基于模糊故障树分析的功放单元可靠性研究

柳明辉，唐彬浛，何渊

（中国电子科技集团公司第二十九研究所，四川 成都 610036）

0 引言

随着电子对抗装备的发展，干扰对抗技术所起的作用越来越大，电子对抗装备中功放单元的可靠性直接决定了对抗干扰是否有效，甚至对整个战场局势的转变有重大的影响作用。因此，如何提高功放单元的可靠性一直是研究的重点和难点。通常研制部门都是基于先前经验来预估功放单元的可靠性，缺乏定性分析和定量分析的方法来描述失效机理和失效形式，在系统故障时难以及时地找出故障位置，未能形成有效的可靠性研究。

针对述上问题，笔者开展了基于模糊故障树分析的功放单元可靠性研究。通过对功放单元的重要组成逐一地进行调试检测，构造出相应的故障树，进行定性和定量分析，有利于研发人员及时地定位故障位置，提升装备的可靠性，并为以后的功放单元设计改进和可靠性研究提供参考。

1 功放单元的工作原理及组成

1.1 功放单元的工作原理

以某型号的功放单元为例进行分析，在该功放单元中，行波管由高压电源进行控制和供电，高压电源工作后，负载管工作，通过灯丝栅极电源控制，进行信号放大，然后通过微波通道发射干扰信号对目标干扰。

1.2 功能单元的主要组成

功放单元主要由高压电源、灯丝栅极电源、行波管、负载管和微波通道组成，如图1所示。

图1 功放单元的主要组成

2 功放单元故障树分析

2.1 模糊故障树分析法

功放单元在使用过程中，往往不是刚开始就坏掉的，其故障模式是从无故障状态渐变地过渡到有故障的状态，功放单元的“故障”与“无故障”是属于两个模糊的概念。此外，一般依靠经验对功放单元进行故障判断，而依靠经验判断出来的也不绝对，只是一种模糊概念，因此应用模糊数学原理对功放单元进行故障树分析[1]。

模糊，即某一元素不是绝对的“属于”或绝对“不属于”某一集合，也就是说该元素对于该集合不是绝对的0或1，而是介于0～1之间的数[2]。

应用上述与门、或门的计算公式，对功放单元中间事件的发生概率进行计算，得到了功放单元中间事件发生概率的计算公式，如表2所示。

表2 功放单元故障树底事件发生概率的计算公式

选择功放单元故障树底事件发生的模糊概率分布为三角型分布，则由公式（5）得，各个底事件发生的概率的截集为：

因此，结合式（8）-（10）得出功放单元发生故障的概率截集区间为：

当底事件发生的概率为确定值时，λ=1，此时故障树顶事件发生的概率即功放单元无法放大并传输信号的概率为：当底事件发生的概率为模糊数时，λ=0，此时故障树顶事件发生的概率即功放单元无法放大并传输信号的概率为一区间值：

即功放单元无法放大并输出信号的最小概率为0.139 4，最大概率为0.196。

3 结束语

针对功放单元缺乏定性、定量分析方法，以及故障难以定位的问题，开展了基于故障树分析的功放单元可靠性研究。采用一种基于模糊故障树的分析方法，研究了功放单元的系统组成和工作原理，以功放单元无法放大信号及输出作为顶事件，分解了5个中间事件并且建立了故障树模型，对故障树定性分析找出底事件，确定引起失效的最小割集；进行定量分析计算各个底事件的失效概率。

通过故障树方法中的分析计算，阐明了逻辑关系，计算出了功放单元故障的概率区间，为功放单元的设计改进提供了理论参考依据，为研究功放单元的可靠性提供了科学指导。