氨氮水质监测仪的可靠性测评方法研究

摘要

水质监测仪是水质质量监测的重要仪器，其可靠性对水质监测管理有着非常重要的影响。国内水质监测仪在产品设计阶段注重满足功能需求，缺少对产品可靠性分析研究。本文以氨氮水质监测仪作为研究对象，研究快速测试水质监测仪可靠性水平的方法，并设计可靠性测试系统。论文主要完成了以下几个方面的内容：
　　（1）研究氨氮水质监测仪的工作原理、组成结构和工作条件；分析温度、湿度、电压、电流对氨氮水质监测仪各部件的影响以及部件的失效机理，分析氨氮水质监测仪的失效机理，建立了氨氮水质监测仪的可靠性框图。
　　（2）根据分析提出氨氮水质监测仪的失效分布符合Weibull分布，给出了Weibull分布的可靠性指标，提出基于现场故障数据的可靠性分析方法；分析加速模型、退化模型、退化数据折算方法和伪失效寿命对应寿命分布，提出了步进加速退化数据的可靠性分析方法。
　　（3）选取温度作为加速应力，测量相对误差大于10％为失效判据，设计了氨氮水质监测仪的步进加速退化试验方案；根据试验方案，搭建了氨氮水质监测仪可靠性测试系统的硬件平台。
　　（4）采用微软开发的MFC框架和SQL Server2008设计开发氨氮水质监测仪可靠性测试系统的软件部分。软件包括步进加速退化试验和可靠性数据分析两部分。步进加速退化试验模块通过串口与氨氮水质监测仪通信，达到实时监控、数据显示、数据存储和数据导出的目的；可靠性数据分析软件用来分析处理现场故障数据，有数据导入、数据显示、数据处理、图形显示等功能。
　　（5）使用专业软件MATLAB处理试验退化数据，得到仪器的平均寿命为22191.74h，中位寿命为21662.98h，特征寿命为25018.87h；使用所设计的可靠性分析软件处理现场故障数据，得到仪器基平均寿命为21095.5h，中位寿命为21354.11h，特征寿命为22869.73h。最后将数据处理结果进行对比，证明了设计的步进加速退化试验方案和可靠性测试系统能快速有效的评价氨氮水质监测仪的可靠性水平。

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1 绪论

1.1 课题研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究内容与技术路线

2 氨氮水质监测仪工作原理与失效机理分析

2.1 氨氮水质监测仪的工作原理与工作环境

2.2 氨氮水质监测仪的环境效应分析

2.3 氨氮水质监测仪的失效机理分析

2.4 本章小结

3 氨氮水质监测仪的可靠性数据分析方法研究

3.1 氨氮水质监测仪现场数据可靠性分析方法研究

3.2 氨氮水质监测仪退化数据可靠性分析方法研究

3.3 本章小结

4 氨氮水质监测仪加速退化试验方案设计

4.1 氨氮水质监测仪加速退化试验方案设计

4.2 氨氮水质监测仪加速退化试验系统硬件平台设计

4.3 本章小结

5 氨氮水质监测仪可靠性测试系统软件设计

5.1 系统软件的总体设计

5.2 加速退化试验软件设计

5.3 可靠性分析软件设计

5.4 本章小结

6 氨氮水质监测仪加可靠性数据分析

6.1 氨氮水质监测仪加速退化试验数据分析

6.2 氨氮水质监测仪现场数据分析

6.3 本章小结

7 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

参考文献

作者简历