南海环境对舰用电子装备可靠性影响与对策的探讨(一)

南海环境对舰用电子装备可靠性影响与对策的探讨吴晗平海军驻中南地区光电系统军事代室。武汉4叉，74，要本文在实际工作的基础上从环境工程技礼角度。分析了南海各种环其对用电子装备可靠性的影响，提出了南海环境的折合因子概念并研究了可唑境数据综合方法进行了环境与可靠性的综合分析探讨了综合环境试验的=，1J引言随着舰用电子装备含光电系统复杂程度的增加使用环境的恶劣，其可靠性问显得越来越突出。不少电子装备不能适应和满足在南海高温高湿高盐雾高，环境中研明，电子装备在南海地区使用平均无故障时间要远低于东海和北海地区。因此，研，提高舰用电产装备的可靠性和抗恶劣环境的能力是非常急需进行的项重要工作。

2海上自然环境及其影响分析高温和高，南抑环垃的大特点足高温高湿持续时间长。出现频率商。虽然陆上湿热坏境的相对湿度高达95，同时出现的温度为25，或更高，但般都限于*热*潮湿季节才出现，而热带海洋大4的高温高湿季节更长。其南海海面出现的商温高湿频率又较渤海黄海海面为高持续时间更长。

般说来。高温影响产品使用靠性。

海他环境中闱高空气温度记录为5世界可航水域。1.1率的高温极值为48而南海海面环境*高温度般均不超过40但南海的相对湿度高且时间长。如西沙十年1988年1997年的年平均相对湿度在8084之间，*高为1*小为47，月平均相对湿度大于80的时间年有91以，1995年竞达个几其年平均温度和年平均相对湿度波动范围甚小。所以南海高温并非关键所在，突出的是高温高湿对电子装备同时作用时间长。其主要影响及现在系统绝缘受潮速度佥属外观变化性能降低等方面。也就是说从受潮机理和受潮速度分析，温度湿度同时作用的结环境技术果起主要作用，且在很大程度上取决于空气，南海高温湿大气对系统的影响是相当明的。

2.2盐雾海洋中的激浪及波浪冲击岩岸时，使飞鹏的水沫成为悬浮的氯化物液体微粒，即盐雾，空气中的盐雾随着气象要素的变化而波动，过程错综复杂。1060要求露天部位作；舱室内的设备应能在23的盐雾环境中正常工作。

盐雾对舰用电产装备的影响除盐实浓度或沉积量有关外，还与周围环境中的空气湿度密切相关。干的盐粒对系统的腐蚀影响小，久旱逢毛毛雨或大雾时，盐粒被溶解于7尺，呈离子状态，才具有导电性和腐蚀作用。

通过到也抛使用现场调研和试验发观，海盐雾环境的般效应包括腐蚀效应电化学反应腐蚀海水盐份电离形成酸碱溶液的腐蚀电效应由于盐的沉积导致电子设备损坏盐沉积产生导电层物理效应机械部件和组合件活动部分阻塞或卡死由于电解作用知戎漆展起泡，外此劣环境使大气透过率减小，影响光电系统性能，例如，降低红外跟踪器。屯视跟踪器。红外矜戒系统。激光测距机等设备的作用距离。高盐雾与高温高湿起构成了南海的显著环境特点。

2.3风和雨部分电子装备往往安装在比较高的位置，容易受风影响，在选用风速作为结构设计参数时应慎重考虑，参数，得过低。系统受到损坏的概论就高取得太高。则设计不经济。0阳1060要求露天部位的设备应能在45，的风速环境中正常工作，并应能承受6，1的风速而不损坏。

电子装备除承受风的影响外主要是露吞0万凝，热，座，和短暂的倾盆大雨。在风的作用下，雨滴降落将增加结构所承受的压力。海上大雨还会影响能度。风和雨都会影响光电系统的工作性能。

2.4发扪辐射与温坟椐我内大海域沿海城的资，分析，海上太阳辐射强度在，220界2之间。太阳辐射对舰用电子装备的影响主要以个友面导致电子装备小要足安装在甲板桅杆上等位置的传感器部分及其伺服随动系统发热，会降低系统的可靠性。从有的记载看到，由太阳辐射引起的升温约35左右，而当周围自然风的风速大于0.5，时，则为1520.付00，2辐射强度引起的温升为17，而产品的面温度甚至可达到8，1左右，在受暴雨淋袭时，温度迅速下降。外壳面涂成白色的，较涂黑色的外壳可降低温度。风速是降低辐射升温的个因素。

因光老化作用而影响光电系统使用寿命。阳光中的紫外线，对大多数有机材料产生光老化作用，使光学玻璃降低透明度，涂。鹏，腿制品逐渐丧火弹性，塑料；品变形开裂等。

值得提的是，当强太阳辐射与高温同时存在时，对于舰用电子装备的非舱室安装部分的外壳及其附属零部件的设计选材安装涂料等必须予以注意。

2.5海浪及涌海浪波浪是常的海水运动，它的成因主要是风力作用。由海浪带来的溅水，有可能浸溅到光电传感器伺服随动系统等上面，力口速金属面光学膜层的损坏。同时造成系统的倾斜和摇摆另外涌浪作为种抑水运动，对舰船造成定强度的冲击影响。南海的涌浪极值为6级根据装舰付象的不同，舰用电子装备的倾斜摇摆和冲击工作条Syrotse.

3环境应力引起的故障模式几种主要单环境应乃付舰用电户装备产生的影响及典型故障模式如1.多环境应力对于舰用电子装备的综合影响比较复杂，由于各种环境因素往往同时综合作用于电十装备，存在联合作效，例如高温和高湿高温将提高湿气浸透速度和锈蚀影响，高温和盐雾高温将增大盐雾所造成绣蚀的速度，高温和冲击振动这两种因素互相，化付的影响统调作研究明。南海厂环境造成的故障占所故障的牝，以因此对南海环境防护要采取综合性措施。

环垃应力主要影响及典型故障模式提高可靠性的方法高温热老化金属氧化结构变化设备过热；绝缘失效，电阻电容电感介质常数谐振腔等参数改兔润滑剂的粘性降低，失效率，大，由于物理膨胀产生结构过载，活动部件由于膨胀而住，元件焊点脱开加散热装置如大功率器件或集成电路冷却系统热绝缘和米用耐热材料高湿度吸收湿气锈蚀等；绝缘电阻降低电介常数增大，造成导体之间妁漏泄通路，屯气。能降。

用气密如传感器防潮材料去湿器和电子线路板喷涂防漆。

盐。客加速金属的电化学腐蚀电气性能下降绝缘村料腐蚀，浸蚀光学膜层传感器设备，伺服随动设备等用气密和去湿器，非密封其它设备用非金属保护层接触中减少使用不同金属，电子线路板喷涂防漆。

振动。冲击机械应力疲劳，电路中信号调制产生噪声。

磨损，加捕获跟踪性能下降，半导体器件组件的管脚导线折断，继电器开关的瞬间断开，电子插件性能下降，粘层键合点脱开，电路瞬间断路，激光测中概率降低。红外矜戒识别能力芦降。虚警本，加。机械纳构损坏。

提尚强度，控制谐振，加固构件，减小惯性和力矩，以及采用减振器。

电磁辐射产生假信号错误信号，破坏正常工作性能，识别捕获跟踪能力降低，光电红外电视象干扰。

加强屏蔽，注意材料选择和元器件类型选择合理接地，光耦隔离。

4南海环境。试验环境及其折合因子4.1不同环境下装备可靠性差别的原因分析从己装舰艇的些电子装备来看，舰及可靠性值般是符合合同要求或验收技术樘件的。但是1.装舰使1后。就暴露出装备定差距，究其原因，大致有如下几项1验收，削，性预计分配等付装备在南海的使用环境考虑+周。3，靠性试验环境应力筛选可靠性，长试验等有待加强与占弟4.2可靠性的环境折合因子以忙电子产品系统的环垃试验与可蒂性试验，人多依次施加单环境应力。如温度振动等。虽然在试验室可方便地进行试验，但相海恶劣的绽合环境应力是不同的所得到的可靠性值的可信度较差。为此确定系统在南海环境相对于试验室环境的环境折合因子，以准确评定验收系统的可靠性，是十分必要的另外，在可靠性预计分配试验等工作中，也必须考虑环境折合因子以下简称环境因子，4.2.1环境因子定义假设系统作环垃1南海环境及环境2试验审的试验环境。扛寿命服从指数分布，其，8平均故障间隔时间分别为01及其失效率分别记为与2，则指数寿命型产品系统的环境因子作如下定义。

定义如果产品系统寿命服从指数分布，那么，在环境1下对环境2的环境因子，等于该产品系统在这两种环境下的失效率之比又寸于相同的工作环境，不同产品的环境因子取值是不同的；对于同产品在不同工作环境下的环境因子也是不同的。

4.2.2环境因子的点，汁假设系统在环境1条件下的累积试验时间为相应的累积故障数7，在环境2条件下的累积试验时间为，相应的累积故障数为环境因子的点估计而为境2条件下的1的点估汁值。

1条件下的71可能出现零的情况，若进步扩大试验时间有困难时，可取力值为1作近似处理。

4.3环境数据综介方法当己知产品系统环境因子估计值心时，则可以把环垃2下的试验数据折总成环境1条件1的效数据也可以作相反的等效折算。厂面利用可靠度相等的办法来导出等效数据的折兑公式。

若给定系统工作的任务时间为1时，可知指数喂数据，72，1=以对应在环境1条件下的等效可靠度若，等效故障数心时就是把环境2的次故障也作为环境1的次故障时，由此导出等效任务数私的折算公式如下使用上述公式，可以把环境2条件下的指数型数据2，乃折算到环境1下的等效指数型数据，沾，72.

环境1条件下的原始试验数据记为其效数据的绽合数据记为出y当己知产品系统在环境1下的综合指数型数据1时，系统可靠，点，计和申侧置信下限心的评估公式如下，累积故障数为7的失效率置信系数，0赶得知。

由此可知，当给定环境环境2下的定时柞本数据力，呢以及工作任务时间1置信度。，就可求解产品系统工作在环境1的可靠度和平均寿命点估计区间估计，从而可了解产品在南海环境条件下的真山式可知为门吏⑵式有意义要求环境妹下，数7，付揠卿褓