JJ.国家计量标准-JJF 1024-1991 计量器具的可靠性分析原则技术规范.pdf

i 中华人民共和国国家计量技术规范 J J F 1 0 2 4 -1 9 9 1 计量器具的可靠性分析原则 R e l i a b i l i t y A n a l y s i s P r i n c i p l e f o r Me a s u r i n g I n s t r u m e n t s 1 9 9 1 一0 3 一0 4 发布1 9 9 1 一1 2 一0 1 实施 国 家 技 术 监 督 局发布 JJ F 1 02 4- 19 91 又-心，。.。-今.。.?仑子 计量器具的可靠性分析原则 技术规范 T e c h n i c a l N o r m o f R e l i a b i l i t y A n a l y s i s P r i n c i p l e f o r Me a s u r i n g I n s t r u me n t s 0 乙 乙 IJ J F 1 0 2 4 -1 9 9 1 0 乙 勺 . 乞. ，. ，. ，. ， . ，. ，. ，. ， . ，. ， . ，. ，. ， . ， 本技术规范经国家技术监督局于 1 9 9 1 年0 3月0 4日批准，并自1 9 9 1 年 1 2 月 0 1日起施行 。 归口单位 : 中国计量科学研究院 起草 单位 : 中国计 量科 学研 究 院 本规程技术条文由起草单位负责解释 dT F 1 02 4- 19 91 本规范主要起草人: 刘智敏( 中国计量科学研究院) J JF 1 0 24- 1 9 91 目录 范围目的 名词· · · 可靠性表示 可靠性评定 (1) (1) (1) (5) J J F 1 02 4- 1 9 91 计盘器具的可靠性分析原则技术规范 1 范围目的 本规范提出计量器具可靠性的基本概念、特征和分析法，以保证量值的准确可靠。 2名 词 2 . 1 可靠性( r e l i a b i l i t y o r r e l i a b i l i t y p r e f o r m a n c e ) 计量器具在规定条件下和规定时间内， 完成规定功能的能力。 2 . 2 可靠度( r e l i a b i li t y ) 计量器具在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的概率。 2 . 3 失效( f a i l u r e ) 计量器具丧失规定的功能，表现为其不确定度超过允许值或功能失常 ( 对可修复器 具，也称故障) 。 2 . 4 早期失效( e a r l y f a i l u r e ) 计量器具由于设计制造上的不应有的缺陷等因素而发生的失效。老化筛选可剔除早 期失效。 2 . 5 偶然失效( r a n d o m f a i l u r e ) 计量器具由于偶然因素发生的失效。 2 . 6 耗损失效( w e a r - o u t f a i l u r e ) 计量器具由于老化 、磨损、损耗 、疲劳等因素引起的失效。 3 可靠性表示 3 . 1 可靠度函数R( t ) 在规定条件下，于规定时间 t 内，完成规定功能的概率 R( t ) 0镇 R( t ) 簇 1 鞠 : 1 0 0 0 台 仪器，开始工作至5 0 0 h ( d 、 时)有 1 台失效， 工作至1 0 0 0 h ， 共有 1 0台失效，则可靠度函数的估计值 : 狡( 5 0 0 h )= 1 000 一 1 1 000 = 0. 9 9 9 左( 1 0 0 0 h ) = 1 0 0 0一 1 0 1 0 0 0 = 0. 9 9 3 . 2 失效分布函数F ( t ) 及失效分布密度f ( t ) F( t )二 1 一R( t ) J JF 10 24 - 1 99 1 f ( t ) d。 =- r tt) d t 失效时间 t 为一个随机变量， f ( t ) 为 3 . 3 失效率函数A ( t ) 工作到某时刻 t 尚未失效的计量器具， 的失效 ( 概率)分布密度。 在该时刻后单位时间内发生失效的概率 几 ( t )二 一 1 R( t ) d R( t ) dt f ( t ) R( t ) 它的估计值为: ( t , t + 约 内发生失效的器具数，除以 t 及在 t 时刻为止尚未出 现失效的器具数之积。 4 平均寿命0 对可修复器具为平均无故障工作时间 MT B F，对不可修复器具为平均失效前工作 时 间 MTT F a 。 一 丁 厂 tf ( t )d / 一 , R ( t ) d t0 B为失效时间t 的数学期望B =E t a 当实验得到计量器具 n个样品的寿命为t i , t 2 ,，t，则 0的估计值 8 一 t 一 镇 t; 3 . 5 可靠寿命t R 给 定可靠度 R ，满足R( t 妇 =R的t R 称可靠度R的可靠寿 命。R= 0 . 5 的可靠寿 命 t o 又称为中 位寿命。 3 . 6 寿命标准差 失效 时间 t的标准差 。 一 V J n ( 一 0 )zf ( t ) d t 当实验得到计量器具 n个样品的寿命为， ， ，t 2 ,， 一 ，t o ，则 。的估计值用贝塞尔法 时为 = V 1 n= 1 ( “ 一 t,2 3 . 7 失效分布 常用的为指 数分布 ，其 . UF 1 0 24 - 1 9 91 f ( t ) = l e - A t R( t ) 二 e a t F ( t ) 一 1 一e - A t 几 ( t ) 二1 ( 常数) 1一-、 可靠度 R下的可靠寿命 门曰 R k - 1一之 R 1走 一1 nR t R=下石一二 k 二如表 R0. 9 990. 990. 950. 9 00. 5 0 e 一 t k R0. 001 00. 01 0 10. 051 30. 10 5 40. 69 3 11 由 表可见，中 位寿命 4 5 0 = 0 . 6 9 3 1 6 ， 平均寿命 0 为可靠度R =e - ' - 0 . 3 6 8 的可 靠寿命。 计量器具常在偶然失效期使用 ，此时失效率近于常数，故本规范用指数分布。可靠 性中还用威布尔分布等。 3 . 8 截尾实验寿命计算 3 . 8 . 1 无替换:样品个数 二 ，失效后无替换 ，实验结束前测到 : 次失效 ，得失效时间 t , 钱t 2 毛二毛t , 定数截尾:做到 r 个失效停止，则平均寿命估计值 、 一 1 I 宝 、 ( 、 一 二 ) : ， t1 定时截尾:实验到时间 : 结束，则平均寿命估计值 一 告 t,r= t +( n一r ) t 例:某器具在无替换定时 =2 0 h 截尾下，实验 n =8 8台，得表2数值。 失效 时间/ h0. 3 20. 761. 442. 364. 529. 7 31 9. 6 0 失效数 2 2 12 1 49 1 8 J JF 1 02 4- 19 91 于是 = 0 . 3 2 x 2+0 . 7 6 x 2+ +1 9 . 6 0 x 1 8+( 8 8一4 8 ) x 2 0 / 4 8 =2 7. 3 3h 3 . 8 . 2 有替换:样品个数 n ，一旦某个样品发生失效，有好样品替补 ，实验结束前测 到: 次失效， 得失效时间t j 镇t 2 簇 镇t ' . 定数截尾:做到 r 个失效停止，则平均寿命估计值 。 一 1- nr ， 二 定时截尾:实验到时问 t 结束，则平均寿命估计值 0 一工 ， 例:某器具在有替换定时 t =7 0 h 截尾下实验 7台，实验结束前测得 8 次失效，则 平均寿命估计值 0 二1 x 7 x 7 0 一 6 1 .2 5 h 吕 9 加速实验寿命计算 为减少实验时间，可作加速实验。 对阿仑尼斯法 ，可靠寿命为 二 1 0 0 十 b I T 式中:a , b 常数; T应 力。 则 1 g t= a+b / T 按已 有 ( t ; ,毛)用代数法或最小二乘法求出a , b ， 据此得出正常应力 T 。 下的寿 命 t o 例: 测得某计量器具在温度 T ; 下平均寿 命t 、 如下: T 1 =4 6 3 K, t , =5 9 0 0 h T 2 =4 9 3 K, t 2 =2 6 0 0 h T 3 =5 1 3 K, t 3 =1 6 0 0 h T 4 =5 3 3 K, t 4 =1 0 4 0 h 则温度 T与平均寿命t 的关系式 Ig ， 一 。 、 。 T 1 I . I F 10 24 - 1 9 91 中的常数由最小二乘法算得为 ( n为i 的个数) . l g t i 1 / .1 / ? : 山 下 一万 、 山 T i ) k 山.r “ i 1 z 1 一 钊 艺2n ( T i 一1 ( E ig tl n * 一 。 艺 _1T i) 一 .9 8 = 2 6 6 3 4 可命性评定 4 . 1 检定周期 4 . 1 . 1 依据原则 在可靠性达到要求的前提下，年检定耗费最少。 4 . 1 . 2 考虑因素 a .要求的不确定度 ; b .由于计量器具失效引起的后果; c .使用程度与严酷性 ; d . 磨损与漂移趋势; e .环境条件; f .制造厂建议 ; 9 .内部检查校准频率与方式; h .与其他基准比对频率; i ，已有检定数据趋势; j .维护使用记录史。 4 . 1 . 3 首次检定 首次检定周期 由有经验专业人员根据国内外同类器具资料确定，以后再调节。 4 . 1 . 4 可靠度函数法 确定可靠度函数 R ( t ) 及平均寿命 0，由 t 二6 卜 1 n R ( t ) 决定工作时间 t ，再根据平均工作时间，决定检定周期。 例: 某示波器0 二 5 0 0 0 h ， 取R( t ) = 0 . 9 5 , 得 t = 2 5 6 h ， 此示波器平均工作时间 5 0 h i 月，故取检定周期为 5 个月。 4 . 1 . 5 统计计算法 对某类型器具可统计下列之一 : a 任一支的 T 。 年变化; b . 若干支的 T 。 年变化。 若超差的 概率等于0 . 0 5( 取可靠度0 . 9 5 ) ， 则 T o 年为 检定周期。 5 J JF 1 024 - 19 91 例:某器具每年变化如下 ( T o =1 ，共 2 0 个) 0. 00. 8 0. s 0，一0 . 2 4. 0. 1 0. 9 ) 。1 0. 0 0. 3 要求允差 1 . 0 ，则一年超过概率为 4 . 2 联合设备可靠性 4 . 2 . 1 串联:n 个设备独立一起工作 ，0. ，0. 1 / 2 0 2, 0. 9 2. 0. 1 0. 0 0. 1 0. 1 n曰n划 故周期为 1 年。 可靠度R ( t ) =IT R , ( t ) 若各 2 ; 4. 2. 2 相同， 则 MT B F = MT B F , / n 并联:n个设备独立一起工作 可靠度 入 4丁召F R( t )一1 一H( 1 一R( ， ) ) 若各 几相同，则 1一n + + 1-2 一 M T B F , ( +