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第1章 光电系统环境工程基础 1

1.1 装备环境适应性低的主要原因 1

1.2 装备环境工程基本概念 2

1.3 装备环境工程的一般要求 4

1.4 装备环境剪裁 6

1.4.1 剪裁的含义 6

1.4.2 剪裁的原则与目的 6

1.4.3 剪裁的层次 6

1.4.4 剪裁的对象与时机 7

1.4.5 剪裁步骤 7

1.4.6 寿命期环境剖面的确定 8

1.4.7 环境数据的获取 10

1.4.8 环境适应性设计与试验准则 11

1.4.9 环境试验项目 14

1.4.10 环境试验顺序 16

1.4.11 环境试验量值 18

1.5 环境试验与可靠性试验的区别和关系 19

1.6 使用环境、试验环境及其折合因子 22

1.6.1 两种环境下的性能、可靠性差别的原因分析 22

1.6.2 可靠性的环境折合因子 22

本章小结 24

习题 24

第2章 光电系统可靠性基础 26

2.1 可靠性问题的提出及其相关分析 26

2.1.1 可靠性问题的提出 26

2.1.2 可靠性理论的三个独立学科 27

2.1.3 可靠性与相关特性的关系 28

2.1.4 故障与失效 30

2.1.5 复杂系统可靠性的特点 31

2.2 国内外可靠性工程技术发展特点分析 31

2.2.1 国外可靠性工程技术发展概览 31

2.2.2 美国可靠性工程的发展与特点 32

2.2.3 俄罗斯可靠性工程的特点 33

2.2.4 国内环境与可靠性工程的发展 35

2.2.5 国内外对光电系统可靠性的研究 35

2.3 什么是光电系统可靠性 36

2.4 固有可靠性、使用可靠性及性能可靠性 38

2.5 可靠性经济效益研究 39

2.6 可靠性常用概率分布函数 39

2.7 可靠性的主要数量特征 44

2.7.1 用概率统计近似法描述可靠性数量特征 45

2.7.2 概率分布与可靠性数量特征的描述 53

2.8 光电系统可靠性分布函数 54

2.9 复杂光电系统模糊可靠度分析 55

2.9.1 隶属函数的确定 56

2.9.2 模糊可靠度 57

2.9.3 光电系统的模糊可靠度 59

本章小结 62

习题 62

第3章 环境对系统可靠性的影响与抗恶劣环境设计 63

3.1 环境因素对系统可靠性的影响 63

3.1.1 单一环境因素对系统的影响 63

3.1.2 复合环境因素及其影响 65

3.2 环境因素对光学系统的影响 68

3.2.1 环境因素对光学系统的影响 68

3.2.2 光学系统生雾的原因和防止方法 69

3.2.3 光学零件的腐蚀与防腐 74

3.2.4 温度变化对光学系统影响的数学模型分析与解决措施 75

3.3 海上自然环境及其影响分析 78

3.3.1 高温和高湿 78

3.3.2 盐雾 78

3.3.3 霉菌 80

3.3.4 风和雨 80

3.3.5 太阳辐射与温度 80

3.3.6 海浪及涌 81

3.3.7 南海与其他三大海域的环境参数比较 81

3.4 海洋船舶光电装备抗恶劣环境要求 82

3.5 抗海洋恶劣环境设计 85

3.5.1 抗恶劣环境技术 85

3.5.2 三防设计总体方法 86

3.5.3 不同材料的环境防护性能比较 87

3.5.4 密封性设计 89

3.5.5 热设计 90

3.5.6 防冲击和耐振设计 94

3.5.7 电磁兼容设计与电磁辐射防护 97

3.5.8 抗核辐射和宇宙辐射设计 97

3.5.9 安全性设计 98

3.5.10 环境防护与环境控制技术 99

本章小结 100

习题 100

第4章 环境对光电系统性能的影响 101

4.1 舰船动态环境对电视跟踪器成像质量的影响及对策分析 101

4.1.1 CCD成像质量的评价标准 101

4.1.2 目标运动的调制传递函数模型 102

4.1.3 对策分析 103

4.2 舰船动态环境对红外成像跟踪系统成像质量的影响及对策分析 104

4.2.1 舰船动态环境对红外成像跟踪系统成像质量的影响 104

4.2.2 对策分析 105

4.3 目标运动及动态跟踪状态对激光测距的影响及对策分析 106

4.3.1 调整精度对激光接收概率的影响 106

4.3.2 跟踪误差对激光击中目标概率的影响 106

4.3.3 其他影响因素与对策分析 107

4.4 舰船光电跟踪系统的动态性能分析 108

4.5 大气环境对红外辐射传输的影响分析 111

4.5.1 大气的组成及吸收作用 111

4.5.2 大气中辐射衰减的物理基础 112

4.5.3 气象能见度与大气透射性能 112

4.5.4 与气象条件有关的衰减 113

本章小结 113

习题 114

第5章 光电系统可靠性设计 115

5.1 系统可靠性指标分析与论证 115

5.1.1 系统可靠性指标的现状及存在问题 115

5.1.2 MTBF指标各种量值的相应关系与确定方法 116

5.1.3 可靠性指标与可靠性验收（鉴定）试验中参数的关系 118

5.1.4 可靠性指标的确定准则及确定程序 119

5.1.5 可靠性指标论证 120

5.1.6 合同指标与使用指标的转换 121

5.2 可靠性结构模型与数学模型 121

5.2.1 总体可靠性模型建立的前提 122

5.2.2 建立系统可靠性模型的步骤 124

5.2.3 光电系统任务可靠性的计算程序 124

5.2.4 建立光电系统任务可靠性模型时的注意事项 124

5.2.5 可靠性结构模型的建立 127

5.2.6 可靠性数学模型 129

5.3 系统可靠性预计 139

5.3.1 可靠性预计注意事项 140

5.3.2 可靠性预计方法 141

5.3.3 可靠性预计的局限性 147

5.4 系统可靠性分配 148

5.4.1 可靠性分配的总体方法、基本原则和注意事项 148

5.4.2 可靠性分配和可靠性预计的关系 149

5.4.3 可靠性分配方法 150

5.4.4 分配方法选择与分配过程 158

5.5 光电系统可靠性预计与分配综合分析 159

5.5.1 光电系统简易可靠性预计与可靠性分配示例 159

5.5.2 复杂光电系统可靠性预计与可靠性分配综合分析 164

5.6 故障模式、影响及危害度分析 166

5.6.1 FMECA方法 167

5.6.2 FMECA分析程序 171

5.6.3 FMECA在光电系统应用中存在的问题 172

5.6.4 光电系统故障模式分析 173

5.6.5 在系统研制中推广FMECA技术的建议 174

5.7 提高系统可靠性的其他设计措施 175

本章小结 177

习题 177

第6章 光电系统可靠性增长与可靠性管理 178

6.1 光电系统研制阶段可靠性增长分析 178

6.1.1 趋势检验方法 179

6.1.2 Duane模型 180

6.1.3 AMSAA模型 182

6.1.4 AMSAA-BISE模型 184

6.1.5 在拒绝AMSAA或AMSAA-BISE模型时的情况 186

6.1.6 可靠性增长模型的应用步骤 186

6.2 光电系统可靠性增长管理 187

6.2.1 可靠性增长管理的关键参数 188

6.2.2 可靠性增长规划管理 190

6.2.3 可靠性理想增长曲线、绘制及其管理 191

6.2.4 可靠性计划增长曲线 193

6.2.5 跟踪增长曲线与预测增长曲线 193

6.3 光电系统使用状态可靠性增长 194

6.3.1 国内外可靠性增长技术现状 194

6.3.2 光电系统使用状态可靠性增长工作分析 195

6.3.3 光电系统使用状态可靠性增长管理 197

6.3.4 改进与可靠性增长 197

6.3.5 可靠性外场数据处理研究 198

6.3.6 可靠性增长的经验与启示 201

6.4 光电系统可靠性管理 203

6.4.1 可靠性管理的重要性与内涵 203

6.4.2 可靠性管理的特点 203

6.4.3 可靠性管理中值得注意的几个问题 204

本章小结 204

习题 205

第7章 光电系统环境应力筛选与可靠性保证试验 206

7.1 环境应力筛选原理 206

7.2 环境应力筛选与有关工作的关系 208

7.2.1 环境应力筛选与环境试验 208

7.2.2 环境应力筛选与可靠性增长 208

7.2.3 环境应力筛选与可靠性统计试验 208

7.2.4 环境应力筛选与生产验收 208

7.3 筛选用典型环境应力 209

7.3.1 筛选度与故障率的计算 209

7.3.2 多种应力的筛选效果比较 211

7.3.3 试验用筛选应力的确定准则 211

7.4 可靠性保证试验 212

7.4.1 定量环境应力筛选的无故障检验试验 212

7.4.2 可靠性保证试验方法 212

7.5 试验方案举例 213

7.6 环境应力筛选大纲 214

7.6.1 筛选大纲的内容 214

7.6.2 ESS大纲设计基本原则 214

7.6.3 筛选等级的选择 215

7.6.4 组件级筛选的优缺点 215

7.6.5 单元级以上（含单元级）筛选的优缺点 216

7.6.6 筛选等级的权衡 216

7.6.7 基线筛选方案 216

7.7 环境应力筛选的抽样和简化 217

7.7.1 简化的概念 217

7.7.2 简化方案的选择 217

7.8 光电器件环境应力筛选 218

7.8.1 一般要求 218

7.8.2 详细要求 219

7.9 其他 222

本章小结 222

习题 223

第8章 光电系统环境试验 224

8.1 环境试验的种类和应用 224

8.2 环境试验的顺序 226

8.3 一般试验程序 226

8.4 试验及检验规则 227

8.4.1 产品的提交 227

8.4.2 检验中的维护 227

8.4.3 检验中断处理 227

8.5 复杂光电产品检验方案的选择 228

8.5.1 全数检验与抽样检验的特点 228

8.5.2 复杂光电产品检验方案的选择 229

8.5.3 需注意的几个问题 229

8.6 温度试验 230

8.6.1 温度试验类别 230

8.6.2 温度试验的目的、条件及方法 230

8.6.3 三项标准的应用与局限性 231

8.6.4 发展动向 231

8.6.5 其他标准规定的高低温试验 232

8.7 湿热试验 233

8.8 振动试验 233

8.9 颠震试验 234

8.10 冲击试验 234

8.11 霉菌试验 235

8.12 盐雾试验 235

8.13 外壳防水试验 235

8.14 太阳辐射试验 236

8.15 其他试验 236

本章小结 238

习题 238

第9章 光电系统可靠性鉴定试验 239

9.1 可靠性试验概述 239

9.1.1 可靠性试验的分类 239

9.1.2 可靠性试验的特性 240

9.1.3 各种可靠性试验用的环境条件比较 241

9.1.4 可靠性试验的重点 241

9.1.5 可靠性试验的总目标及其要素 242

9.1.6 可靠性试验与相关试验的统筹安排 242

9.2 指数寿命型假设的统计检验 243

9.3 可靠性定时截尾鉴定试验 244

9.4 可靠性定数截尾鉴定试验 245

9.5 定时试验标准方案 246

9.6 故障分类、判据、统计原则及加权 247

9.6.1 故障分类与判据 247

9.6.2 故障统计原则 248

9.6.3 故障加权 249

9.7 试验剖面与综合环境条件 250

9.8 关于试验样机 250

9.9 可靠性鉴定试验实施方法 251

9.9.1 可靠性鉴定试验大纲 251

9.9.2 受试装备 253

9.9.3 综合环境应力 254

9.9.4 试验中故障处理 255

9.9.5 试验程序 256

本章小结 256

习题 257

第10章 光电系统可靠性评估 258

10.1 可靠性评估概述 258

10.2 单元产品可靠性评估 259

10.2.1 成败型单元产品可靠性评估 259

10.2.2 指数寿命型单元产品可靠性评估 259

10.2.3 韦布尔分布寿命型单元产品可靠性评估 260

10.2.4 性能参数和正态、对数正态单元产品的可靠性评估 262

10.2.5 产品结构可靠性评估 264

10.3 系统可靠性综合评估 266

10.3.1 评估注意事项 266

10.3.2 综合评估CMSR方法 269

10.4 威布尔分布检验 274

本章小结 275

习题 275

第11章 光电系统软件可靠性 276

11.1 软件可靠性定义和数学特征量 276

11.2 软件可靠性特点及故障源分析 278

11.2.1 软件可靠性特点 278

11.2.2 软件故障源分析 279

11.3 计算机系统的可靠性设计原则 279

11.3.1 计算机系统的总体设计原则 279

11.3.2 硬件设计原则 280

11.3.3 软件设计原则 280

11.4 软件可靠性设计与分析 281

11.4.1 软件可靠性工作内容 281

11.4.2 软件可靠性设计类型与Myers设计原则 282

11.4.3 软件可靠性分析方法 282

11.4.4 嵌入式软件可靠设计需注意的几个问题 284

11.5 软件可靠性模型 286

11.5.1 JM模型 287

11.5.2 Nelson模型 288

11.6 模型参数估值方法与软件可靠性数据收集 288

11.7 软件可靠性模型的建立与评价标准 289

11.8 光电系统软件可靠性评估的一般过程及软件可靠性试验 290

11.8.1 光电系统软件评估的一般过程的基本步骤 290

11.8.2 软件可靠性试验 291

11.9 软件过程与软件质量分析 295

11.9.1 不成熟和成熟软件组织的比较 296

11.9.2 软件过程成熟度等级 296

11.9.3 软件质量的度量分析 297

11.9.4 软件工程的目的与软件质量 298

11.9.5 软件开发工程与软件质量 298

11.9.6 软件质量的重要性 298

11.10 软件管理与软件可靠性管理 299

本章小结 301

习题 301

第12章 光电系统软件测试 302

12.1 软件测试对提高软件可靠性的作用 302

12.2 软件测试的分类、目的、引用标准和特性分析 305

12.2.1 软件测试的分类 305

12.2.2 测试目的 306

12.2.3 引用标准 306

12.2.4 特性分析 306

12.3 软件测试的一般要求 308

12.3.1 测试机构和环境的要求 308

12.3.2 对被测试软件的要求 309

12.3.3 对不同等级软件的测试要求 311

12.3.4 测试工作流程 313

12.4 软件测试有关事项 316

12.4.1 代码审查要求及方法 316

12.4.2 软部件内存使用缺陷测试 318

12.4.3 确认测试阶段的文档审查 319

12.4.4 余量测试 319

12.4.5 边界测试 320

12.4.6 可恢复性测试 320

12.4.7 确认测试用例设计原则 321

12.4.8 系统测试通过准则 322

12.5 嵌入式软件测试 323

12.5.1 嵌入式软件测试的关键技术 323

12.5.2 嵌入式软件测试系统结构框图 323

12.6 软件可靠性测试及软件维护 324

本章小结 325

习题 325

参考文献 326