小型256超声相控阵仪器主机可靠性建模与预估研究

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1、硕士学位论文小型256超声相控阵仪器主机可靠性建模与预估研究作者姓名江境宏学科专业测试计量技术及仪器指导老师刘桂雄教授、博导所在学院机械与汽车工程学院论文提交日期2018年4月ResearchonReliabilityModelingandPredictionofSmall256UltrasonicPhasedArrayInstrumentMainboardADissertationSubmittedfortheScienceDegreeofMasterCandidate：JiangJinghongSupervisor：P

2、rof.LiuGuixiongSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TP216学校代号：10561学号：201520101271华南理工大学硕士学位论文小型256超声相控阵仪器主机可靠性建模与预估研究国家重大科学仪器设备开发专项(2013YQ230575)作者姓名：江境宏指导教师姓名、职称：刘桂雄教授、博导申请学位级别：学术型工学硕士学科专业名称：测试计量技术及仪器研究方向：仪器可靠性分析与设计论文提交日期：2018年4月12日论文答辩日期：2018年5月28

3、日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：王小辉委员：刘桂雄、薛家祥、全燕鸣、洪晓斌摘要超声相控阵仪器作为无损检测领域十分重要的检测装备，结构复杂，研究其可靠性问题非常重要。本论文以“小型256超声相控阵仪器主机可靠性建模与预估研究”为题，从超声相控阵仪器主机构架入手，重点研究仪器主机可靠性建模、可靠性分配、可靠性预估、可靠性试验等方面的理论方法与实现技巧，并应用于超声相控阵仪器研制过程中，对于提高无损检测技术与仪器水平，促进智能制造技术发展，具有重要的学术价值与实际意义。研究工作得到国家重大科

4、学仪器设备开发专项“新型超声相控阵仪器的开发与应用”(No.2013YQ230575)的资助。论文研究小型256超声相控阵仪器主机可靠性建模与预估理论，从仪器可靠性建模、仪器可靠性预计两方面，综述国内外研究进展，确定研究内容。论文主要工作包括：⑴研究小型256超声相控阵仪器主机可靠性建模方法。阐述小型256超声相控阵仪器主机基本结构，对仪器主机状态进行划分，建立仪器主机4状态Markov模型图，根据Markov模型图列出状态转移方程组，再通过求解方程组得到仪器主机各状态驻留概率及稳态可用度，完成仪器主机Markov模型理论

5、建模与推导，最后通过Matlab仿真完成计算例稳态可用度求解。⑵研究小型256超声相控阵仪器主机可靠性分配方法。综合三角模糊数、层次分析法提出一种基于模糊层次分析的超声相控阵仪器主机可靠性分配方法，自上而下将涉及可靠性分配的相关因素分解为目标层、准则层、对象层三个层次，建立仪器主机模糊层次分析结构模型简图，依据专家评价确定准则层各项影响因素相应模糊权重，同时给定对象层每个模块相对于准则层各项影响因素的模糊评价，通过设定隶属度将其转换成模糊区间，再引入乐观指数进一步转化为非模糊数，最终求出各个模块可靠性指标的权重，从而将仪器

6、主机整体可靠性指标分配到各个模块中。⑶开展小型256超声相控阵仪器主机可靠性预估研究。基于GJB/Z299C-2006《电子设备可靠性预计手册》中的元器件应力分析可靠性预计法完成仪器主机可靠性预计工作，详细计算出仪器主机各模块实际失效率，得出仪器主机实际失效率为λ-4A=2.914×10/h，转换成平均故障间隔时间有MTBFA=1/λA=3431.7h＞1800h，可知按照选型元件设计的仪器主机可靠性能够满足开发要求。⑷开展小型256超声相控阵仪器主机可靠性试验研究。结合小型256超声相控阵仪器主机实际情况，基于GB/T1

7、5214-2008《超声诊断设备可靠性试验要求和方法》详I细设计仪器主机可靠性鉴定试验方案，选取定时截尾试验方案5:9，由样本推荐表选择仪器主机试验样本5台，确定试验应力、试验设备、失效分类和判据，最后制定仪器主机可靠性鉴定试验流程。仪器主机可靠性试验结果表明，仪器主机实际可靠性满足指标要求。论文研究的小型256超声相控阵仪器主机可靠性建模与预估理论，已应用于超声相控阵仪器研制过程中，结果表明仪器主机可靠性达到预期设计要求，验证了本论文研究内容的可行性、有效性，结论的正确性。关键词：超声相控阵；可靠性建模；可靠性分配；可靠

8、性预计IIAbstractAsaveryimportanttestequipmentinthefieldofnon-destructivetesting,ultrasonicphasedarrayinstrumentshavecomplexstructuresanditisofgreatsignific