座艙視頻攝像機(jī)修理的可靠性技術(shù)研究

劉 瀏

（江蘇金陵機(jī)械制造總廠，南京 211100）

座艙視頻攝像機(jī)修理的可靠性技術(shù)研究

劉 瀏

（江蘇金陵機(jī)械制造總廠，南京 211100）

根據(jù)產(chǎn)品本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，針對(duì)產(chǎn)品故障模式，介紹了座艙視頻攝像機(jī)修理過程中運(yùn)用的可靠性技術(shù)。實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明，這些可靠性技術(shù)有利于保證修理后座艙視頻攝像機(jī)的正常運(yùn)行。

座艙視頻攝像機(jī)，修理可靠性

可靠性作為產(chǎn)品的重要技術(shù)指標(biāo)，是通過設(shè)計(jì)確立、生產(chǎn)保證、試驗(yàn)驗(yàn)證并在使用中所顯現(xiàn)出來的產(chǎn)品的固有質(zhì)量屬性之一。提高產(chǎn)品的可靠性是提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低維修成本和研發(fā)費(fèi)用的重要途徑。故障模式、影響及危害性分析（FMECA），故障樹分析（FTA），以及故障報(bào)告、分析與糾正措施系統(tǒng)（FRACAS）是應(yīng)用非常廣泛而又較為有效的3項(xiàng)可靠性技術(shù)，對(duì)保證系統(tǒng)的可靠性和安全性具有重要作用。座艙視頻攝像機(jī)（CTVS）是一種全固態(tài)視頻攝像機(jī)，能夠?qū)w行員通過平視顯示組合玻璃觀察到的外景及平視顯示字符畫面以掃描的形式轉(zhuǎn)換成符合標(biāo)準(zhǔn)的視頻信號(hào)，供視頻記錄儀記錄，或同時(shí)提供給飛機(jī)的顯示器顯示。CTVS正常工作對(duì)于保障飛行安全具有重要意義。因此，對(duì)座艙視頻攝像機(jī)修理過程中的可靠性技術(shù)進(jìn)行研究具有十分重要的意義。

1 座艙視頻攝像機(jī)的基本原理和結(jié)構(gòu)

CTVS由鏡頭部件、CCD（電荷耦合器件）電路部件、視頻電路部件、功能控制電路等部件組成，其組成框圖如圖1所示。鏡頭將無窮遠(yuǎn)的光聚焦在CCD上，并通過控制光闌大小自動(dòng)調(diào)節(jié)入射光通量。CCD電路將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，并進(jìn)行前置放大處理。視頻電路完成視頻處理、時(shí)鐘和同步控制、自動(dòng)增益控制、γ校正、箝位等功能，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)合視頻信號(hào)。功能電路完成自檢測(cè)功能，外同步功能和事件標(biāo)記功能。

圖1 CTVS組成框圖

2 座艙視頻攝像機(jī)常見故障分析

CTVS是顯示控制子系統(tǒng)的一個(gè)分部件，常見的故障有自檢報(bào)錯(cuò)故障、顯示畫面扭曲、外同步畫面抖動(dòng)等。以顯示畫面扭曲為例，其工作不正常將影響在多功能顯示器上所顯示HUD（平視顯示）字符疊加畫面異常。通常，引起畫面扭曲的故障模式有以下幾種：

2.1 視頻電路部件故障

CTVS的視頻電路部件負(fù)責(zé)將CCD采集的視頻信號(hào)進(jìn)行視頻處理、γ校正、放大、箝位等處理后，傳輸?shù)焦δ茈娐凡考?。視頻電路部件故障會(huì)引起畫面扭曲。

2.2 內(nèi)部同步器故障

在沒有外來復(fù)合同步輸入的情況下，CTVS使用內(nèi)部同步器，如果內(nèi)部同步器出現(xiàn)故障，視頻信號(hào)就無法準(zhǔn)確同步，從而造成畫面扭曲。

2.3 外同步電路故障

CTVS具有外同步功能，當(dāng)來自顯示與控制處理機(jī)（DCMP）的復(fù)合同步信號(hào)加載到CTVS時(shí)，CTVS的視頻輸出與該信號(hào)同步。若外同步電路出現(xiàn)故障，也會(huì)造成畫面扭曲。

3 座艙視頻攝像機(jī)修理中的可靠性技術(shù)

可靠性技術(shù)中的FMECA是對(duì)系統(tǒng)操作員、使用者及其所在環(huán)境而言，一個(gè)事件或失效的發(fā)生概率，以及事件或失效后的后果。失效風(fēng)險(xiǎn)的分析通常采用失效的兩種衡量標(biāo)準(zhǔn)來判定，一個(gè)是嚴(yán)酷度，一個(gè)是故障概率。

故障模式所產(chǎn)生后果的嚴(yán)重程度為嚴(yán)酷度，通常采用GJB/Z 1391-2006《故障模式、影響及危害性分析程序》中對(duì)嚴(yán)酷度進(jìn)行度量，如表1所示。這種分類是建立在軍事任務(wù)上的。對(duì)于CTVS來說，其常見故障不足以導(dǎo)致人員傷害或僅導(dǎo)致輕度經(jīng)濟(jì)損失，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估后的嚴(yán)酷度分類屬于IV類（輕度的）。故障發(fā)生的可能性稱為故障概率，通過可靠性分析人員的分析可以基于零部件和子系統(tǒng)的預(yù)期失效模式，對(duì)每個(gè)零部件和子系統(tǒng)進(jìn)行危害性等級(jí)或嚴(yán)酷度級(jí)別劃分。失效概率同樣可以劃分級(jí)別。一些系統(tǒng)綜合使用失效概率和危害嚴(yán)酷度類別進(jìn)行評(píng)估。相對(duì)于危害的嚴(yán)酷度，對(duì)這些系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是基于可接受的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的等級(jí)來進(jìn)行的。表2是風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估矩陣示例，CTVS故障是偶然發(fā)生的輕度故障，在表中對(duì)應(yīng)為III，可對(duì)應(yīng)危險(xiǎn)水平說明情況，見表3。

表1 嚴(yán)酷度分類

表2 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的矩陣示例

表3 危險(xiǎn)水平說明

通過對(duì)造成產(chǎn)品故障的各種可能因素（包括硬件、軟件、環(huán)境、人為因素等）的分析，畫出故障樹FTA，從而確定造成產(chǎn)品故障原因的各種可能組合方式，在有條件掌握故障原因發(fā)生概率的情況下，計(jì)算產(chǎn)品故障概率，并據(jù)此來采取相應(yīng)的糾正措施，以提高產(chǎn)品的可靠性。分析故障時(shí)，應(yīng)分清該故障與整個(gè)系統(tǒng)故障是相關(guān)的還是不相關(guān)的，相關(guān)的故障是能在使用現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)的故障，假設(shè)該類故障在現(xiàn)場(chǎng)不可能出現(xiàn)，則為非相關(guān)故障。要判斷故障的后果嚴(yán)重程度，即嚴(yán)酷度。致命的故障會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)整體失效。按圖2判斷，同樣可得出CTVS故障屬于輕度故障。

圖2 故障分析流程圖

故障報(bào)告、分析與糾正措施系統(tǒng)（FRACAS）的關(guān)鍵步驟包括：發(fā)現(xiàn)、記錄、核實(shí)故障；故障分析，查找故障模式、原因、機(jī)理；收集有關(guān)資料、完成故障報(bào)告；確定糾正措施；將糾正措施實(shí)施的結(jié)果反饋于設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和試驗(yàn)過程中，從而提高產(chǎn)品的可靠性。

4 結(jié)束語

CTVS修理中可采用多種可靠性技術(shù)，除文中提到的3種可靠性技術(shù)外，可靠性試驗(yàn)、數(shù)據(jù)的收集和運(yùn)用、軟件測(cè)試與維護(hù)等技術(shù)也適用于修理、生產(chǎn)、設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)，合理地運(yùn)用這些可靠性技術(shù)，有助于分析判斷故障并及時(shí)進(jìn)行改進(jìn)。

1 于起峰, 尚洋. 攝像測(cè)量學(xué)原理與應(yīng)用研究[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 2009

2 何國(guó)偉. 可信性工程[M]. 北京: 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2008

1009-8119（2017）06（1）-0059-02