陈思言
中国石油广东石化公司 广东 揭阳 515200
摘要：在科技水平不断提升的背景下，各种仪器设备的技术水平得到了较大的提高，而在线分析仪器可靠性综合试验是判断在线分析仪器质量的关键手段。但是，在线分析仪器可靠性综合试验当中仍然存在一些问题，因此应当通过划分组块模块分析、试验数据收集与整体性分析、加速因子确定等方式进行在线分析仪器可靠性综合试验的优化设计。
关键词：在线分析仪器；可靠性；综合试验
1.组块模块的划分
当前，市场竞争十分激烈，企业若想降低研发费用就需要缩短产品的开发周期，因此以某产品为例进行了整机可靠性综合试验研究。
为了保障试验效果，取样以及处理部分的资料都是由专业的第三方提供的。同时，为了突出在线分析仪器主体的可靠性，将任务剖面划分在了预处理单元之后的部分，因此这里的“整机”只包括分析单元与通信部分，且可靠性试验不仅包括温度、湿度与振动等应力参数的综合，也包括可靠性摸底与增长试验的综合。
1.1系统构成
首先，当光源发出连续波长可见光之后，可见光会经过样品池并通过光栅根据波长的线性展开，这时不同波长的光会投射到微镜阵列的相应位置上，会通过CPU控制程序对微镜阵列的编码变化进行控制，之后再经过不同的微镜反射，最终集中到检测器当中。其次，检测器会对采样信号进行放大处理，并将处理过的采样信号送与电路的AD采集部分，经过A/D转换并进行数据保存。此外，可以通过总线接口与上位机进行通信，将数据转移到上位机的软件当中，经过处理可以得到检测结果。
1.2试验剖面的确定
在明确试验剖面时，一般遵循优先原则，即实测环境条件→相似环境条件→标准推荐的参考环境条件。按照这一顺序在产品的各个层次当中先明确环境剖面，这样可以直接暴露并分析产品当中存在的缺陷以及产生缺陷的原因。之后，需要根据增长试验的要求，在不造成缺陷且不消耗有效寿命的基础上明确下一层次的试验方法，从而优化试验效果。在本次试验当中，明确了下列试验剖面（如表1所示）。
表1：试验剖面
条件 影响量 额定工作范围 参比值 持续时间
气候条件 存贮温度 -20℃--+55℃ 10℃±2℃ 0.2
工作温度 -10℃--+45℃ 25℃±2℃ 1
相对湿度 ≤80%RH，工作范围：45%RH-85%RH 45-75%RH（在25℃时） 0.4
大气压力 70-106kOa 70-106kPa 0.3
机械条件 工作位置 将仪器水平放置 正常工作位置±1° 1
机械振动和冲击 远离或避免低频振动，若无法避免需安装减震装置 忽略不计 0.2
电源 电源电压 直流供电12V DC 12V 1
电源开关 外置电源 - 0.01
根据试验剖面可以明确具体的试验装置，如图一所示。
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在可靠性综合试验之前开展了筛选实验，从而筛除存在设计缺陷的产品、不良的元器件以及工艺缺陷，避免产品早期故障。
2.明确加速因子
为了提高试验效率、得到更好的试验效果，应当考虑应力加速，在超过环境条件的应力水平之下，设置逐级增加的环境应力，从而对样机开展寿命试验，缩短试验的时间。在产品研发阶段当中，对产品进行寿命试验可以及时发现产品可靠性中存在的问题，因此在试验过程中所施加的应力应当比产品在正常贮藏、运输以及使用时的应力高。
2.1理论模型
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在进行振动的定量筛选时，需要掌握各个方面的信息，例如产品所用元器件的缺陷率、应力强度、工艺缺陷率以及检测仪表检测效率等信息。但是，这些信息的获取难度较大，且无法保证信息的准确性，因此在本次试验中没有应用这些信息，只是将振动应力当作了环境参数。同时，经过可靠性摸底发现湿度对光学仪器没有较大的影响，其应力参数只是加速因子的微调考虑，不用其应力参数进行计算，主要应用公式（2）进行计算。
2.2加速因子
根据产品的特性以及公式（2），可以将Ea设置为0.68eV，继而计算出各个步进阶梯的加速因子。在这一过程中需要考虑湿度与振动的影响，同时也需要对应力极限进行调整，将其调整为接近上限，并通过短时高风险方案展现故障与设计问题。
3.试验数据收集与整体性分析
3.1数据收集
在本次试验当中所采用的样机并不是新开发的，只是对原有产品进行了优化升级。因此，可以有针对性地收集原有产品在近似使用环境当中产生的数据，例如故障数据，从而反映产品在现场使用过程中的可靠性，这时就可以将这些数据应用到试验设计参考当中，完善理论模型，改进产品设计，增强产品可靠性。在厂家的支持下，对产品投入使用的跟踪记录、产品退役以及报废之前的运行情况、故障情况、维修情况进行了分析，并通过分析结果修正了可靠性增长模型。
3.2整体性分析
数据收集会影响到临界值的计算，显著性水平是与厂家共同商议的结果。在产品的全生命周期当中，所有的阶段都会产生可靠性数据，因此根据相似产品的原有数据对新产品的设计与开发进行了可靠性预测，通过可靠性预测可以为对比与选择可靠性试验方案提供帮助。同时，通过可靠性试验所产生的数据可以分析产品的故障模式、初始可靠性以及增长规律，为产品的优化升级提供依据。因此，在线分析仪器的可靠性设计、可靠性试验以及使用属于一个整体，可以为可靠性管理提供依据。同时，可以有计划地收集产品全生命周期当中每一个阶段所产生的数据，从而挖掘产品可靠性中存在的问题，对设计流程进行优化，增强产品的可靠性。
结语：
从分析结果来看，在线分析仪器可靠性综合试验的试验剖面应当选择集中在分析单元，同时可以在筛选与可靠性摸底阶段直接施加综合应力参数，且可以应用短时高风险试验方案提高试验效率。其次，加强数据收集与处理，灵活运用数据修正增长模型可以增强产品可靠性工作的一致性与连贯性，为相关设计提供依据。