GB/T18185-2014
水文仪器可靠性技术要求
Specificationofreliabilityforhydrologicinstruments
- 中国标准分类号（CCS）N93
- 国际标准分类号（ICS）07.060
- 实施日期2015-01-10
- 文件格式PDF
- 文本页数37页
- 文件大小619.60KB
以图片形式预览水文仪器可靠性技术要求
水文仪器可靠性技术要求
国家标准 GB/T18185一2014 代替GB/T181852000 水文仪器可靠性技术要求 Speeifieationofreliabilityforhydrologicinstruments 2014-07-08发布 2015-01-10实施 国家质量监督检监检疫总局 发布 国家标准花管理委员会国家标准
GB/T18185一2014 目 次 前言 范围 规范性引用文件 术语和定义 总则 可靠性设计程序及设计要求 产品可靠性指标要求 抽样、检验及验证 结果分析统计及故障判定 试验记录与报告 附录A(规范性附录)可靠性设计程序及设计要求 附录B(规范性附录抽样方法 22 附录c资料性附录抽样方案示例 26 附录D(资料性附录)可靠性估计及验证方法示例 附录E规范性附录)水文仪器可靠性试验报告 25 附录F(规范性附录水文仪器现场使用故障统计表 33 参考文献 34
GB/T18185一2014 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草
本标准代替GB/T181852000《水文仪器可靠性技术要求》,与GB/T18185一2000相比,除编辑 性修改外,主要技术内容变化如下 修改了原标准中部分仪器的可靠性指标; a 增加了如下仪器的可靠性指标 b 光学式雨雪量计; 雷达水位计、激光水位计; 2) 3 标准水面蒸发器、自记/遥测蒸发器 土壤谪情监测仪器; 声学多普勒剖面流速仪(ADCP)、水平型声学多普勒剖面流速仪(H-ADCP).; 5 水质在线监测仪器和分析仪器
6 删除了原标准中的附录A(一次抽样方案),改为直接引用相关标准的抽样表; d)将原标准中“抽样检验及验证考核方法”的内容移到附录B 规定了可靠度R(4)的工作时段 本标准由水利部提出 本标准由全国水文标准化技术委员会水文仪器分技术委员会(Tc199/Sc1)归口
本标准起草单位;水利部水文仪器及岩土工程仪器质量监督检验测试中心,南京扬子水利自动化技 术开发总公司、水利部南京水利水文自动化研究所
本标准主要起草人;张黎明、冯讷敏、陆旭、刘平义,夏康、班莹、鲍良钝
本标准所代替标准的历次发布情况为 -GB/T18185一2000
GB/T18185一2014 水文仪器可靠性技术要求 范围 本标准规定了水文仪器可靠性技术设计的基本原则、技术要求,抽样、测定及验证、结果分析统计及 故障判定、试验记录与报告等
本标准适用于水文仪器的产品科研设计、生产,试验考核、验收、使用等
规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的
凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件
凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 GB/T2689.1恒定应力寿命试验和加速寿命试验方法总则 GB/T2689,.2寿命试验和加速寿命试验的图估计法(用于威布尔分布 GB/T2689.3寿命试验和加速寿命试验的简单线性无偏估计法(用于威布尔分布 GB/T2689.4寿命试验和加速寿命试验的最好线性无偏估计法(用于威布尔分布) 计数抽样检验程序第1部分按接收质量限(AQL)检索的逐批检验抽样计划 GB/T2828.l GB/T2829一2002周期检验计数抽样程序及表(适用于生产过程稳定性的检验 可信性与服务质量 GB/T2900.13电工术语 GB/T5080.4一1985设备可靠性试验可靠性测定试验的点估计和区间估计方法(指数分布 GB/T5080.6设备可靠性试验恒定失效率假设的有效性检验 GB/T5080.7一1986设备可靠性试验恒定失效率假设下的失效率与平均无故障时间的验证试 验方案 GB/T5081电子产品现场工作可靠性、有效性和维修性数据收集指南 GB/T7288.1设备可靠性试验推荐的试验条件室内便携设备粗模拟 GB/T7288.2设备可靠性试验推荐的试验条件固定使用在有气候防护场所设备精模拟 系统可靠性分析技术失效模式和效应分析(FMEA)程序 GB/T7826 GB/T7827 可靠性预计程序 GB/T7828 可靠性设计评审 (GB/T9359水文仪器基本环境试验条件及方法 GB/T13264一2008不合格品百分数的小批计数抽样检验程序及抽样表 GB/T15966水文仪器基本参数及通用技术条件 GB/T18522.4水文仪器通则第4部分;结构基本要求 (GB18523水文仪器安全要求 GB/T19677水文仪器术语及符号 术语和定义 GB/T2900.13.GB/T19677界定的以及下列术语和定义适用于本文件
GB/T18185一2014 3.1 操作特性曲线uperatingchareteristiecure;oc 在给定验收抽样方案条件下,产品的接收概率与质量水平之间关系的曲线 3.2 生产方风险prder'sri6 在抽样方案的操作特性曲线(OC)上,对应于事先确定的、具有比较小的拒收概率的一个点称为生 产方风险点,这个拒收概率(本标准规定为0.05)称为生产方风险
3.3 生产方风险质量producer'sriskquality 对于任一抽样方案,具有规定的生产方风险的批不合格品率
以P，表示生产方风险为0.05时的 生产方风险质量
3.4 使用方风险eonsumer'srisk 在抽样方案的操作特性曲线(0C)上,对应于事先确定的、具有比较小的接收概率的一个点称为使 用方风险点,这个接收概率(本标准规定为0.10)称为使用方风险
3.5 使用方风险质量eonsumer'sriskqualitsy 对于任一抽样方案,具有规定的使用方风险的批不合格品率
以P表示使用方风险为0.10时的 使用方风险质量
3.6 合格质量水平acceptablequalitylevel;Ao1 在抽样检验中,可以接受的连续提交检查批的过程平均上限值
3.7 周期检查eyelicinspeetion 为判断在规定周期内(按时间规定,也可按制造单位数量规定)生产过程的稳定性是否符合规定要 求,从逐批检查合格的某个批或若干批中抽取样本的检查 3.8 判别水平determnelevel 判别生产过程稳定性不符合规定要求的能力大小的等级(本标准规定按GB/T2829一2002中三个 不同的判别水平执行
3.9 可靠度reliabiltty R(t 产品在规定的条件下和规定的时间内,完成规定功能的概率， 3.10 失效率 failurerate 工作到某时刻尚未失效的产品,在该时刻后单位时间内发生失效的概率
总则 基本原则 4.1 4.1.1普遍性原则 在产品设计,研制、试验及生产的各个环节,均应明确其各阶段的可靠性指标要求,并进行可靠性
GB/T18185一2014 设计 4.1.2标准化和简化原则 在进行仪器机电设计时,应尽可能采用标准件或通用件
电路设计时,应尽量减少元器件数量和品 种,并采用可靠的装配工艺
在选用新器件时,应重点评估其可靠性指标
4.1.3系列化原则 实施系列化设计,在原有成熟产品基础上吸收新技术,提高产品的性能指标,逐步扩展构成系列
4.1.4冗余原则 对影响仪器可靠性的关键部分可采用冗余技术
4.2描述方法 4.2.1水文仪器广义可靠性用有效度A来表示,按公式(1)计算 MTBF A 一MT干TTR 式中: 有效度; MTBF -平均无故障工作时间,单位为小时(h); MTTR -平均修复时间,单位为小时(h). 4.2.2水文仪器狭义可靠性用以下可靠性特征量进行描述 平均无故障工作时间MTBF; a b 可靠度R(t); 失效率入
c 可靠性设计程序及设计要求 水文仪器的可靠性设计程序及设计要求见附录A
产品可靠性指标要求 6.1可靠性指标选择原则 水文仪器产品的可靠性指标,应综合以下因素选择确定 a)用户对实际使用要求的期望值下限 目前产品可能达到的质量水平 b e)产品使用环境维护保养等条件; d) 产品功能和技术性能指标; 技术经济分析应用
e 6.2有效期 水文仪器可靠性试验的结果,有效期一般为5年
属于下列情况者,需重新试验 停止生产三年以上,重新投产的产品 a b当产品因修改设计,更换重要原材料,元器件,更新重要工艺等影响可靠性水平时;
GB/T18185一2014 国家或行业主管部门认为有重新确认的必要时 6.3 产品可靠性指标 6.3.1概述 连续性工作的水文仪器,可靠性指标采用平均无故障工作时间MTBF
间歇性工作的水文仪器 可靠性指标采用可靠度R(w). 平均无故障工作时间MTBF,失效率入和可靠度R()三者之间的关系见式(2)式(4): MTBF= lnR( R(t=e" MTBF= 式中: 仪器工作时间 MTEF 平均无故障工作时间 失效亭; 可靠度
R(1 6.3.2连续性工作的水文仪器可靠性指标 6.3.2.1连续性工作的水文仪器平均无故障时间MTBF,可以从以下系列中选取 10000h、.16000h,25000h、40000h、63000h,100000h、.160000h
6.3.2.2连续性工作的水文仪器MTBF值应符合以下要求 a)常见降水仪器见表1 b常见水位仪器见表2 e)水面蒸发仪器见表3 水文自动测报系统设备见表4:; d 水质在线监测仪器的MTBF大于或等于10000h,水质在线分析仪器的MTBF大于或等于 0000h; D 水平型声学多普勒剖面流速仪(H-ADCP)的MTBF大于或等于16000h; 超声波时差法流速仪的MTBF大于或等于16000h g 超声波多普勒流速仪的MTBF大于或等于16000h; 电磁流速仪的MTBF大于或等于10000h 表面水温计的MTBF大于或等于10000h; 土壤摘情监测仪的MTBF大于或等于16000h
注:g),h),i)j)的仪器也可用于间歇性的工作方式,其可靠度指标见表7,表8
表1常见降水仪器MTB值 仪器名称 MTBF/h 雨量器 >16000 虹吸式雨量计 >l6000 翻斗式雨量计 >16000
GB/T18185一2014 表1(续 仪器名称 MTBF/h 16000 浮子式雨量计 >10000 光学式雨量计 称重式雨量计 >10000 >10000 光学式雨雪量计 不冻液式雨雪量计 >10000 加热式雨雪量计 >10000 称重式甫雪量计 >10000 表2常见水位仪器TBr值 仪器名称 MTBF/h 电子水尺 >10000 水位测针 >l6000 >16000 浮子式水位计 >16000 悬锤式水位计 压力式水位计 >10000 超声波水位计 >10000 雷达(微波)水位计 >16000 激光水位计 >16000 表3水面蒸发仪器ITBr值 仪器名称 MTBF/h 蒸发器(皿 >16000 标准水面蒸发器 >16000 >1000o 自记/遥测蒸发器 表4水文自动测报系统设备\MIIBr值 仪器名称 MTBF/h >16000 遥测终端机 中继机 >16000 通信控制机 >16000 >16000 固态存贮器 读出设备 >16000 中心站主机 >16000
GB/T18185一2014 6.3.3间歇性工作水文仪器可靠性指标 6.3.3.1间歇性工作的水文仪器其可靠性指标可靠度规定为R(1000),可以从以下系列中选取: 0.800,0.850,0.900,0.950,0.980,0.990. 注:R(1000)为仪器累计工作到1000h时,正常完成工作的概率值
6.3.3.2间歇性工作的水文仪器R(1000)应符合以下要求 水深仪器见表5 a) b)泥沙仪器见表6 e)流速流向仪器见表7 d)水温仪器见表8 冰凌仪器见表9; e) 水质仪器见表10; 水文缆道测流系统设备见表11
g 表5水深仪器R(1000)值 R(1000) 仪器名称 >0.900 超声波测深仪 压力式测深仪 >0.900 表6泥沙仪器R(1000)值 仪器名称 R(1000 0.980 横式采样器 普通瓶采样器 0,980 调压式采样器 0.980 皮囊式采样器 0.980 悬移质 抽气式采样器 0,980 同位素测沙仪 0.900 光电测沙仪 0,950 振动式测沙仪 0.900 超声波测沙仪 0,950 网式卵石采样器 推移质 压差式砂质采样器 床沙 床沙采样器 0,950 分沙器 分析筛 粒径计 吸管(移液管 泥沙颗粒分析 光电颗粒分析仪 0,.980 离心粒度分析仪 0.980 激光颗粒分析仪 0.980 现场泥沙微孔过滤器 0.990
GB/T18185一2014 表7流速流向仪器R(1000)值 仪器名称 R(1000 旋杯式 0.950 旋浆式 0.950 声学多普勒点流速仪 0.950 电波流速仪 0,950 电磁流速仪 0,.900 光学流速仪 0.950 流速流向仪 0,950 声学多普勒剖面流速仪 0.950 表8水温仪器R(1000)值 仪器名称 R(1000) 0.990 表面水温计 深水温度计 0.980 表9冰凌仪器R(1000)值 仪器名称 R(1000) 量冰尺 量冰花尺 冰花测量板 超声波冰厚仪 0,.950 冰花采样器 0,.900 水内冰观测网 0.950 冰钻 冰穿 表10水质仪器(1000)值 仪器名称 R(1000 瓶式采样器 0.980 抽气式采样器 0,.950 0.950 浮子式采样器 颠倒式采样器 0.950 pH测定仪 0.900
GB/T18185一2014 表10(续 R(1000) 仪器名称 0.900 溶解氧测定仪 浊度测定仪 0.900 电导率测定仪 0,.900 表11水文缆道测流系统设备R(1000)值 仪器名称 R(1000 缆道综合信号源 0.900 缆道电动绞车 0.900 0.900 缆道控制台 6.3.3.3随着水文仪器技术的发展和需要,部分原先间歇性工作的水文仪器,出现了连续性工作的要 求,其可靠性指标可按式(2)进行转换后确定 抽样、检验及验证 7.1抽样 抽样方法见附录B,抽样方案示例参见附录c 7.2产品可靠性的测定及验证试验 7.2.1概述 本标准采用指数分布的可靠性测定试验和指数分布的寿命抽样验证试验两种方法
前者适用于水 文仪器各阶段的产品(如研制阶段、试生产阶段等)在进行可靠性试验时所进行的测定,主要用于事先未 规定可靠性指标,但需通过可靠性测定试验来获知的产品,即用按规定的统计方法分析所得的可靠性数 据来估计所关心的产品可靠性特征量,该特征量可以是一个点估计值或一个置信区间的范围值;后者适 用于为保证产品达到产品标准或技术条件、合同等规范明确规定的可靠性指标要求所采取的定期验收 产品的措施
7.2.2指数分布的可靠性测定试验 7.2.2.1试验要求 试验应满足下列要求 a)推荐采用定时试验或定数试验; 数据应满足标准分析方法需要; b e)允许采用过去的试验或试运转等所取得的数据; d)来源(或环境)不同的数据不允许混合使用
7.2.2.2试验方法 试验方法包括
GB/T18185一2014 点估计法
根据试验数据,按某种规定方法算出一个数值并作为某个总体的未知特征量的一 a 个观测值
示例参见D.1
b)区间估计法
根据试验数据求得可靠性特征量的一个置信区间,这个区间以一定的概率即置 信水平)包括可靠性特征量未知参数的真值
示例参见D.2 7.2.3指数分布的寿命抽样验证试验 7.2.3.1试验要求 试验应满足下列要求 a)推荐采用定时(定数)截尾试验; b) 应通过抽样检查方法进行; e)仅考查产品可靠性特征如失效率、平均无故障工作MTBF等; d)已知产品寿命分布或已作合理假设; 应按规定的程序进行并作出合格与否的结论
7.2.3.2试验方法 本试验方法根据GB/T5080.7一1986设计实验方案,对于生产批量较大,技术比较成熟、稳定的产 品,建议优先采用方案编号5:6或5:7;对于生产批量较小,生产方和使用方都要承担风险的新产品 建议优先采用方案编号5:9
示例参见D.3
结果分析统计及故障判定 8.1数据收集范围及方法 产品可靠性数据收集,主要以专项试验(测定/验证)来获取原始数据(故障数及时间),尤以试验或 验证数据以及现场使用可靠性数据为确定产品可靠性指标的基本依据
同时应参考与该产品相似或类 同的产品历史数据,以及产品设计、制造,现场长期使用的有关可靠性数据,有关现场可靠性、有效性和 维修性数据收集方法应符合GB/5081等标准的有关规定
进行产品可靠性测定试验或验证试验后的数据处理及可靠性指标计算时,应按GB/T2689.1 2689.4,GB/T5080.4一1985和GB/T5080.7一1986及GB/T7288.17288.2等标准规定的有关产品 寿命试验及加速寿命试验数据处理方法进行
8.2失效分析 8.2.1分析方法 水文仪器的可靠性分析方法应采用GB/T7826推荐的“失效模式和效应分析”程序方法
8.2.2分析基本步骤 水文仪器的可靠性分析应按以下步骤进行 a)定义产品及其功能和最低的工作要求; b 拟定产品功能和可靠性框图及其他图表或数学模型,并作详细说明， e)确定分析的基本原则和用于完成分析的相应文件; d)找出失效模式,原因和效应,以及他们之间相对重要性和顺序; 找出失效的检测、隔离措施和方法; f 找出设计和制造中的预防措施,以防止意外事件发生;
GB/T18185一2014 g确定事件的危害度; h 估计产品失效的概率; i 提出建议
注，对于上述分析基本步骤中的g)及h),必要时可作简略 8.2.3分析结果报告 水文仪器可靠性的分析结果报告应包含以下内容 a提出产品分类失效模式清单,确定产品每个失效模式的重要性和危害度; D 列举最初单独发生而又引起严重效应的典型失效; e)在具备数据的前提下,对失效的重要性及发生的概率进行估计; 为设计、制造、维修及使用方提出建议 e 失效模式和效应分析结果被采纳的设计变更
8.3失效统计 8.3.1按失效的模式分类统计 对于一些失效故障)机理不太明确的产品,可根据失效的表现形式分类进行统计
8.3.2按失效的机理分类统计 对于失效机理非常明确的产品,可直接根据失效的内在物理、化学变化原因分类进行统计
8.3.3失效统计规则 可靠性试验的失效统计应按以下规则进行 a)试验中出现可靠性试验方案技术文件(或合同)规定的失效判据所列之一项时,均记一次失效; 试验中同时发生两个或两个以上的独立失效时,应逐个统计; b 试验中每发现并确认一次责任失效,均记一次失效
非责任性失效不记 c d) 试验中不得更换与失效无关部位的元器件,否则每发现一次记一次失效 试验中如出现反复失效,应采取有效措施后才能继续试验
反复失效中出现的每一种失效应 逐个统计 试验中因对受试产品施加了不适当的应力等级或因安装、测试操作不当等失误以及误判时,不 应计人失效 g)不连续试验中发现失效时刻不能准确确定时,应认为该次失效是上一次检测时发生的
8.4失效(故障)判据 8.4.1因下列原因所引起的误用性、偶然性、从属性或损耗性等非责任性失效,通常可判定为非关联失 效,并不计人可靠性计算 a)由使用方提供或指定生产厂家提供的产品或部件(含重要元器件等)产生独立失效而引起的产 品失效; b)由使用方提供的软件而引起的产品失效; 由使用不当或误操作引起的产品失效 C 有规定寿命期限的产品,超过寿命期限后而引起的产品失效; d 失效原因明显并易于纠正的失效，经使用方同意,在本批产品中全部采取纠正措施后可作为非 责任性失效处理
10
GB/T18185一2014 8.4.2因产品丧失规定功能或性能退化、参数漂移等引起的失效,属于间歇性、本质性、独立性或严重 性责任性失效,通常可判定为关联失效,必须计人产品可靠性计算
8.5结果评价(评估 8.5.1受试产品可靠性指标是否达到设计要求
8.5.2受试产品可靠性参数水平或试验数据统计,是否达到给定的点估计值或置信区间估计 8.5.3受试产品在规定的条件和使用期限内产生的责任性失效
8.5.4受试产品成功率的点估计和置信区间估计
8.6试验结果的判定 8.6.1接收与拒收 8.6.1.1当采用定时截尾试验方案时,若试验累计时间已到规定的截止时间,而发生的责任性失效总数 小于或等于试验方案判决标准规定的接收允许失效数时,则作接收判决;大于或等于规定的拒收失效数 时,则作拒收判决
若试验时间未到规定截止时间,而发生的责任失效已大于判决标准规定的拒收失效 数时,也应作拒收判决
8.6.1.2当采用序贯截尾试验方案时,应根据试验方案中的判决图进行判决
在判决图上按失效顺序 绘出反映试验过程的失效数与试验时间的阶梯曲线,当曲线穿过接收或拒收线时,可相应地作出接收或 拒收判决
8.6.1.3当采用全数试验方案时，一般与序贯截尾试验方案相同
当阶梯曲线达到边界线后,应是图形 沿着边界线延伸,或采用相近的概率比序贯试验以序贯试验方案的双线试验方案代替全数试验方案
8.6.2有条件接收 当受试产品失效机理清楚,改进措施经证实有效.且试验验证的产品可靠性水平与试验方案(或合 同)要求相差不大时,可按下列情况作为有条件接收: a)改进设计与工艺 b改进维修方式; c 改进操作方式
8.6.3现场实时拒收 受试产品在初检或试验过程中,如发现对操作维护人员造成危险或可能造成重大物资损失的失效
应立即终止现场试验,并且不管失效数的多少立即实时拒收
试验记录与报告 9.1要求 可靠性试验结束后,应提供可靠性试验报告和水文仪器现场使用故障统计表
格式见附录E和 附录F 9.2可靠性试验报告 9.2.1试验类别及方法 试验类别填写可靠性鉴定(测定)试验或可靠性验收(验证)试验 试验方法:填写定时截尾定数截尾或序贯截尾试验
11
GB/T18185一2014 9.2.2抽样方案 根据不同检验类别,填写统计抽样样本基数、受试产品数或抽样方案
g.2.3试验条件 根据产品的具体要求,填写产品的试验范围
9.2.4测试仪器 填写测试仪器和设备的名称、型号规格精度级别,计量检定周期等
9.2.5失效判据 填写失效数及判断依据 9.2.6数据分析 填写各种失效的分类、分级评估
可靠性指标计算 9.2.7 填写计算或估计出的产品平均无故障工作时间MTBF或可靠度R(1000)
9.2.8试验结论 判决产品的平均无故障工作时间MTBF或可靠度R(1000)的估计(及统计)结果,列出受试产品 在试验中暴露出来的问题
12
GB/T18185一2014 附 录A 规范性附录 可靠性设计程序及设计要求 A.1可靠性设计程序 A.1.1概述 水文仪器可靠性设计的基本任务是在现有技术水平条件下,从仪器的总体设计,元器件选用,电路 稳定性设计,机械结构及工艺设计,维修及安全设计等方面,采用各种措胞,在性能指标,功能成本、时 间,质量、体积等因素综合平衡下,实现既定的目标
A.1.2建立可靠性模型 A.1.2.1基本要求 为了对水文仪器的可靠性做出定量的分配,预计,评价,以及对可靠性设计进行分析,首先应建立可 靠性模型 可靠性模型的建立应在仪器设计阶段进行,并当产品设计,技术指标,环境要求,实验数据、工作模 式发生变更时,随时修改可靠性模型
可靠性模型分为基本可靠性模型和任务可靠性模型两类
对水文仪器而言,若仪器处于既无冗余. 又无替代工作模式的情况下,基本可靠性模型即可用来估计任务可靠性,构成仪器的所有设备,功能块 组成串联模型
当多台套设备组成系统,或虽为单台设备,但系统或设备中有冗余或替代工作模式的复 杂系统时,则可同时考虑基本可靠性模型和任务可靠性模型
A.1.2.2模型的内容 水文仪器的可靠性模型,包括可靠性框图和与之对应的数学模型
可靠性框图是仪器组成各单元从任务可靠性角度出发,表现其逻辑关系的方框图,即表示仪器在成 功完成任务时,所有单元之间的相互依赖关系
可靠性框图可用对应的数学模型加以描述 可靠性框图应能正确、清晰反应各个单元之间在可靠性功能上的联系,以及这些单元功能对仪器工 作的影响程度,以保证仪器完成其预期的功能 可靠性框图应能与仪器功能结构框图、原理框图相协调
可靠性框图数学模型的输人,输出应与仪 器分析模型的输人、输出相一致
A.1.2.3建立可靠性框图原则 水文仪器可靠性框图的建立应满足如下要求: 可靠性框图中的每一个方框都是能完成某一功能的功能块
根据仪器本身的复杂情况,功能 块可以是一台设备、一个单元电路、一个部件、一个元器件或一个零件
一般情况下,建立系统 可靠性框图时.可划分至设备
建立设备可靠性框图时可划分至功能级.特别重要的元器件、 零件,允许单独列出,以保证可靠性框图的简明、直观; 可靠性框图除特殊情况外,每一个方框发生的故障都是相互独立的,即任一个方框发生的故障 b 与其他方框是否出现故障无关; 13
GB/T18185一2014 可靠性框图描述的是各单元之间的可靠性逻辑关系,不涉及单元的复杂程度、工作环境的严酷 程度,以及工作时间长短等其他因素
A.1.2.4仪器可靠性框图结构 A.1.2.4.1概述 水文仪器的可靠性框图从基本可靠性出发均为串联系统
对有冗余或替代工作模式的设备或系统 从任务可靠性性出发,具有串并联混合系统的框图,但通过有关可靠性数学理论计算,并联部分将得以 简化,故水文仪器的可靠性框图最终为单一的串联系统
A.1.2.4.2典型的水文仪器功能框图 当水文仪器为单台设备时,典型的水文仪器功能框图如图A.1所示
传A 变换B 测量c 变换E 显示记录输出F 时钟p 图A.1典型的水文仪器功能框图 根据上述的功能框图,遵循建立可靠性框图的原则,典型的水文仪器可靠性框图如图A.2所示
R R, RA Re Rn RR 图A.2典型的水文仪器可靠性框图 而与之相对应的数学模型用式(A.1)表示 IR,(G) (A.1 R.= 式中: R.() 设备可靠度; 第i个单元可靠度
R(t 对各种不同单台套水文仪器均可参照上述可靠性框图形式,进行更为恰当将合理、明确、具体的划 分
对若干台设备组成的系统,可划分致单台设备,同样组成串联系统可靠性框图 A.1.2.4.3串并联混合系统可靠性框图的简化 系统可靠性框图及数学模型如下 纯并联系统可靠性框图如图A.3所示
a 1
GB/T18185一2014 R 刷 图A.3纯并联系统可靠性框图 其数学模型用式(A.2)表示: I[1一R,(G] R.(t=1一 A.2 式中: 设备可靠度; R.( 第i个单元可靠度
R, 串并联系统可靠性框图如图A.4所示
b R R 图A.4串并联系统可靠性框图 其数学模型用式(A.3)表示: R.(t=1一 A.3 -[几-IR,(o] 式中 设备可靠度; R.(t 第i个单元可靠度
R,() 并串联系统可靠性框图如图A.5所示
图A.5并串联系统可靠性框图 其数学模型用式(A.4)表示: R.()=I(1-[1一R,()]1) A.4 15
GB/T18185一2014 式中: R.() 设备可靠度; R.t 第i个单元可靠度
A.1.2.5水文仪器可靠性数学模型 若水文仪器可靠性模型为单一串联系统,则 可靠性模型的可靠度R.()等于各单元可靠度R()的乘积,见式(A.1)9 a b可靠性模型的失效率入.()等于各单元入，的和,按式(A.5)计算 入.(t)=a.( A.5 式中: 设备的总失效率; 入.(t 入( -第i个单元的失效率
若各单元失效分布服从指数分布,则仪器失效分布也服从指数分布,按式(A.6)计算 (A.6 R
=eA 式中: 设备可靠度; R
设备的失效率 设备的工作时间
注公式(AN .5、( A.6)说明,要提高系统设备的可靠度,可通过减少单元数目、降低单元失效率,缩短工作时间得以 实现
A.1.3可靠性指标的分配 A.1.3.1概述 可靠性分配是将可靠性指标或预计所能达到的指标值加以分解,科学合理地分配到规定的产品单 元
可靠性指标的分配应根据仪器可靠性框图进行划分,即每一个方框均应有相应的可靠性指标,使仪 器的可靠性指标得以保证
A.1.3.2加权因子 对水文仪器串联系统可靠性框图进行可靠性分配,基于如下条件 a 组成系统的各设备或组成设备的各功能块
其故障是相互独立的; b组成系统的各设备或组成设备的各功能块的失效率都是常数,即它们的寿命均服从指数分布
在机械类水文仪器中,某个零件的寿命可能符合对数、正态分布或威布尔分布,但作为其所在 功能块来讲,认为其寿命仍然服从指数分布; 系统(设备)的失效率为常数,且是各设备(功能块)失效率的加权和
由此,对由n(n>1)个单元组成串联系统而言,按式(A.7)计算 入.丁=习i (A.7 式中 系统要求执行任务时间,即任务周期 系统应具有失效率指标; -设备或功能块数目,即方框数 第i个设备或功能块在任务周期内的工作时间 16
GB/T18185一2014 分配给第i个设备或功能块的失效率
入， 为了科学合理地将总失效率指标分配到各设备或功能块,有必要引人加权因子C,,且有 0
GB/T18185一2014 重要程度
重要程度最高的单元赋值为1,重要程度最低的单元赋值为10,其余按重要程度取 1~10之间的整数 D 可维修程度
可用各功能块平均维修时间来确定评价系数,见表A.2; 根据仪器具体情况,还可增加技术成熟程度,可靠性改进潜力,元器件成熟程度,运行工作时间 等因素,来确定评价系数K 表A.1环境评价系数表 室内用仪器 室外用仪器 水下场合 船载仪器 车载仪器 高原场合 使用环境 E1 A3 B1 B2 D D2 E2 评价系数 l0 表A.2维修程度评价系数表 平均维修时间/h >24 >10 >0.5 0.5 维修程度评价系数 l0 A.1.4可靠性分析 可靠性分析通过对产品的各组成单元(元件或功能块)潜在的各种失效模式,及其对产品功能的影 响(效应),产生后果的危害程度进行分析,提出可能采取的预防改进措施,以提高产品的可靠性
可靠 性分析应贯穿于整个设计过程之中
水文仪器的可靠性分析具体方法见GB/T7826.
A.1.5可靠性预计 根据产品的零件、性能、工作环境及其相互关系的知识,推测该产品其将来的性能,这种技术称为可 靠性预计
可靠性预计的目的主要是从设计开始就采取各种措施,以保证系统达到所需的可靠性要求
应用 可靠性预计方法来推测产品可能达到的可靠性水平是产品的设计手段之一,可为设计决策提供产品可 靠性的相对度量
所以,水文仪器在研制设计过程中,均应进行可靠性预计
可靠性预计的具体程序和 方法见GB/T7827
A.1.6可靠性设计评审 可靠性设计评审的目的是审核设备设计阶段可靠性方案的合理性，一般在设计方案确定后进行
根 据产品的复杂程度,也可在设计不同阶段多次进行
可靠性设计评审的具体程序和方法见GB/T7828. A.1.7可靠性试验 在设计方案经过设计评审通过之后,方可试制样机,并进行样机阶段的性能试验和可靠性试验
可 靠性试验通常有环境试验、寿命试验,筛选试验,现场使用试验和鉴定试验
其中样机试制一般必须经 历环境试验与现场使用试验,而进行环境试验的方法应符合GB/T9359及有关产品标准等的规定;对 于批量生产的产品则应增加鉴定试验
对于有特殊要求(如合同,协议等)的产品,应根据其具体要求进行可靠性寿命试验(测定实验/验证 试验),具体内容见第7章的规定,有关试验要求及方法应符合GB/T5080.4一1985、GB/T5080.6和 GB/T5080.7一1986的规定
19
GB/T18185一2014 其他试验可视产品具体情况决定 A.2可靠性设计要求 总体设计 A.2.1 A.2.1.1水文仪器的设计指标、性能要求,应从实际需要出发,明确规定该仪器的测量范围、使用环境 条件、工作场合
A.2.1.2水文仪器的结构、线路、装配方式应简单
A.2.1.3尽量采用成熟的标准结构件和典型单元电路
尽量减少元器件规格品种,提高元器件复用 率,使元器件品种规格与数量比减少到最小程度 A.2.1.4对组成系统的设备,最大限度地选用成熟的、价格性能比高的标准设备,通用设备
A.2.1.5野外工作的水文仪器,尽可能不用交流电
使用交流电的仪器,一般应有辅助(备用)电源,并 在交流断电时,能自动或手动切换,保证仪器连续工作,且不丢失数据
使用直流电的仪器,应具备电源 反向保护功能
A.2.1.6在产品总体设计中除应考虑硬件的可靠性外,还应考虑软件的可靠性
A.2.1.7对仪器设备的总体设计方案必须进行可行性论证和可靠性预计,预计结果达不到可靠性指标 的,应修改总体方案或另选方案
A.2.2元器件的选用 元器件的选用应符合下列要求: a)选用优质、失效率低的元器件; b)选用集成度较高的,无需调试或少调试的元器件,尽量选用工业级集成电路芯片 野外工作的水文仪器应选用功耗较低的元器件; C D 避免或少用接插件、继电器、开关及旋转型电器零件
电器触点应有优良的镀覆层,具有一定 抗腐蚀能力 在脉冲状态下工作的元器件,应有较大的电流富余量,有足够的驱动能力和良好的频率特性; 恶劣环境条件下使用的水文仪器,应选择俯封性和肪潮性较好的元器件; f 根据产品具体情况,选择进行元器件的老化筛选
A.2.3机械零部件的设计要求 A.2.3.1水文仪器中的机械零部件,根据其在仪器中所起作用,推荐的可靠度如表A.3
表A.3机械零部件可靠度推荐值表 序号 情况 可靠度推荐值R(1000) 0.9999910.9999990 重要的机械零部件失效,将导致仪器完全不能工作 比较重要的机械零部件失效,将影响仪器测量精度 0.99910.99990 A.2.3.2 机械零部件设计中应充分考虑零件的疲劳,磨损、振动而造成的可靠性缺陷
A.2.3.3机械零部件材料的选用应尽量考虑材料的抗腐蚀、可加工性等因素
在采用工程塑料、橡胶 等作为材料时,还应考虑温度变化情况下,材料的老化、嵌件的内应力等影响可靠性的有关因素
A.2.3.4机械零件应确定合理的加工工艺,并有足够的工模具配合,保证零件加工一致性 心
GB/T18185一2014 A.2.4电路稳定性 水文仪器电路稳定性设计要求如下 电路应选用成熟的、器件手册推荐使用的,或经过实践证明可靠性高的电路,对电路的设计应 a 采取抗电源波动、防干扰等措施; 根据各自不同的工作场合,在温、湿度变化范围内,采取切实可行的措施,以确保电路工作的稳 b 定性,例如元器件的降额设计使用等; 产品的输人、输出端应具有防范雷电破坏和抗干扰措施; 产品的信号输出或数据的有线传输应采用合理的接地及仪器的屏敞、,滤波等槽施;无线传输应 遵照通讯规范要求; 对散发热量的产品应进行热设计 仪器电磁兼容性设计应从抑制干扰源、切断或减弱干扰的传递、提高仪器的抗干扰能力等方面 着手,采取屏蔽、滤波、接地、电路保护、合理的布局和布线等措施
A.2.5结构、工艺的可靠性设计 水文仪器的结构与工艺,应避免结构上的缺陷与加工工艺中的失误,其设计要求见GB/T15966、 GB/T18522.4的相关条款
A.2.6维修性、安全性设计 A.2.6.1维修性设计要求如下 a)结构简单、易拆、易装、易调、易换; b)尽量采用标准件,通用件 e)采用模块化设计
A.2.6.2水文仪器应进行安全性设计,其要求见GB18523 21
GB/T18185一2014 B 附 录 规范性附录 抽样方法 B.1适用范围 从科学抽样方法的角度出发,本附录内容规定不仅适用于水文仪器可靠测定及验证的抽样,而且也 适用于设计(生产)定型鉴定,批量生产中外购件、半成品及成品质量检验中的抽样 B.2目的 本附录规定了水文仪器可靠性抽样测定,验证考核应遵循的方法,同时也规定了批量生产过程中质 量抽样检验方案及其检索程序,使生产方和使用方在鉴定、验收产品的可靠性及其他质量水平时有比较 具体和统一的规范,以促进提高产品质量、节约检验费用
B.3抽样检验的基本原则 水文仪器抽样检验应符合GB/T13264一2008和GB/T2829一2002的有关规定,并遵循以下 原则: a)本标准规定采用技术抽样检验,不采用百分比抽样法; b -般采用一次抽样方案; 对于N<10的小批量,孤立批和研制鉴定生产的产品,在质量检验时,只要条件允许,推荐采 c 用全检; d》水文仪器总体上属于多品种、小批量,选择抽样方案时应适当考虑经济性， -般抽样检验的批量产品应由同型号,同等级,同种类,生产条件大体相同的产品组成 e 抽样的母体不得进行特殊处理及老炼 f 在本批(或周期)应制造的单位产品数量未达一半时,不得进行样品抽样; g h)抽样时,应从检查批中随机抽取,并应一次抽取全部数量,预计替换量应与样品一次抽取
B.4可靠性测定及验证试验中的抽样 验收试验的受试产品数量一般为每批受试产品中至少抽样三台,鉴定试验至少抽样两台
水文仪器可靠性验证试验的样品数量取决于生产批量大小和累积试验时间的长短，一般根据生产 批量大小,推荐的样品数见表B.1
表B.1推荐的样品数 批量范围 最佳样本大小 9~15 1625 22
GB/T18185一2014 表B.1(续 批量范围 最佳样本大小 26一50 18 51~90 20 91~150o 32 151一280 50 注，抽样时应加上预计替换的数量(I一2台)一次抽取 考虑到可靠性验证试验时间的要求(>30d),推荐水文仪器可靠性抽样的品数不宜过多
B.5批量生产中的抽样验收检验 目的及要求 B.5.1 检验目的是为了批量生产过程中检查外购件、半成品、成品的合格率,生产过程稳定的程度,以保证 产品的生产质量
验收检验的结果可以作为产品或生产过程合格与否的判定依据
在批量生产的验收检验中,根据需要可对外购件、半成品、成品可靠性的验证(及测定)试验,其抽样 数量应服从7.2.1的要求
B.5.2抽样方案的类型 水文仪器批量生产中的验收检验可采用以下三种类型 a)全检(即全部产品均逐一检验); b)按GB/T13264一2008规定抽样; 批量相对较大(N>250)或稳定生产多年的产品可按GB/T2828.1定期抽样检验 c) B,5.3依据GB/T13264一2008规定的一次抽样方案 规则 B.5.3.1 水文仪器批量生产中的抽样验收检验一般应采用一次抽样方案
B,5.3.2方案选择程序 抽样方案的选择应按以下步骤进行 规定P
和P值
要综合考虑生产能力、制造成本、质量要求、检验费和工时等因素,合理确 a 定P
和P值
b选择抽样方案
根据批量N、生产方风险质量P、和使用方风险质量尸,按本标准规定选择 孤立批或连续批抽样方案
B.5.3.3孤立批抽样方案 孤立批的抽样应按以下方法进行: 品类区分 1A类为单位产品的质量特性严重不符合规定或单位产品的重要特性不符合规定; 2)B类为单位产品的质量特性稍不符合规定或单位产品的一般特性不符合规定 23
GB/T18185一2014 b对于不同类(如A类、B类)的不合格品可以规定不同的P
和P值,如: 1对A类不合格品规定P,=8.4%,P=57%; 2)对B类不合格品规定P
=11%,尸=67%
根据批量N,从GB/T13264一2008中的表3,表4,表5中对应批量N为给定值的各列中寻 找与给定P
、P接近的P,、P值,则从该P、P值所在行的左端可得到所需样本大小,再结 合经济上的考虑后合理确定
示例参见C.1
B.5.3.4 连续批抽样方案 连续批的抽样应按以下方法进行: 对不同类的不合格品分别规定合格质量水平AQL; a b检查分正常检查和加严检查两种
除非另有规定,一般开始时应进行正常检查 确定正常检查一次抽样方案时,从GB/T13264一2008中的表3,表4,表5中按批量所在列查 找出一个不超过,并且最接近于AaL.%值的一个尸值,如果这个尸,值是在表了中找到的 则从该P
值所在行的左端可得到所需样本大小n
值,而合格判定数Ac=0;如果该P
值是 在表4中具有规定批量N的列中找到的,则仿上可得到所需的样本大小n，值,此时Ac=1 如果该P，值是在GB/T132642008表5中具有规定批量N的列中找到的,则仿上可得到 所需的样本大小n
值,此时Ac=2:; 与正常检查相应的加严检查一次抽样方案可由GB/T13264一2008中的表3和表4中得到 本标准不再重复 转移规则如下 从正常检查转移到加严检查;正常检查时,不超过连续五批有两批经初次检查(即不包括 再次提交检查的批)不合格,则从下一批起转到加严检查; 从加严检查转到正常检查;加严检查时,连续五批经初次检查合格,则从下一批起转回到 正常检查; 暂停检查;加严检查开始后,若不合格批数计到五批,则暂停按照本标准所进行的检查
3 只有当供货方确实采取了措施,使提交检查批达到或超过所规定的质量要求,则经主管部 门同意后,可恢复检查
示例参见c.2
B.5.3.5批量检验范围 B.5.3.5.1当10
GB/T18185一2014 AQL值; b)经验方法;参考类似产品的AQL值; c 试验方法;暂定一个AQL值,根据使用情况进行调整; d)估计方法:AQL值可选择为估计的过程平均或略小于它的值
B.6生产过程稳定性的周期检查 检验的目的用于判断生产厂能否成批制造符合规定质量要求的产品,或者为了判断生产厂在生产 定型检查通过后能否继续保持成批制造符合规定质量要求的产品,所以它可以用于生产定型检查、定期 的盟式试脸或其他需要的类似试验
一般能稳定生产多年或一次(或数次)批量较大(N>20的产品 可进行该项试验
周期检查应包括不经常进行的那些试验项目,如环境试验,机械环境试验(振动、冲击、碰撞)等,可 靠性测定及验证试验,如无特殊情况则可不再进行
周期检查的结果可以作为生产过程稳定性是否符 合规定要求的依据 水文仪器的周期检查一般使用GB/T2829-2002中判别水平】的一次抽样方案
特殊情况也可 使用判别水平I的一次抽样方案
检查前,应按GB/T28292002中制定的抽样检验方案和实施细则 进行选择及程序操作
25
GB/T18185一2014 附 录 C 资料性附录 抽样方案示例 C.1孤立批抽样方案 例;某产品批量N=50,规定P,=10%、P=60%,求一次抽样方案
解;从GB/T13264一2008中的表3的N=50的列中查找时,没有找到与抽样方案的P，和P值 比较接近的规定值,所以,接着在GB/T13264一2008表4中再找
在GB/T13264一2008表4中 P,=8.4%和P=57%分别与规定值P，=10%、P=60%比较接近,这时相应的抽样方案为n=5、 Ac=1
如果从经济上考虑认为n
可再小些,不妨规定P
=11%和P=67%.这样抽样方案n
=4. Ac=1
c.2连续批抽样方案 例;设有一系列连续批交付验收,批量为30件,生产方与使用方共同商定的AQL=1.0,要选取正 常检查一次拙样方案
解由GB/T13264一2008中的表3表5可见,当N=30时,最接近又不超过规定的AQL%一 1.0%的P
值恰好为1.0%,此值是在GB/T13264一2008表3中查得的
所以选取n=5,Ac=0作 为正常检查一次抽样方案
26
GB/T18185一2014 附 录D 资料性附录 可靠性估计及验证方法示例 D.1点估计法示例 例;已知某种型号产品的寿命服从指数分布,从一批产品中随机抽取10只进行无替换定数截尾寿 命试验,试验到有5只产品失效时为止,得到失效时间为: 1=50h,l=75h,l=125h,l=250h,
=300h 试求该种产品的平均寿命0,失效率入,以及当1=40h时的可靠度R(40)和可靠度为85%的可靠 寿命1(0.85)的点估计值
解;总试验时间 T=50+75十125十250+300+(10-5)X300=2300(h) 平均寿命0的点估计值 2300 0= 460(h 失效率的点估计值 =2.174×10-/h 一卡-2m 3 在40h时的可靠度R(40)的点估计值 R(40)=e-10=e-40/460=0,917 可靠度R为85%的可靠寿命1(0.85)的点估计值 (0.85)=0ln=460(一ln0.85)=74.76(h) MTBF的估计值 MTBF =46o(h) 2.174×10 D.2 区间估计法示例 例;根据示例D.1进行的无替换定数截尾试验结果,试求该产品的平均寿命0的双侧和单侧置信 限,置信水平为90%
解;已知总试验时间T=2300h,失效数r=5,置信水平1一a=0.90,由GB/T4086.2一1983查X" 分布的分位数表可得 Xia(I0)=3.94.Xx.(I0)=18.31,X(10)=15.98 根据该标准公式可得到0的双侧和单侧置信区间为 2×23004600 双侧置信下限- -251.2(h) 二
2(2r 5(10 18.31 2T 2×2300 4600 o 双侧置信上限 1167.5(h) 2r ,(10 3.94 微 2T 2×23004600 S 单侧置信下限 287.9(h 2F 15.98 Z(I0 27
水文仪器可靠性技术要求GB/T18185-2014：保障水文监测数据准确的重要标准
水文监测是对地表水资源进行调查和评价的基础工作之一。水文仪器作为水文监测中的重要工具，其可靠性直接影响到监测数据的准确性和可靠性。
GB/T18185-2014标准规定了水文仪器的可靠性技术要求，主要包括以下方面：
- 总体要求。水文仪器应具有稳定、精确、可靠的性能，并能满足实际使用要求。
- 环境要求。水文仪器应能适应各种环境条件下的使用要求，例如温度、湿度、震动等。
- 电磁兼容性要求。水文仪器应具有一定的抗干扰能力，以防止电磁干扰对监测数据的影响。
- 可靠性指标要求。水文仪器的可靠性指标应满足相关国际和国家标准的要求，如平均无故障时间、故障率等。
水文仪器可靠性技术要求的实施，对于保障水文监测数据的准确性和可靠性具有重要意义。同时，水文仪器的可靠性还需要在日常维护和管理中得到保障。例如，对水文仪器进行定期检修、校验和维护，及时更换损坏的零部件等。
总之，水文仪器可靠性技术要求是保证水文监测数据准确、可靠的重要标准。希望各相关部门和企业在水文监测工作中，注重水文仪器的可靠性技术要求，并加强日常维护和管理，提高水文监测数据的质量。
