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掺铒光纤光源可靠性建模与分析

作　者: 吴振国
导　师: 高伟
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 导航、制导与控制
关键词: 掺铒光纤光源可靠性故障树分析法威布尔分布性能退化数据
分类号: TN965
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

光纤陀螺是惯性导航领域中的一种基于Sagnac效应的光学角速度传感器，以其卓越的性能优势广泛地应用于国防等各种领域。在一个大型的工程项目中，光纤陀螺不仅仅是一个单独的个体，其可靠性的性能直接影响到整个系统的可靠性，最直接的体现就是订购方常常要求对光纤陀螺的可靠性做出了解和要求。这就需要对光纤陀螺进行可靠性分析与试验来得出可靠性指标。光源作为光纤陀螺的关键器件之一，其可靠性直接影响光纤陀螺的可靠性，同时光源的可靠性亦可以使用关键器件转换法来评估光纤陀螺的可靠性。本文主要采用三种可靠性分析的方法对船用三轴光纤陀螺的光源——掺铒光纤光源进行可靠性评估与分析，论文的主要工作如下：研究了基于故障树分析法的掺铒光纤光源的可靠性研究与分析，分析了掺铒光纤光源的性能指标；根据掺铒光纤光源的结构和使用方式，对光源的故障模式及失效机理进行了分析；从将光源作为一个系统的角度，建立了光源的可靠性框图和故障树，并且对故障树进行了定性和定量的分析，得出了掺铒光纤光源失效的底层故障以及光源的可靠度函数和曲线。掺铒光纤光源的是一个串联的系统，依据最小薄弱环节定理，基于传统寿命试验，建立了掺铒光纤光源可靠性的威布尔分布模型；对掺铒光纤光源在定时截尾试验中无失效数据的情况下，采用贝叶斯原理的方法对威布尔分布中的未知参数进行了参数评估，得出了基于威布尔分布的掺铒光纤光源可靠性模型和可靠度曲线。对基于性能退化数据的可靠性评估理论进行了论述，研究了基于漂移布朗运动的掺铒光纤光源可靠性评估模型及其参数估计方法，并建立了应用温度为加速应力的掺铒光纤光源加速退化模型，并对加速退化模型中的未知参数进行了方法估计的研究；根据光源的加速退化试验中的退化数据对光源的性能退化模型进行了评估，得出了基于性能退化的掺铒光纤光源在正常工作时的可靠度函数和曲线；在文章的最后对基于故障树分析法、威布尔分布法以及性能退化数据建模的评估方法进行了可靠性评估分析和比较。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第1章绪论  11-19
  1.1 选题的背景及意义  11-12
  1.2 掺铒光纤光源的研究现状  12-14
    1.2.1 掺铒光纤光源国外研究进展  12-13
    1.2.2 掺铒光纤光源国内研究进展  13-14
  1.3 可靠性技术的发展及现状  14-17
    1.3.1 可靠性研究的发展历史  14-16
    1.3.2 可靠性评估技术方法介绍  16-17
  1.4 论文的结构与安排  17-19
第2章掺铒光纤光源可靠性研究基本原理  19-27
  2.1 概述  19
  2.2 掺铒光纤光源基本原理及结构  19-22
    2.2.1 掺铒光纤光源简介  19
    2.2.2 掺铒光纤光源基本原理  19-20
    2.2.3 掺铒光纤光源基本结构  20-22
  2.3 可靠性分析中的特征量  22-26
    2.3.1 可靠度和失效分布函数  22-23
    2.3.2 失效密度函数和失效率函数  23-24
    2.3.3 寿命特征量  24-25
    2.3.4 可靠性指标之间的相互关系  25-26
  2.4 本章小结  26-27
第3章基于故障树分析法的掺铒光纤光源可靠性研究  27-39
  3.1 概述  27
  3.2 故障树分析法  27-28
    3.2.1 故障树分析法中的名词和符号解释  27
    3.2.2 故障树分析法的一般步骤  27-28
  3.3 基于故障树分析法的掺铒光纤光源可靠性分析  28-38
    3.3.1 掺铒光纤光源性能指标分析  28-29
    3.3.2 掺铒光纤光源故障的模式及失效机理分析  29-32
    3.3.3 掺铒光纤光源的可靠性框图  32
    3.3.4 掺铒光纤光源的故障树的建立  32-33
    3.3.5 掺铒光纤光源故障树的定性分析  33-35
    3.3.6 掺铒光纤光源故障树的定量计算  35-38
  3.4 本章小结  38-39
第4章基于威布尔分布的掺铒光纤光源可靠性建模与分析  39-49
  4.1 概述  39
  4.2 基于威布尔分布的掺铒光纤光源可靠性建模  39-41
  4.3 基于威布尔分布的掺铒光纤光源可靠性模型的参数估计  41-47
    4.3.1 应用贝叶斯理论对未知参数进行估计  41-43
    4.3.2 掺铒光纤光源失效率先验分布的确定  43-44
    4.3.3 掺铒光纤光源失效率的贝叶斯估计方法  44-47
  4.4 基于威布尔分布的掺铒光纤光源可靠性模型仿真  47-48
  4.5 本章小结  48-49
第5章基于性能退化数据的掺铒光纤光源可靠性评估  49-67
  5.1 概述  49
  5.2 基于性能退化数据的评估方法  49-53
    5.2.1 突发失效和退化失效  49-50
    5.2.2 基于性能退化数据的可靠性评估方法的一般评估模型  50-53
  5.3 基于性能退化数据建模的掺铒光纤光源可靠性评估  53-56
    5.3.1 掺铒光纤光源可靠性评估模型的建立  53-55
    5.3.2 掺铒光纤光源可靠性模型中未知参数的估计  55-56
  5.4 加速退化模型  56-60
    5.4.1 加速模型的确立  56-58
    5.4.2 基于加速退化的掺铒光纤光源可靠性评估模型  58
    5.4.3 基于加速退化的掺铒光纤光源可靠性评估模型的参数估计  58-60
  5.5 试验研究与分析  60-63
    5.5.1 加速退化试验  60-61
    5.5.2 掺铒光纤光源可靠性模型的参数评估  61-63
  5.6 掺铒光纤光源可靠性评估分析与比较  63-65
    5.6.1 掺铒光纤光源的可靠度曲线  63-64
    5.6.2 掺铒光纤光源寿命特征指标  64-65
    5.6.3 结果分析  65
  5.7 本章小结  65-67
结论  67-69
参考文献  69-73
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  73-75
致谢  75

掺铒光纤光源可靠性建模与分析

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