一種光纖傳感系統(tǒng)一致性試驗(yàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及產(chǎn)品可靠性工程技術(shù)，基于國(guó)際國(guó)內(nèi)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，用于對(duì)產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計(jì)是否符合技術(shù)規(guī)范的一致性檢測(cè)方案。
【背景技術(shù)】
[0002]質(zhì)量控制管理技術(shù)從20世紀(jì)初開始，經(jīng)歷了質(zhì)量檢驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制及全面質(zhì)量管理三個(gè)階段，到現(xiàn)今的質(zhì)量管理的國(guó)際化。2002年3月國(guó)際汽車特別工作組(IATF)在IS0/TC176的質(zhì)量管理和質(zhì)量保證技術(shù)委員會(huì)的支持下制定了《IS0/TS16949:2002質(zhì)量管理體系——對(duì)汽車生產(chǎn)和相關(guān)服務(wù)組織應(yīng)用IS09001:2000標(biāo)準(zhǔn)的特定要求》，SPC(Statistical Process Control)統(tǒng)計(jì)過程控制；MSA(Measurement System Analysis)測(cè)量系統(tǒng)分析作為其技術(shù)手冊(cè)被廣泛應(yīng)用質(zhì)量控制管理上。
[0003]產(chǎn)品認(rèn)證制度起源于20世紀(jì)初，是由第三方通過檢驗(yàn)評(píng)定企業(yè)的質(zhì)量管理體系和樣品型式試驗(yàn)來確認(rèn)企業(yè)的產(chǎn)品、過程或服務(wù)是否符合特定要求，是否具備持續(xù)穩(wěn)定地生產(chǎn)符合標(biāo)準(zhǔn)要求產(chǎn)品的能力，并給予書面證明的程序。這種被國(guó)際上公認(rèn)的、有效的認(rèn)證方式已成為國(guó)際上通行的、用于產(chǎn)品安全、質(zhì)量、環(huán)保等特性評(píng)價(jià)、監(jiān)督和管理的有效手段。如UL美國(guó)保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)室安全試驗(yàn)和鑒定認(rèn)證、CE歐盟安全認(rèn)證、VDE德國(guó)電氣工程師協(xié)會(huì)認(rèn)證、中國(guó)CCC強(qiáng)制性廣品認(rèn)證。
[0004]目前，產(chǎn)品進(jìn)行市場(chǎng)所需的相關(guān)產(chǎn)品認(rèn)證中，對(duì)產(chǎn)品的一致性有嚴(yán)格要求，但其一致性檢驗(yàn)的方法往往只針對(duì)的是抽樣樣品，對(duì)于不同批次的產(chǎn)品的一致性控制仍存在風(fēng)險(xiǎn)；而對(duì)于企業(yè)自身來說，產(chǎn)品的一致性是產(chǎn)品性能及質(zhì)量穩(wěn)定的保障，卻也質(zhì)量控制中的難點(diǎn)，控制好產(chǎn)品的一致性問題在很大程度上可以提升產(chǎn)品質(zhì)量及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力；而目前行業(yè)中，對(duì)于光纖傳感系統(tǒng)的一致性，或沒有詳細(xì)明確的檢驗(yàn)方法，或是通過設(shè)定性能范圍來進(jìn)行限定，從而不易發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品兩兩之間的差異性以及同一生產(chǎn)本身性能的波動(dòng)度及穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的提供一種產(chǎn)品性能一致性的檢驗(yàn)方案，采用對(duì)產(chǎn)品關(guān)鍵性能參數(shù)及指標(biāo)進(jìn)行比對(duì)的方法，確定批量產(chǎn)生過程中加工的產(chǎn)品與標(biāo)準(zhǔn)件即作為參考標(biāo)準(zhǔn)的樣品(以下皆稱標(biāo)準(zhǔn)件)之間的參數(shù)指標(biāo)的偏差，并通過限定偏差范圍及偏差控制管理，使在批量生產(chǎn)過程中所加工的產(chǎn)品在限定范圍內(nèi)與標(biāo)準(zhǔn)件達(dá)到性能的一致性，從而確保所有批量生產(chǎn)的產(chǎn)品在性能方面達(dá)到一致性，從而一方面滿足產(chǎn)品認(rèn)證的需要，一方面提升產(chǎn)品的整體質(zhì)量。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是基于對(duì)光纖傳感系統(tǒng)的性能指標(biāo)的研究分析，制定出相應(yīng)的試驗(yàn)方案，并根據(jù)試驗(yàn)方案的要求對(duì)其所需的夾具、設(shè)備及材料進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的選型和對(duì)整體試驗(yàn)設(shè)備等的架設(shè)進(jìn)行設(shè)計(jì)；再根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)規(guī)范的要求及運(yùn)行試驗(yàn)方法從批量生產(chǎn)的產(chǎn)品中篩選出符合要求的標(biāo)準(zhǔn)樣品即標(biāo)準(zhǔn)件，并將其性能指標(biāo)(即四個(gè)關(guān)鍵性能指標(biāo):原始數(shù)據(jù)波動(dòng)幅度、響應(yīng)時(shí)間、定位精度和探測(cè)距離精確度)作參考；最后將批量生產(chǎn)產(chǎn)品與標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行性能比對(duì)來實(shí)現(xiàn)的。
[0007] —種光纖傳感系統(tǒng)產(chǎn)品一致性的檢測(cè)方法，其特征在于，該檢測(cè)方法包括有試驗(yàn)條件設(shè)計(jì)階段、標(biāo)準(zhǔn)樣品選定階段和批量產(chǎn)品一致性檢測(cè)階段:
所述的試驗(yàn)條件設(shè)計(jì)階段包括有夾具、設(shè)備及材料選型環(huán)節(jié)和設(shè)備架設(shè)環(huán)節(jié)，夾具、設(shè)備及材料選型環(huán)節(jié)包括:光纜、單模光纖、柵欄、實(shí)心鋼球、檔板、數(shù)據(jù)采集工控機(jī)和雙層屏蔽網(wǎng)線的具體型號(hào)和規(guī)格選擇；在所述的設(shè)備架設(shè)環(huán)節(jié)中:
a)將兩盤單模光纖的前端熔接上FC/APC接頭的單模尾纖，尾端分別熔接光纜的兩芯，并確保熔接后的單模光纖從FC/APC接頭至單模光纖與光纜熔接點(diǎn)處的長(zhǎng)度4.8km±20cm ；
b)將光纜從單模光纖與光纜熔接點(diǎn)處開始，以正弦波形架設(shè)在柵欄上，確保架設(shè)在柵欄上的光纜長(zhǎng)度不小于200m，其余部分盤起放置柵欄末側(cè)；
c)從單模光纖與光纜熔接點(diǎn)處計(jì)算，在柵欄上的光纜10m處及200m處分別固定上檔板，并確保檔板的中心點(diǎn)位置與柵欄上沿的垂直高度為Im ；
d)將兩個(gè)帶有長(zhǎng)度Im以上線繩的實(shí)心鋼球分別固定在柵欄的上沿，實(shí)心鋼球重量為
0.5kg，固定點(diǎn)位置分別與兩只檔板的中心位置垂直，并確保實(shí)心鋼球的中心點(diǎn)與固定點(diǎn)的長(zhǎng)度為Im ；
e)將待測(cè)樣品接入AC220V電源，用雙層屏蔽網(wǎng)線連接數(shù)據(jù)采集工控機(jī)，并將兩盤單模光纖的FC/APC接頭分別接到待測(cè)樣品兩個(gè)光信號(hào)輸出端口上，待測(cè)樣品指待檢查的產(chǎn)品或標(biāo)準(zhǔn)件；
在標(biāo)準(zhǔn)樣品選定階段包括有試驗(yàn)方法設(shè)定和標(biāo)準(zhǔn)件篩選，其中試驗(yàn)方法包括有設(shè)定試驗(yàn)條件、檢查原始數(shù)據(jù)、試驗(yàn)響應(yīng)時(shí)間、試驗(yàn)定位精度和試驗(yàn)探測(cè)距離精確度；試驗(yàn)條件是指試驗(yàn)均在正常條件下進(jìn)行，下列條件定義為正常條件:環(huán)境溫度為15°C?30°C，相對(duì)溫度為5%?75%，大氣壓力為86?106kpa ；
檢查原始數(shù)據(jù)需要先按照上述設(shè)備架設(shè)方案架設(shè)試驗(yàn)系統(tǒng)，再開啟待測(cè)樣品與數(shù)據(jù)采集工控機(jī)，設(shè)定數(shù)據(jù)采集工控機(jī)的IP地址與待測(cè)樣品相匹配，待二者通信正常后開啟監(jiān)測(cè)軟件；最后運(yùn)行穩(wěn)定后打開監(jiān)測(cè)軟件中原始數(shù)據(jù)波形圖，原始數(shù)據(jù)曲線應(yīng)波動(dòng)均勻，波動(dòng)范圍 F 應(yīng)在 δΟΟΟ (l±100)Hz ?7OOO (I± 100) Hz 之間，波動(dòng)幅度 f 彡 ± 100 HzWPf=Fr限-5000 或 F上限-7000 ( ± 10Hz)；
試驗(yàn)響應(yīng)時(shí)間需要先按照上述設(shè)備架設(shè)方案架設(shè)試驗(yàn)系統(tǒng)，再開啟待測(cè)樣品與數(shù)據(jù)采集工控機(jī)，設(shè)定數(shù)據(jù)采集工控機(jī)的IP地址與待測(cè)樣品相匹配，待二者通信正常后開啟監(jiān)測(cè)軟件，然后任選一個(gè)固定在柵欄上的金屬鋼球，將其以鋼球中心位置與固定點(diǎn)位置距離為半徑，沿垂直方向抬起至柵欄上沿水平位置，自由釋放金屬鋼球使其做單擺運(yùn)動(dòng)，并沿垂直方向沖擊在檔板上；用精度為0.1s的秒表記錄從自由釋放鋼球到監(jiān)測(cè)軟件出現(xiàn)干擾信號(hào)的時(shí)間，得響應(yīng)時(shí)間t=T- 2 Π (l/g)A^ T-1，其t為響應(yīng)時(shí)間，T為從自由釋放金屬鋼球到軟件出現(xiàn)干擾信號(hào)的總時(shí)間，I為單擺擺長(zhǎng)lm，g為重力加速度取9.8m/s ;重復(fù)操作5次，記錄每次t值；換另一個(gè)固定在柵欄上的金屬鋼球，重復(fù)步驟上述操作；最后取10次t值中最大值作為響應(yīng)時(shí)間；
試驗(yàn)定位精度需要先按照上述設(shè)備架設(shè)方案架設(shè)試驗(yàn)系統(tǒng)，再開啟待測(cè)樣品與數(shù)據(jù)采集工控機(jī)，設(shè)定數(shù)據(jù)采集工控機(jī)的IP地址與待測(cè)樣品相匹配，待二者通信正常后開啟監(jiān)測(cè)軟件，然后任選一個(gè)固定在柵欄上的金屬鋼球，將其以金屬鋼球中心位置與固定點(diǎn)位置距離為半徑，沿垂直方向抬起至柵欄上沿水平位置，自由釋放鋼球使其做單擺運(yùn)動(dòng)，并沿垂直方向沖擊在檔板上，記錄監(jiān)測(cè)軟件中干擾信號(hào)的位置坐標(biāo)A ;選擇另一個(gè)固定在柵欄上的金屬鋼球重復(fù)進(jìn)行沖擊操作，記錄監(jiān)測(cè)軟件中干擾信號(hào)的位置坐標(biāo)B ;計(jì)算定位精定ω = |Α-Β|-100 ;重復(fù)上述操作5次，取5次ω的最大值作為定位精度；
試驗(yàn)探測(cè)距離精確度需要先按照上述設(shè)備架設(shè)方案架設(shè)試驗(yàn)系統(tǒng)，再開啟待測(cè)樣品與數(shù)據(jù)采集工控機(jī)，設(shè)定數(shù)據(jù)采集工控機(jī)的IP地址與待測(cè)樣品相匹配，待二者通信正常后開啟監(jiān)測(cè)軟件，然后選固定在柵欄上的光纜200m處檔板所對(duì)應(yīng)的金屬鋼球，將其以鋼球中心位置與固定點(diǎn)位置距離為半徑，沿垂直方向抬起至柵欄上沿水平位置，自由釋放鋼球使其做單擺運(yùn)動(dòng)，并沿垂直方向沖擊在檔板上，記錄監(jiān)測(cè)軟件中干擾信號(hào)的位置坐標(biāo)X ;重復(fù)上述操作5次，取5次X的最大值作為探測(cè)距離，計(jì)算探測(cè)距離精確度X= I X-5000 I ；
標(biāo)準(zhǔn)件篩選包括如下操作:選擇不少于10臺(tái)的同一批生產(chǎn)的合格產(chǎn)品，用不少于3個(gè)測(cè)試人員，對(duì)每臺(tái)樣品進(jìn)行至少10次檢驗(yàn)，檢驗(yàn)包括原始數(shù)據(jù)檢查、響應(yīng)時(shí)間試驗(yàn)、定位精度試驗(yàn)及探測(cè)距離試驗(yàn)，記錄所有數(shù)據(jù)，用xbar-R控制圖分析法對(duì)每一臺(tái)樣品每項(xiàng)試驗(yàn)的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而篩選出一臺(tái)樣品作為標(biāo)準(zhǔn)件，其性能參數(shù)要求如下:10次檢驗(yàn)中性能參數(shù)最穩(wěn)定；原始數(shù)據(jù)波動(dòng)范圍:F在5000 (IilOO)Hz?7000 (I± 100)Hz之間，且波動(dòng)幅度f值最??；響應(yīng)時(shí)間:t彡2.8s且t值最小；定位精度:ω彡9m且ω值最?。惶綔y(cè)距離精確度:x < 9m且X值最??；
所述的批量產(chǎn)品一致性檢測(cè)階段包括有性能偏差范圍設(shè)定環(huán)節(jié)和待測(cè)樣品一致性檢查環(huán)節(jié):性能偏差范圍設(shè)定環(huán)節(jié)中將篩選的標(biāo)準(zhǔn)件的各項(xiàng)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)，用xbar-R控制圖分析法分析出的其均值作為性能偏差的參考值并進(jìn)行存檔備案，各參數(shù)表示如下:原始數(shù)據(jù)波動(dòng)幅度的參考值;響應(yīng)時(shí)間的參考值:t參;定位精度的參考值:ω參;探測(cè)距尚精確度的參考值:Χ#;待測(cè)樣品的各項(xiàng)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)作為測(cè)量值表示如下:原始數(shù)據(jù)波動(dòng)幅度的測(cè)量值:f#;響應(yīng)時(shí)間的測(cè)量值:t#;定位精度的測(cè)量值:ω 探測(cè)距離精確度的測(cè)量值:X樣;性能偏差指待測(cè)樣品的各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)量值與參考值之間的差；性能偏差的表示及范圍設(shè)定如下:原始數(shù)據(jù)波動(dòng)幅度的性能偏差:Af= f# -f# ^ ±100Hz ;響應(yīng)時(shí)間的性能偏差:At= t樣-t參彡±0.2s ;定位精度的性能偏差Λω = ω樣-ω參彡± Im;探測(cè)距離精確度的性能偏差Δ X= X樣-X參彡± Im ;