度值內(nèi)，超出1個最小轉(zhuǎn)換分度值的為不合格，統(tǒng)計并記錄。

3.3 試驗結(jié)果分析

① 外觀

有2個廠家(廠家a、b)的表具在試驗385 h后出現(xiàn)了電池蓋變形(5臺)、按鍵不靈敏(4臺)2種失效現(xiàn)象。

② 靜態(tài)電流

加速壽命試驗前，各廠家表具靜態(tài)電流均滿足不大于50 μA的標準要求，但各廠家的靜態(tài)電流差異較大(25～45 μA)。1臺表具770 h后靜態(tài)電流出現(xiàn)了增大現(xiàn)象，試驗前后由27.503 μA增大至49.902 μA。

③ 抄表性能

在4次性能測試及每日抄表測試中，試驗表具的抄表性能穩(wěn)定，均能準確抄收表讀數(shù)。個別表具加速壽命試驗后抄表的信號強度呈下降趨勢。

④ 閥門性能

在加速壽命試驗前后4次性能測試中，試驗表具控閥性能穩(wěn)定，均能控閥成功。

⑤ 顯示功能

加速壽命試驗后，c廠家有2臺表具579 h后出現(xiàn)了液晶屏有霧現(xiàn)象，d廠家有10臺表具579 h后出現(xiàn)了液晶屏對比度下降現(xiàn)象。

⑥ 機電轉(zhuǎn)換功能

在加速壽命試驗前后4次性能測試中，抄取讀數(shù)與基表讀數(shù)一致，機電轉(zhuǎn)換功能均符合要求。

4 結(jié)論

① 建立民用智能燃氣表加速壽命試驗模型，確定試驗應力條件和試驗時間，探索出一種成本低、周期短的可靠性測試方法。

哦，他說得很有道理，想求真情真愛，首先要把愛的立足點建立在對方身上，自己奉獻再多，最終還離不開這個“我”字，怎么讓別人無私地愛自己呢？對，人想活得比一般人更有意義，必須讓自己的思想脫俗……對，對，古為今用，傳統(tǒng)文化所包含的深刻的人生哲理，的確值得我們借鑒……想著想著，不知不覺便向老人頻頻點起頭來。忽然又有難題涌上心頭，說道：“可是，婚前的戀愛路子已經(jīng)走錯了，既然夫妻過不來，就得打離婚的譜。”

② 設(shè)計測試方案，對行業(yè)內(nèi)4個廠家的40臺表具開展可靠性測試，對比分析試驗前后表具的主要性能，證明民用智能燃氣表從可靠性上可達到10 a的使用壽命。

③ 發(fā)現(xiàn)了民用智能燃氣表在使用15 a甚至20 a后，個別性能會發(fā)生明顯退化，暴露了不同廠家民用智能燃氣表存在的薄弱性能指標。

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