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上海科学技术职业学院

毕业综合实践报告

题目QREaⅡ的可靠性实验浅析

学生姓名

学号系部

专业

实践单位指导教师

实践日期张同学通信与电子信息系应用电子技术专业李老师20XX年3月~6月

QREaⅡ的可靠性实验浅析

摘要

本文主要是对QREaⅡ进行性能测试。

通过实验来反映仪器的可靠性情况，先简单介绍了QREaⅡ的工作原理。

然后主要针对QREaⅡ进行一系列的性能测试，包括QREaⅡ的基本测试，QREaⅡ中传感器的读数漂移情况的测试以及QREaⅡ的可靠性测试，通过这些实验数据来测试和分析QREaⅡ仪器的可靠性情况。

关键词：

气体检测基本测试传感器可靠性基本性能

引言

可靠性是一门涉及面很广的交叉学科，世界各个国家均给予高度重视。

随着计算机工程、通信工程、电子工程、自动控制、仪器仪表等领域的应用，其应用系统的可靠性亦显得尤为重要。

可靠性成为系统能否推广应用的关键因素之一。

我于3月成为华瑞科学仪器（上海）有限公司的仪器部维修组的一名实习生,任职维修技术员,主要工作是在PcB、S-Unit、Unit等环节、附件组、PQc出货检验组以及mRB仓和顾客返回的不合格产品进行维修，由于接触QREaⅡ相对较多，我也较为了解，故选择以QREaⅡ的几个实验为课题，并希望能较好的完成这一课题。

一、QREaⅡ的简单介绍

QREaⅡ是RaESystems最新推出的一种便携式的气体检测仪，是在检测常规四种气体的基础上增加了检测总挥发性有机化合物的危险环境或密闭空间气体检测仪。

它是一种操作方便，校正简单，在不增加任何复杂手段既可对危险环境的进入者提供全面保护的检测仪。

增加了Pid功能的QREaⅡ可以起到保护作用，使避免意想不到的危险。

QREaⅡ是新一代产品，其基本单元有模拟信号采集、放大电路、充电回路、电源、adc、Lcd、cPLd、cPU、RTc、dac、EEPRom、数据存储器、通信端口、报警系统等十四个模块组成。

我们主要把这些模块分为三大部分：

模拟信号采集，信号控制处理，输出信号。

二、可靠性实验的目的和意义

（一）可靠性

可靠性表示在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力

所谓的规定条件，通常包括环境条件、使用条件、维护条件和操作技术。

环境条件指系统的工作环境条件，如实验室、机房或野外条件。

使用条件是指如温度、湿度、空气洁净度及电流、电压等条件。

还包括存储、运输、使用及维护技术水平等。

可靠性是一个很难用一个特征量表示，具有随机性。

可靠性实验是指为分析和评价产品可靠性而进行的所有实验。

在新产品的开发过程中，调试、发现问题、改进、再调试，直至该产品能够满足设计要求的过程实际上也是一种可靠性实验过程。

因此，在整个产品调试过程中，所采集到的数据非常重要。

对这些数据进行详细地分析与综合，可对该产品在该阶段的可靠性水平做出定量评价，判断该产品是否达到或满足设计要求的可靠性水平。

节约大量的人力、物力和财力，同时，还将节约实验时间，缩短新产品开发周期，其经济效益将是十分显著的。

可靠性实验是对产品的可靠性进行调查、分析和评价的一种手段。

其目的是：

（1）发现产品在设计、材料和工艺方面的各种缺陷。

（2）为改善产品的设备完好性、提高任务成功性、减少维修费用及保障费用提供信息。

（3）确认是否符合可靠性定量要求。

可靠（）性实验不仅仅是为了对产品做出是否接收或合格的结论，另一个重要的作用是通过详细地分析产品在实验中发生的每一个失效的原因及后果，发现产品的可靠性问题，研究可采取的有效改进措施，提高产品的可靠性。

（二）市场竞争对可靠性的需求

随着竞争的发展与深化，市场对产品的要求也越来越高，既要物美，亦要价廉。

生产厂家在80年代就认识到质量的重要性，深知市场只接受质高价廉的产品，到90年代又认识到可靠性的重要性，深知市场对产品不仅要求高的质量，而且更要求确保产品性能良好。

厂家知道只对用户的条件（规范）负责，不对产品的使用负责必然导致在市场中的失败。

于是一种进取性的市场可靠性定义便应时而生：

一种可靠的产品应随时都能完成用户需其完成的任何任务。

这样厂家便可以了解用户对产品的要求，关注市场的发展，不断改进更新产品，以上乘的质量可靠性换取不断扩大的市场占有份额，获取利润回报，

因此可靠性便不再是一种成本负担，相反可靠性正是商家追求的一种资产、一种财富。

三、QREaⅡ的性能测试

QREaⅡ的性能测试包括很多方面，有基本性能测试，漂移测试，以及可靠性测试等等，下面具体来分析整个实验过程。

（一）QREaⅡ的基本测试

QREaⅡ的基本测试包括很多方面，有精确度，线性，测量范围，分辨率，响应时间，泵运转时间等等很多方面，下面一一介绍。

1、线性测试

在测量QREaⅡ的线性时：

第一步：

在默认的span值下，标定unit。

第二步：

在测量范围内，测试至少5个点，这五个点分别是0点，span点，80%满量程点，再在0-span和span-100%满量程那两段中取两个点。

然后再观察其线性情况。

在测量整个线性的过程中，注意，我们用coSensor作为实验，对于这种传感器，我们是每60秒采集一个数据点，因为60秒是一个比较稳定的时间点。

还有在用mKS配气的时候一定要用流量计测量，这样才能保证数据的准确性，保证数据采集的可靠性。

下面我们针对coSensor进行线性测试，根据所测到coSensor线性的实验数据，我们可以得出以下的结论：

在不同的浓度点，测出来的数据相对还是比较准确的，我们分别对这5台机器的线性做一定的研究，可以从数据中看出，基本上是满足线性这个条件的，根据这五台仪器的平均值可以计算得到线性函数的斜率为0.9721。

这里对QREaⅡ中其它Sensor的线性情况将不做实验了，方法都是一致的，只是通气的浓度和时间不一样了，co,H2S,LEL都是通60秒的时间，而Voc的响应时间比较快，因此我们通30秒就可以了，还有n2只要通45秒即可。

具体时间的确定是跟传感器的响应时间和仪器气路的设计有关。

2、测量范围测试

测量范围的测试实验其实就是我们所说的满量程测试，这里我们通过做coSensor的实验来说明整个实验的方法与流程。

对于coSensor，我们只要测试500ppm一点即可，但是需要有两个数据，一个是Reading值，另一个是deltacount，我们需要察看满量程的deltacount离1024相差多少，1024是10位ad转换的最大count。

记录的具体数据如表所示。

从上面的数据我们观察出coSensor的满量程是500ppm,下面我们对于每一台仪器进行分析。

1号仪器的reading值在500ppm时没有饱和掉。

根据硬件的内部设置，这边我们的count值是随着气体浓度的上升而下降的。

我们QREaⅡ中coSensor在零点时的count值为990，满量程时的count值为100左右，因此coSensor的deltacount值在890，通过我们实验结果得出11号仪器的deltacount并没有超出890这个范围，因此判定并没有饱和掉。

同理，我们从数据中可以看出其它几台仪器的deltacount也都在范围之内，因此这5台仪器的满量程是500ppm。

3、精确度的测试

精确度的测试可以并入线性和测量范围一起测试，我们采集5个不同的浓度点来进行实验。

精确度测试是看所采集的数据在不在误差范围内，这里我们同样用上面的coSensor作为参考量。

我们对这5个仪器的coSensor的精确度做一下系统地分析，具体看下面的表格中的数据：

QREaⅡ的coSensor的精确度只要满足在1±5%之内，就算合格的产品，经过上面试验数据的分析得出，1号仪器在500ppm时没有达到产品的要求，可以判定它的精确度不理想，经过反复试验，都不能满足要求，我们判定是coSensor本身的问题。

同样的

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方法分析其它几个coSensor，我们得出2、3、4、5都符合产品的要求。

通过这样一个分析，我们得出这批产品中达标产品的百分比是4/5=80%，说明达标产品率是令人比较满意的，在我们真正的工作中，我们需要采集更多的数据才能保证实验的可靠性程度。

4、分辨率的测试

分辨率的测试过程：

第一步：

在默认的span值下，标定unit。

第二步：

在span值下取测量的范围。

改变气体的浓度值为它的span值加上1个分辨率的气体浓度。

观察unit读数是否正确。

如果不正确的话，用所需气体读数值加2个分辨率的气体浓度，再读units的数值。

这里，我们重点测试LELSensor的分辨率。

表3为实验的数据。

这里，我们只需要采集50%,51%的LEL来进行实验的，我们用50%作为标准，分别通入50%LEL，51%LEL气体观察其分辨率情况。

从这些数据中得出结论，1、2、4、5号仪器的分辨率控制在1%LEL，而3号仪器的分辨率是2%LEL，我们根据QREaⅡ的Spec知道，LELSensor的分辨率为1%LEL，可见3号仪器的分辨率与标准有点差距。

抽样检查，这5台仪器中，只有1台仪器的LELSensor分辨率不好，这个数据从这里并不能说明什么问题，因为数量太少，为了加大实验数据的可靠性，我们必须增加仪器的数量。

5、报警音量的测试

音量计探测头位于距离Unit的蜂鸣器口30cm的位置，如图1所示。

30cm距离

图1测量位置示意图

从这些数据中得出结论，1、2、3、5号仪器的报警音量均>90dB，而4号仪器的报警音量不足90dB，经过多次测量仍然小于90dB，我们根据QREaⅡ的音量要求知道3号仪器的音量与标准有点差距。

6、泵日常运转时间的测试

采样泵周期：

常规操作条件下，当仪器不处于报警状态时，采样泵每8秒周期性开关一次。

这种周期性开关可以改进Pid的稳定性并延长电池寿命。

下列情况下，采样泵自动连续工作：

任何一种检测气体或蒸汽的浓度达到报警条件。

采样泵手动连续工作的操作：

同时按住“Y”键和“n”键5秒，采样泵将连续运转。

这个实验我们只要知道怎样在unit中设置其泵运转时间。

通常情况下，我们仪器PUmP运转8秒钟后会自动停止，这个是为了使我们的仪器节省电，如果我们需要PUmP一直运转，我们可以同时按住Y+n键,它具体保持的时间我们可以通过ProRaEStudio来设置，在ProRaEStudio这个界面中，有一个就是设置其pumpdurationtime，我只要设置所需要的时间就可以了，spec中规定的时间应该为120分钟左右，对此，我们设

定这个时间，经过了这么多时间后，我们可以观察到pump停止转动了，所以确定这个时间就是泵日常运转时间。

下面我们对5台仪器分别做一下其durationtime的设置实验，我们用spec中的120分钟作为标准。

实验结果分析，我们设置的120分钟，基本上5台仪器都符合这个运转时间。

只有一点点的误差，这个问题不大的，跟人为操作因素有关系。

7、温度的测试

我们把仪器放入烘箱中，设定不同的温度值，通入所需要的气体，通入的管子需要盘成一个个圈，这个目的是为了让我们进去的气体的温度也达到所需要的温度，保证在这种环境下的测试情况。

这里我们只要知道如何操作就行了，不必详细了解，对于实验的数据，我们不需要加以采集，只不过知道这样一个环境测试就可以了。

8、湿度的测试

湿度试验我们其实是通入的气体是带有一定湿度的，我们用到这样的设备，我们用co来做实验分析，我们把一定浓度的干的co气体分成两个部分，在其中一块中通过加热产生一定的湿度，再把干的（a）与带有湿气（B）的co气体根据需要通过调整此两路气体的流量来配制成不同湿度的气体，测不同湿度时候coSensor的反映情况，具体的数据不加以测试，图2是实验示意图。

图2湿度实验示意图

这里，我们只要了解怎么操作实验的，具体的实验数据不必记录。

（二）QREaⅡ的传感器读数漂移情况的测试

在做这个读数漂移情况的实验中，一定要做一段时间的稳定性才能看出结果，因此我运用了另外5个Sensor来做这个实验，这个实验每天需要做一次，我们看其晚上运行的数据来判定其稳定性的好坏。

实验中，我们要注意每天用相同的充气阀，每天用同种浓度的气体来回读，保证实验的可靠性。

但是气体的流量有可能是不一样的，这个误差我们也无法避免，我们只有记录下来，作为参考。

总而言之，coSensor的稳定实验结果没有想象的那样精确，这个需要研发人员不断的研究下去了，通过几个星期的实验是看不出问题的，需要长期地进行实验。