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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