[發明專利]一種基于擴展FMECA和故障傳播圖的單粒子故障發生概率計算方法

在審

• 申請號: 202110028127.4
• 申請日: 2021-01-05
• 公開（公告）號: CN112782549A
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 黃姣英;劉基強;高成;王自力
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26;G01R31/265;G06F30/25
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• 代理人: 暫無信息

一種基于擴展FMECA和故障傳播圖的單粒子故障發生概率計算方法，它有五大步驟：一、機載電子設備系統組成分析以及單粒子故障模式影響分析；二、確定FMECA參數計算方法，構建傳統的FMECA表格；三、將傳統FMECA表中的“故障原因”擴展為“故障原因”和“故障原因貢獻率”兩項，構建機載電子設備受單粒子效應影響的擴展FMECA表格；四、基于建立的擴展FMECA表格，構建機載電子設備故障傳播圖；五、基于故障傳播圖，通過逐層推導，分析各底層單粒子故障模式的發生概率。本發明的目的是為了提供一種基于擴展FMECA和故障傳播圖的機載電子設備單粒子故障發生概率計算方法，在無法開展中子單粒子輻照試驗時，它可以有效地計算底層單粒子故障發生概率，可為機載電子設備單粒子效應分析提供一種思路。

(一)技術領域：

本發明涉及一種單粒子故障發生概率計算方法，尤其涉及一種基于擴展FMECA和故障傳播圖的單粒子故障發生概率計算方法，屬于機載電子設備可靠性分析領域。

(二)背景技術

中子單粒子效應(Neutron Single Event Effect,NSEE)指大氣中的高能中子入射到半導體內，引起器件發生各種擾動和損傷現象。飛行器在臨近空間航行會遇到非常惡劣的大氣輻射環境，使得機載電子設備出現存儲數據錯誤、器件功能異常及系統死機等故障，在大氣輻射環境當中對機載電子設備影響最大的因素就是大氣高能中子。NSEE嚴重影響了機載電子設備的穩定性、維修性、工作壽命、可靠性等。目前，定量分析中子單粒子故障模式發生概率，通常采用單粒子地面模擬試驗的方法，通過開展中子單粒子輻射試驗，統計每種故障模式的發生次數，確定單粒子故障模式的發生概率。但是當前中子地面模擬試驗，普遍面對試驗機時稀缺(尤其是效果最好的散裂中子，世界僅有四大中子源，我國今年剛剛建成)和價格高昂的問題，導致截面數據十分有限，定量評估中子單粒子故障更加困難。

傳統的故障模式影響及危害性分析(Failure Mode Effect and CriticalityAnalysis，FMECA)的定量方法主要有危害性矩陣法和風險優先系數(Risk PriorityNumber，RPN)法，危害性矩陣法用于航空、航天等軍工領域，風險優先系數法用于汽車等民用工業領域，基本思想都是綜合考慮故障可能性及嚴重程度的影響，對故障模式進行排序，找出更重要的故障模式。FMECA是一種自底向上的歸納分析方法，其特點從原因(單元故障)向結果(整體故障)進行分析。

由于傳統的FMECA方法存在主觀性強、只能定性分析、無法計算客觀結果準確定位系統薄弱環節等問題。過去幾十年中，很多研究學者對傳統的FMECA進行了擴展與改進，將模糊理論引入到傳統的FMECA中，建立模糊評價矩陣，對部件重要度進行排序，確定了系統的潛在故障源，極大的擴充了FMECA的應用領域。

本專利提出一種基于擴展FMECA和故障傳播圖相結合的單粒子故障發生概率計算方法，在傳統的FMECA表格中擴展“故障原因”為“故障原因”以及“原因故障貢獻率”兩列，利用故障模式之間定性或者定量傳遞關系，建立機載電子設備系統的故障傳播圖，通過逐層推導得到底層故障的發生概率，可為機載電子設備單粒子效應分析提供一種思路。

(三)發明內容：

1.目的：

本發明的目的是為了提供一種基于擴展FMECA和故障傳播圖的機載電子設備單粒子故障發生概率計算方法，在無法開展中子單粒子輻照試驗時，它可以計算底層單粒子故障發生概率，可為機載電子設備單粒子效應分析提供一種思路。

2.技術方案：

本發明提出一種基于擴展FMECA和故障傳播圖的單粒子故障發生概率計算方法，它包括以下步驟：

步驟一：機載電子設備系統組成分析以及單粒子故障模式影響分析。機載電子設備系統組成分析包括功能分析、結構特性分析和單粒子效應敏感器件分析，在系統組成分析的基礎上，進行單粒子故障模式影響分析；