电子测量仪器设计余量与模拟误用试验

电子测量仪器设计余量与模拟误用试验

国家标准 GB/T13166一2018 代替GB/T13166一1991 电子测量仪器设计余量与模拟误用试验 Designmarginandabusetestsforelectronmicmeasuringinstrument 2018-06-07发布 2019-01-01实施 国家市场监督管理总局 发布 币国国家标准化管理委员会国家标准
GB/13166一2018 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/T13166一1991《电子测量仪器设计余量与模拟误用试验》. 本标准与GB/T13166一1991相比,除编辑性修改外主要技术变化如下 删除了试验目的见1991年版的第2章):; -增加了规范性引用文件(见第2章) -删除了试验要求(见1991年版的第3章); 增加了术语和定义(见第3章); -删除了程序(见1991年版的第4章); 增加了仪器的三级指标(见4.l.l); 增加了仪器设计余量内容(见4.1.2) 增加了仪器参数和指标确定(见4.1.3), 增加了仪器余量设计方案(见4.2) 增加了软件工程化设计(见4.2.4) 增加了设计验证(见4.3); 增加了模拟误用见第5章). 增加了资料性附录“设计余量试验示例”和“模拟误用及预防槽施示例”见附录A和附录B) 请注意本文件的某些内容可能涉及专利 本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任 本标准由全国电子测量仪器标准化技术委员会(sAc/Tc153)归口 本标准起草单位;工业和信息化部电子工业标准化研究院、苏州市质量技术监督综合检验检测中 心、电子科技集团公司第4研究所 本标准主要起草人;黄英华,宋敏、曹玲、江岩 本标准所代替标准的历次版本发布情况为 GB/T131661991
GB/T13166一2018 电子测量仪器设计余量与模拟误用试验 范围 本标准规定了电子测量仪器(以下简称仪器)新产品在设计时应进行的设计余量与模拟误用试验 本标准适用于所有环境组别的电子测量仪器 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 GB4824工业、科学和医疗(ISM)射频设备骚扰特性限值和测量方法 GB/T6587电子测量仪器通用规范 GB/T17626.2电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验 GB/T17626.3电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验 GB/T17626.4电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群骚扰抗扰度试验 GB/T17626.6电磁兼容试验和测量技术射频场感应的传导骚扰抗扰度试验 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件 3.1 设计余量designmarginm 在设计时对产品的关键参数保留的裕度,其中包括安全因素和性能因素 3.2 模拟误用abuse 使用者不按照操作规程进行的,可能会对仪器性能和指标造成影响,严重时甚至会损坏仪器和被测 件甚至对人身造成伤害的操作 设计余量 4.1通则 4.1.1仪器的三级指标 仪器设计阶段的指标分为合同指标,内控指标和调试指标三个等级 41.2仪器设计余量内容 仪器正式设计之前,应对目标仪器的全寿命周期中规定的环境条件与应力变量做全面分析并科学 地制定足够的设计余量,将设计余量与最优系统效能、电磁兼容性、安全性、易生产性等要求综合权衡以 确定合理的设计方案 设计方案应包含以下内容
GB/T13166一2018 电路余量设计情况,采取的措施及预期的效果,主要包括降额设计、冗余设计、电磁兼容性设 a 计,防震设计,防误操作及安全设计等; 结构余量设计情况,采取的措施及预期的效果,主要包括热设计、电磁兼容性设计、防震设 b 计等 环境适应性设计情况,采取的措施及预期的效果; 软件工程化考虑; d 按照用户要求对待试仪器选择关健变量,按照GB/T6587中环境适应性和电磁兼容性试验项 目的要求制定余量设计验证试验程序 4.1.3仪器参数和指标确定 4.1.3.1合同指标 用户与研制方按照以下步骤确定仪器性能指标及环境适应性合同指标 研制方对初步确定的仪器性能指标及环境适应性合同指标进行论证; a 用户与研制方协商确定最终的仪器性能及环境适应性的使用参数和使用指标 b) 用户与研制方协商,并根据规定的参数及其量值转换模型将性能指标及环境适应性的使用参 c 数和使用指标转换为合同参数和合同指标 4.1.3.2内控指标 研制方根据规定的合同参数和合同指标转换为内控参数和内控指标,内控指标要严于合同指标 4.1.3.3调试指标 研制方根据规定的参数及其量值转换模型将性能指标及环境适应性的内控参数和内控指标转换为 调试参数和调试指标,调试指标要严于或等同于内控指标,是三级指标中最严一级 4.1.3.4边界条件和组合条件 用户与研制方协商,并根据合同参数和合同指标,确定仪器性能指标及环境适应性合格判据的边界 条件和组合条件 4.2仪器余量设计方案 4.2.1元器件降额设计 降低元器件在电路中所承受的温度应力和电应力 最佳的降额应处于或低于电应力、温度应力所 对应的可靠性曲线拐点附近的区域,并根据产品的不同应用,确定降额等级 降额不仅要考虑稳态,还 要考虑到电路中可能出现的瞬时过载及动态电应力 4.2.2机械和结构部件降额设计 找出应力和强度的最佳匹配,得到预想的设计值,使仪器在满足应力和强度要求下,其重量,成本和 材料的可用性等方面获得最好的效果 4.2.3环境适应性设计 环境适应性设计应满足研制方内控指标要求,至少包括高/低温设计,振动/冲击设计电磁兼容 设计
GB/13166一2018 4.2.4软件工程化设计 研制方应进行软件工程化设计 4.2.5冗余设计 以下情况下应进行冗余设计 当用户有要求时; a b) 当用户没有要求但产品的可靠性在采用其他技术(例如降额、简化电路和采用更可靠的元器件 等)仍不能达到要求时 4.3设计验证 4.3.1通则 用于发现由于元器件、工艺和设计缺陷或其他原因引起的早期失效,应根据余量设计要求对仪器反 复试验,以便得到产品的工作极限,发现设计阶段潜在的薄弱环节和元器件 设计余量试验示例参见 附录A 4.3.2高/低温试验 4.3.2.1贮存温度试验 仪器按照余量设计验证试验程序的要求进行贮存温度试验后,应符合规定的性能特性要求,其中贮 存温度每次试验可按照程序规定的步进幅度增减,例如,每次步进5,最高、最低贮存温度应在试验程 序中规定 4.3.2.2工作温度试验 仪器按照余量设计验证试验程序的要求进行工作温度试验后,应符合规定的性能特性要求,其中工 作温度每次试验可按照程序规定的步进幅度增减,例如,每次步进5C,最高、最低工作温度不超过用户 合同要求的贮存温度 4.3.2.3湿热试验 仪器按照余量设计验证试验程序的要求在高温下进行湿度试验后,应符合规定的性能特性要求,其 中相对湿度每次试验可按照程序规定的步进幅度递增,例如,每次步进5%RH,最高可达到饱和湿度 4.3.3振动和冲击试验 4.3.3.1振动试验 符合GB/T6587中相关振动的要求,其中频率,振幅、每轴循环时间、每轴共振保持时间四项条件 的极限值应按照程序规定进行延展,并在试验程序中规定最大极限值 43.3.2功能冲击试验 符合GB/T6587中相关功能冲击试验的要求,其中峰值冲击值应按照程序规定的步进幅度递增， 最大峰值应在试验程序中规定 4.3.4电磁兼容试验 电磁辐射骚扰指标应符合GB4824要求,电磁辐射抗扰度应按照GB/T17626.3,GB/T17626.4
GB/T13166一2018 GB/T17626.6的规定,每次试验提高一个试验等级,直至符合内控指标要求;静电放电抗扰度试验应按 照GB/T17626.2的规定,每次试验提高一个试验等级,测至内控指标要求 5 模拟误用 5.1模拟误用的识别与分析 应预测模拟误用并识别与分析由于人为误差引起的仪器性能下降、仪器损坏或人身伤害 分析步 骤如下: 记录并分析系统故障,每次处理一个故障; a) b 列出并分析与每个故障有关的人的操作; 分类并估算相应的差错概率 c 5.2模拟误用类型 仪器安装、使用、搬运中可能出现的模拟误用类型,包括遗漏了必要操作步骤及增加了多余的操作 步骤,颠倒了操作次序等 以下为典型示例,但不仅仅局限于以下示例,其中a)f)为安装不当可能产 生的误用类型;g)o)为使用不当可能发生的误用类型;p)s)为搬运、贮存不当可能存在的误用类型: 在机柜等狭窄空间内工作,没有适当的排风设施 a 输人信号与信号接线端规定的信号不一致; b 电源接地不良或接线错误; d 接人错误的电源; 未采取防静电措施; 错误的连接电缆和转接器 仪器输人端口输人信号功率大于最大安全输人功率; g 仪器输人端、输出端输人大的直流信号 删除出厂数据文件; 按键误置 电流表误用为电压表; 输人过强的光功率或在未开电源的情况下输人光功率 光探测器的光敏面污染; m 熔断器型号错误; n 电源负载短路 o 搬运过程中跌落; p 贮存在高温、高湿环境下; g 露天摆放; 野蛮装卸 S 模拟误用及预防措施示例参见附录B 5.3预防措施设计 应在设计时考虑减少模拟误用的发生,采用预防措施进行设计 所设计产品的预期使用、操作和维护人员的技能应以普通技能人员水平考虑; a b) 人机接口、产品内部接口、产品外部接口,应标记清晰,产品的操作应简单,减少人为差错; 对易于发生的模拟误用如印制板连接器应设防误插定位卡,相邻连接器应有防误插装置或采 用不同规格的连接器;
GB/T13166一2018 ) 对于无法设置防误用装置的部分应设有明显警示标识 e 应采用人体工程学设计,仪器操作与使用者的生理特点和行为习惯相吻合 fD 应采用自保护与容错设计; 应采用相关功能监控电路设计 8 5.4预防措施及效果评估 应对已采取的预防措施及效果进行评估
GB/T13166一2018 附 录 A 资料性附录) 设计余量试验示例 设计余量试验示例见表A.1 表A.1设计余量试验示例 类型 试验变量 试验条件 可接受结果 实际结果 加于欧姆表的电压 2kQ,220,50Hz,10min 不损坏 未损坏 功能余量 输人过载 在1V量程上,加100V,5min 不损坏 未损坏 调至13V 指示值 指示值: 9,95V10,05V 9.96V 外输人为10.00V “15V”内部电源 调至17V 指示值: 指示值: 外输人为10,00V 9.95V10.05V 10.06V 电参数余量 4V~6V 失真一50dB “5V”供电 失真一55dB 内部工作时钟5MHz 工作正常， 工作正常， 4MHz6MHa 额定值) 满足要求 满足要求 环境温度 环境温度50C,连续工作4h 不损坏 未损坏 环境温度 环境温度一10C,连续工作4h 不损坏 未损坏 频率5Hz55Hz 环境适应性 正弦振动试验 不损坏 未损坏 余量 位移幅值0.33mm 4kV接触放电 工作正常， 工作正常， 静电放电抗扰度 满足要求 满足要求 8kV空气放电
GB/13166一2018 附录 B 资料性附录 模拟误用及预防措施示例 模拟误用及预防措施示例见表B.1 表B.1模拟误用及预防措施示例 类型 模拟误用 预防措施 在机柜等狭窄空间内工作,没有适当的排风设施 结构设计改善 输人信号与信号接线端规定的信号不一致 增加明显警示标识或防护装置 电源接地不良或接线错谈 使用前检直t 安装 不当 接人错误的电源 使用前检查 未采取防静电措施 使用前检查 错误的连接电缆和转接器 设置防误差装置 仪器输人端口输人信号功率大于最大安全输人功率 增加明显警示标识或防护装置 增加明显警示标识或防护装置; 仪器输人,输出端输人大的直流信号 在输人、输出端增加隔直保护电路 删除出厂数据文件 软件中设置防误删除机制和备份 按键误置 结构设计改善 使用 不当 电流表误用为电压表 使用前检在 输人过强的光功率或在未开电源的情况下输人光功率 增加明显警示标识或防护装置 光探测器的光敏面污染 增加明显警示标识或防护装置 熔断器型号错误 使用前检查 电源负载短路 增加明显警示标识或防护装置 搬运过程中跌落 增加明显警示标识或防护装置 搬运、 增加明显警示标识或防护装置 贮存在高温、高湿环境下 贮存 露天摆放 增加明显警示标识或防护装置 不当 野蛮装卸 增加明显警示标识或防护装置

电子测量仪器设计余量与模拟误用试验GB/T13166-2018

电子测量仪器在使用过程中可能会受到各种因素的干扰，如温度、湿度、电磁干扰等，因此，在仪器设计时需要考虑这些因素对仪器的影响。其中一个重要的考虑因素就是余量。

余量是指测量系统能够承受的最大量程与实际测量范围之间的差值。在设计仪器时，应该根据测量范围和精度要求确定合适的余量，以确保在正常使用情况下不会超出测量范围。

另外，在设计过程中还应该考虑模拟误用试验。模拟误用试验是指对仪器进行人为误用测试，以评估其在异常操作情况下的可靠性和安全性。GB/T13166-2018标准中规定了模拟误用试验的方法和要求。

根据该标准，模拟误用试验应该包括以下几个方面：电源输入异常、信号输入异常、控制输入异常、机械损坏等。通过对这些异常情况下的测试，可以评估仪器在实际使用中的可靠性和安全性。

总之，电子测量仪器的设计必须考虑余量和误用等因素，以确保其可靠性、稳定性和安全性。GB/T13166-2018标准提供了相应的测试方法和要求，对于仪器设计和评估都具有重要意义。

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