CN103198212A - 基于故障树分析的掺铒光纤光源驱动电路可靠性预测方法 - Google Patents

Abstract

基于故障树分析的掺铒光纤光源驱动电路可靠性预测方法，涉及基于故障树分析的掺铒光纤光源驱动电路可靠性预测方法。本发明为了解决目前并没有对掺铒光纤光源驱动电路的可靠性预测的方法，无法预测光纤陀螺的使用寿命的问题。该方法为：根据演绎法建立掺铒光纤光源驱动电路故障树；根据掺铒光纤光源驱动电路故障树对掺铒光纤光源驱动电路进行检测；对掺铒光纤光源驱动电路中使用的元器件进行统计和分类，在《电子设备可靠性预计手册》获得质量系数和通用失效率；根据获得质量系数和通用失效率，获得的掺铒光纤光源驱动电路的可靠度、失效概率密度和平均寿命即表示待测掺铒光纤光源驱动电路可靠性。本发明应用于海、陆和空等领域。

Description

基于故障树分析的掺铒光纤光源驱动电路可靠性预测方法

技术领域

本发明涉及一种光源驱动电路可靠性预测方法，具体涉及基于故障树分析的掺铒光纤光源驱动电路可靠性预测方法。

背景技术

光纤陀螺是一种新型的具有广阔应用前景的全固态惯性仪表，其潜在精度几乎覆盖了传统机电式陀螺的大部分应用领域。它是一种速率陀螺，是敏感相对于惯性空间运动的装置。光纤陀螺无运动部件，具有寿命长、质量轻、体积小、功耗小、测量范围大、可快速启动、机构设计灵活、生产工艺相对简单等特点。可应用于海、陆、空、天等各种领域，如水面舰船、水下航行器、车辆、导弹、飞机、火箭、卫星等。

随着光纤陀螺的使用的范围的扩大和人们对产品质量越来越重视，对光纤陀螺的要求就越来越高，不仅对光纤陀螺精度提出了更高的要求，而且对光纤陀螺的可靠性做出了严格的要求。光纤陀螺是以光学器件和电子器件为主的一种光电仪表，其中随着时间推移会导致光学器件和电子器件的性能发生退化，如光源的功率发生退化，中心波长稳定性紊乱等失效机理，导致光纤陀螺产生漂移和功能退化。这些因素的产生对光纤陀螺的使用产生严重的影响，光纤陀螺的使用寿命及可靠度对光纤陀螺的应用系统的可靠性设计具有重要意义，因此需要对光纤陀螺进行寿命及可靠度的分析。

光源是光纤陀螺的重要部件，光源故障率是引起的光纤陀螺故障的原因之一，另外，对光纤陀螺外场故障信息进行统计分析，光源故障占光纤陀螺故障的57%，是光纤陀螺所有故障中所占比例最大的一个，是其寿命的致命弱点，掺铒光纤光源的驱动电路的可靠性是其稳定运行的保证。掺铒光纤驱动电路作为光源的动力来源，对光纤陀螺的使用寿命预测有着重要的意义。目前并没有对掺铒光纤光源驱动电路的可靠性预测的方法。

发明内容

本发明为了解决目前并没有对掺铒光纤光源驱动电路的可靠性预测的方法，无法预测光纤陀螺的使用寿命的问题，从而提出了基于故障树分析的掺铒光纤光源驱动电路可靠性预测方法。

基于故障树分析的掺铒光纤光源驱动电路可靠性预测方法，它包括下述步骤：

步骤一、根据演绎法建立掺铒光纤光源驱动电路故障树；

所述的掺铒光纤光源驱动电路故障树包括掺铒光纤光源驱动电路故障顶事件、功率检测电路故障中间事件、恒流源驱动电路故障中间事件、温度检测电路故障中间事件和热电制冷器驱动电路故障中间事件，

所述的功率检测电路故障中间事件包括：无信号输出底事件，噪声电压变大底事件和电压输出异常底事件；

恒流源驱动电路故障中间事件包括：恒流源无电流输出底事件和恒流源电流输出异常底事件；

温度检测电路故障中间事件包括：电压输出异常底事件和无电压输出底事件；

热电制冷器驱动电路故障中间事件包括：TEC无电流流过底事件和TEC电压输出异常底事件，

步骤二、根据步骤一所述的掺铒光纤光源驱动电路故障树对掺铒光纤光源驱动电路进行检测；

步骤三、对掺铒光纤光源驱动电路中使用的元器件进行统计和分类，根据光源的使用环境下的温度为33℃在GJB/Z299C—2006《电子设备可靠性预计手册》获得质量系数和通用失效率，

步骤四、根据步骤三中获得质量系数和通用失效率，通过公式（1）获得掺铒光纤光源驱动电路的总失效率：

${\mathrm{\λ}}_{\mathrm{GS}}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{N}_i{\mathrm{\λ}}_{\mathrm{Gi}}{\mathrm{\π}}_{\mathrm{Qi}}---\left(1\right)$

式中：λ_Gs表示掺铒光纤光源驱动电路的总失效率；

N_i表示第i种元器件的数量；

λ_Gi表示第i种元器件的通用失效率；

π_Qi表示第i种元器件的通用质量系数；

n表示掺铒光纤光源驱动电路所用元器件的种类数量，

由公式（1）中的掺铒光纤光源驱动电路的总失效率λ_GS代入公式（2）中得到掺铒光纤光源驱动电路的可靠度：

$R\left(t\right)=\exp (-\underset{0}{\overset{t}{\∫}}{\mathrm{\λ}}_{\mathrm{GS}}\mathrm{dt})---\left(2\right)$

由公式（2）中的掺铒光纤光源驱动电路的总失效率λ_GS代入公式（3）得到掺铒光纤光源驱动电路的失效概率密度：

$f\left(t\right)={\mathrm{\λ}}_{\mathrm{GS}}\exp (-\underset{0}{\overset{t}{\∫}}{\mathrm{\λ}}_{\mathrm{GS}}\mathrm{dt})---\left(3\right)$

由公式（3）中的掺铒光纤光源驱动电路的总失效率λ_GS代入公式（4）可以得到掺铒光纤光源驱动电路的平均寿命：

$\mathrm{MTBF}=\frac{1}{{\mathrm{\λ}}_{\mathrm{GS}}}=2.067\×{10}^{5}h---\left(4\right)$

上述获得的掺铒光纤光源驱动电路的可靠度、失效概率密度和平均寿命即表示待测掺铒光纤光源驱动电路可靠性。

步骤二所述的根据掺铒光纤光源驱动电路故障树对掺铒光纤光源驱动电路进行检测的具体过程为：

当光源的输出的光功率为8mW～10mW，光源输出光的中心波长稳定性<10ppm时，掺铒光纤光源驱动电路正常运行；

当光源的输出的光功率超出8mW～10mW范围时，为掺铒光纤光源驱动电路故障顶事件；

当光源输出功率大于10mW时，为功率检测电路故障中间事件，对光源输出功率进行检测；

当光源输出功率小于8mW或无输出功率时，为恒流源驱动电路故障中间事件，对光源输出进行检测；

当光源输出光的中心波长稳定性在10ppm～15ppm范围时，为温度检测电路故障中间事件，对光源输出光的中心波长进行检测；

当光源输出光的中心波长稳定性在大于15ppm时，为热电制冷器驱动电路故障中间事件，对光源输出光的中心波长进行检测。

当光源输出功率大于10mW时，为功率检测电路故障中间事件，对光源输出功率进行检测的具体过程为：

当光源输出功率降低时，为无信号输出底事件；

当光源输出功率升高时，为噪声电压变大底事件；

当光源输出功率不停的变动时，为电压输出异常底事件。

当光源输出功率小于8mW或无输出功率时，为恒流源驱动电路故障中间事件，对光源输出进行检测的具体过程为：

当无光源输出时，为恒流源无电流输出底事件；

当光源输出光功率上下波动时，为恒流源电流输出异常底事件。

当光源输出光的中心波长稳定性在10ppm～15ppm范围时，为温度检测电路故障中间事件，对光源输出光的中心波长进行检测的具体过程为：

当光源输出光的中心波长变大时，为无电压输出底事件，

当光源输出光的中心波长上下波动时，为电压输出异常底事件。

当光源输出光的中心波长稳定性在大于15ppm，为热电制冷器驱动电路故障中间事件，对光源输出光的中心波长进行检测的具体过程为：

当光源输出光的中心波长变大时，为TEC无电流流过底事件；

当光源输出光的中心波长上下波动时，为TEC电压输出异常底事件。

本发明采用基于故障树分析的掺铒光纤光源驱动电路可靠性预测方法，得到掺铒光纤光源驱动电路的可靠度、失效概率密度和平均寿命，得到了主要故障模式和失效机理，从而为掺铒光纤光源可靠性研究的开展提供理论依据和方法参考，为光纤陀螺的寿命评估提供可靠的依据。

附图说明

图1为本发明所述的基于故障树分析的掺铒光纤光源驱动电路可靠性预测方法的方法流程图；

图2为掺铒光纤光源驱动电路的电路原理图；

图3为功率检测电路的电路原理图；

图4为恒流源驱动电路的电路原理图；

图5为温度测电路的电路原理图；

图6为热电制冷器驱动电路的电路原理图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1具体说明本实施方式，本实施方式所述的基于故障树分析的掺铒光纤光源驱动电路可靠性预测方法为：

步骤一、根据演绎法建立掺铒光纤光源驱动电路故障树；

所述的掺铒光纤光源驱动电路故障树包括掺铒光纤光源驱动电路故障顶事件、功率检测电路故障中间事件、恒流源驱动电路故障中间事件、温度检测电路故障中间事件和热电制冷器驱动电路故障中间事件，

所述的功率检测电路故障中间事件包括：无信号输出底事件，噪声电压变大底事件和电压输出异常底事件；

恒流源驱动电路故障中间事件包括：恒流源无电流输出底事件和恒流源电流输出异常底事件；

温度检测电路故障中间事件包括：电压输出异常底事件和无电压输出底事件；

热电制冷器驱动电路故障中间事件包括：TEC无电流流过底事件和TEC电压输出异常底事件，

步骤二、根据步骤一所述的掺铒光纤光源驱动电路故障树对掺铒光纤光源驱动电路进行检测；

步骤三、对掺铒光纤光源驱动电路中使用的元器件进行统计和分类，根据光源的使用环境下的温度为33℃在GJB/Z299C—2006《电子设备可靠性预计手册》获得质量系数和通用失效率，

步骤四、根据步骤三中获得质量系数和通用失效率，通过公式（1）获得掺铒光纤光源驱动电路的总失效率：

${\mathrm{\&lambda;}}_{\mathrm{GS}}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{N}_i{\mathrm{\&lambda;}}_{\mathrm{Gi}}{\mathrm{\&pi;}}_{\mathrm{Qi}}---\left(1\right)$

式中：λ_Gs表示掺铒光纤光源驱动电路的总失效率；

N_i表示第i种元器件的数量；

λ_Gi表示第i种元器件的通用失效率；

π_Qi表示第i种元器件的通用质量系数；

n表示掺铒光纤光源驱动电路所用元器件的种类数量，

由公式（1）中的掺铒光纤光源驱动电路的总失效率λ_GS代入公式（2）中得到掺铒光纤光源驱动电路的可靠度：

$R\left(t\right)=\exp (-\underset{0}{\overset{t}{\&Integral;}}{\mathrm{\&lambda;}}_{\mathrm{GS}}\mathrm{dt})---\left(2\right)$

由公式（2）中的掺铒光纤光源驱动电路的总失效率λ_GS代入公式（3）得到掺铒光纤光源驱动电路的失效概率密度：

$f\left(t\right)={\mathrm{\&lambda;}}_{\mathrm{GS}}\exp (-\underset{0}{\overset{t}{\&Integral;}}{\mathrm{\&lambda;}}_{\mathrm{GS}}\mathrm{dt})---\left(3\right)$

由公式（3）中的掺铒光纤光源驱动电路的总失效率λ_GS代入公式（4）可以得到掺铒光纤光源驱动电路的平均寿命：

$\mathrm{MTBF}=\frac{1}{{\mathrm{\&lambda;}}_{\mathrm{GS}}}=2.067\&times;{10}^{5}h---\left(4\right)$

上述获得的掺铒光纤光源驱动电路的可靠度、失效概率密度和平均寿命即表示待测掺铒光纤光源驱动电路可靠性。

具体实施方式二、本实施方式与具体实施方式一所述的基于故障树分析的掺铒光纤光源驱动电路可靠性预测方法的区别在于，步骤二所述的根据掺铒光纤光源驱动电路故障树对掺铒光纤光源驱动电路进行检测的具体过程为：

当光源的输出的光功率为8mW～10mW，光源输出光的中心波长稳定性<10ppm时，掺铒光纤光源驱动电路正常运行；

当光源的输出的光功率超出8mW～10mW范围时，掺铒光纤光源驱动电路出现故障为掺铒光纤光源驱动电路故障顶事件；

当光源输出功率大于10mW时，功率检测电路出现故障为功率检测电路故障中间事件，对光源输出功率进行检测；

当光源输出功率小于8mW或无输出功率时，恒流源驱动电路出现故障为恒流源驱动电路故障中间事件，对光源输出进行检测；

当光源输出光的中心波长稳定性在10ppm～15ppm范围时，温度检测电路出现故障为温度检测电路故障中间事件，对光源输出光的中心波长进行检测；

当光源输出光的中心波长稳定性在大于15ppm时，热电制冷器驱动电路出现故障为热电制冷器驱动电路故障中间事件，对光源输出光的中心波长进行检测。

具体实施方式三、本实施方式与具体实施方式二所述的基于故障树分析的掺铒光纤光源驱动电路可靠性预测方法的区别在于，当光源输出功率大于10mW时，为功率检测电路故障中间事件，对光源输出功率进行检测的具体过程为：

当光源输出功率降低时，为无信号输出底事件；

当光源输出功率升高时，为噪声电压变大底事件；

当光源输出功率不停的变动时，为电压输出异常底事件。

具体实施方式四、本实施方式与具体实施方式二所述的基于故障树分析的掺铒光纤光源驱动电路可靠性预测方法的区别在于，当光源输出功率小于8mW或无输出功率时，为恒流源驱动电路故障中间事件，对光源输出进行检测的具体过程为：

当无光源输出时，为恒流源无电流输出底事件；

当光源输出光功率上下波动时，为恒流源电流输出异常底事件。

具体实施方式五、本实施方式与具体实施方式二所述的基于故障树分析的掺铒光纤光源驱动电路可靠性预测方法的区别在于，当光源输出光的中心波长稳定性在10ppm～15ppm范围时，为温度检测电路故障中间事件，对光源输出光的中心波长进行检测的具体过程为：

当光源输出光的中心波长变大时，为无电压输出底事件，

当光源输出光的中心波长上下波动时，为电压输出异常底事件。

具体实施方式六、本实施方式与具体实施方式二所述的基于故障树分析的掺铒光纤光源驱动电路可靠性预测方法的区别在于，当光源输出光的中心波长稳定性在大于15ppm，为热电制冷器驱动电路故障中间事件，对光源输出光的中心波长进行检测的具体过程为：

当光源输出光的中心波长变大时，为TEC无电流流过底事件；

当光源输出光的中心波长上下波动时，为TEC电压输出异常底事件。

结合具体实施方式一至六，下述内容为具体实施例：

掺铒光纤光源驱动电路具体分四个部分：功率检测电路、恒流源驱动电路、温度检测电路和热电制冷器驱动电路。如图2所示，功率检测电路的信号输出端与FPGA芯片的第一信号输入端连接，恒流源驱动电路的信号输出端与FPGA芯片的第二信号输入端连接，温度检测电路的信号输出端与FPGA芯片的第三信号输入端连接，热电制冷器驱动电路的信号输出端与FPGA芯片的第四信号输入端连接。

功率检测电路是为检测光源的发光功率，为光源功率稳定的输出提供依据；

恒流源驱动电路为光源提供电流驱动并通过控制光源的电流来稳定光源功率的输出；

温度检测电路和热电制冷器驱动电路的作用是保持光源工作温度的基本恒定，不受外界温度变化和光源本身发热的影响。

功率检测电路工作原理为：功率检测电路的任务就是将光电二极管产生的电流信号精确的检测出来并转换为电压信号。如图3所示，光源模块在其内部集成了用于检测功率的光电二极管D1。光源模块将产生的980nm光的功率的5%分配在光电二极管上，并由光电二极管转换成电流信号输出。采样电阻R是将光电二极管产生的电流转换为电压信号的核心元件。A2为运算放大器，将采样电阻的电压进行放大，进而得到所需要的电压值。

恒流源驱动电路工作原理为：恒流源驱动电路为光源源提供恒定的注入电流，以稳定光源源的输出功率，降低噪声以及减小漂移。如图4所示：Q1为小功率三极管，Q2为大功率三极管，两个三极管串联起来构成达林顿管，提供大功率电流。电阻R1为Q2的导通提供偏置电压，Q1和Q2看作是一个复合的三极管，由三极管的特性可知，流经光源（Pump）的电流和流经R2的电流是近似的，保证流经R2的电流恒定即可。放大器A1作为电压跟随器，其作用是让电阻R2上的压降等于放大器A1正向输入端的电压，使电阻的压降就是电压U1的值，流经R2电流就是U1/R2，这个值近似与流经光源的电流相等。齐纳二极管D1作为稳压二极管，作用是对光源提供过压保护，从而消除电路浪涌电压对激光二极管的影响。电容C1采用大容量电容，防止电源的过大波动引起通过光源的电流的纹波对Pump的损伤，同时在启动时可以在一定程度上缓解突然启动快速性，降低启动速度。

温度检测电路工作原理为：如图5所示：是光源模块内部集成的热敏电阻，同时作为放大器A3的反馈电阻，同样电阻R0作为放大器A4的反馈电阻。热敏电阻的变化和两个放大器的输出电压差是呈线性关系的，因此可通过检测电压差的变化来检测热敏电阻的温度变化情况，并通过A/D转换器转换成数字信号送至FPGA芯片进行处理。

热电制冷器驱动电路工作原理为：如图6所示，采用数字控制的方法设计的驱动电路，同时模拟驱动电路采用集成了控制电路与各种保护功能的专用芯片MAX1968，为热电制冷器提供恒定精确的电流。管脚LX1、LX2连接芯片内部的两个同步降压稳压器，稳压器输出端配有四个高效的MOSFET，两个管脚输出的电流经过LC滤波网络滤波后，输入到TEC。流过热电制冷器的电流由公式(1)为：

$I_{\mathrm{TEC}}=\frac{V_{\mathrm{TEC}}-V_{\mathrm{REF}}}{10R_{\mathrm{SEVCE}}}---\left(1\right)$

其中，I_TEC表示MAX1968输出电流，单位为A；

V_TEC表示MAX1968的输入控制电压，单位为V；

V_REF表示MAX1968的参考端电压，单位为V；

R_SEVCE表示外置敏感电阻，单位为Ω。

参考电压由MAX1968内部集成的参考电压源提供，为1.5V。控制电压就以1.5V为中心，当>1.5V时，电流从OS2经过TEC流向OS1，TEC中流过反向电流制冷，此时OS1、OS2、CS这3个引脚的电压关系为：VOS2>VOS1>VCS；反之，当<1.5V时，电流从OS1经过TEC流向OS2，TEC中流过正向电压制热；而当=1.5V时，TEC中无电流流动，既不制冷也不制热。

步骤一、根据演绎法建立掺铒光纤光源驱动电路故障树；

步骤二、根据掺铒光纤光源驱动电路故障树对掺铒光纤光源驱动电路进行检测；

根据掺铒光纤光源驱动电路故障树，采用下行法求出掺铒光纤光源驱动电路故障树的最小割集，得到所有的最小割集均为一阶最小割集，所述的一阶最小割集表示底事件，都会导致光源驱动电路故障，即整个驱动电路是串联的，通过对光源驱动电路的研究与工程应用中出现的故障模式的统计与分析，并且根据故障树中的底层事件发生的原因可以看出各个元器件失效是由温度的变化（或高温）和电应力引起的，由此得出光源驱动电路在使用过程中根据底事件判断失效的应力故障是温度应力还是电应力，在驱动电路的使用过程中保证温度稳定和电应力平衡是延长驱动电路使用寿命的关键之一。

功率检测电路故障树检测，通过对功率检测电路进行广泛的故障搜集，在对功率检测电路物理化学性能、制造工艺和性能参数透彻分析的基础上，结合功率检测电路的工作环境和使用条件等，采用演绎法建立了功率检测电路的故障树。功率检测电路发生故障时，不能正确的检测出光源的功率输出值。从而向FPGA芯片中发送错误的信息，导致FPGA芯片不能准确地控制光源的驱动电流，最终光源的功率输出不稳定。光源功率检测电路故障有三种：无信号输出、噪声电压变大和电压的输出异常。定义功率检测电路故障为中间事件，无信号输出、噪声电压变大、和电压输出异常为底事件，当无信号输出时，光源输出功率会降低；噪声电压变大时光源输出功率会升高；电压输出异常时，光源输出功率会不停的变动。据此建立功率检测电路的故障树。

恒流源驱动电路故障树检测，恒流源驱动电路主要为光源提供稳定的电流，其主要故障表现为无电流输出和电流输出没有按照规定要求进行调控等电流输出异常故障，当恒流源驱动电路出现故障时，光源输出功率不稳定，甚至是无输出；当恒流源无电流输出时，光源无光输出；当恒流源电流输出异常时，光源输出光功率上下波动。定义恒流源驱动电路故障为中间事件，无电流输出和电流输出异常为底事件。

在恒流源驱动电路中大功率三极管和小功率三极管构成的达林顿管是整个电路中最容易受到击穿而失效的部位。电路中的电阻R2是电流大小调节的关键，电流输出的异常最有可能是电阻R2在使用的过程中由于老化等原因导致电阻阻值的变化产生的。采用演绎法人工建立的恒流源驱动电路的故障树。

温度检测电路故障树检测，在光源的使用过程当中，温度的变化会导致光源输出光的中心波长输出异常，保持一定的温度是光源稳定输出的保障。准确检测光源的温度是控制温度稳定的前提。温度检测电路是通过热敏电阻两端的电压变化来检测温度的，当温度检测电路无电压输出时，温度控制电路就不能正常的对光源进行控温，光源输出光的中心波长会变大，波长稳定性较差；当温度检测电路的输出电压异常时，光源输出光的中心波长会出现波动，定义温度检测电路故障为中间事件，电压输出异常和无电压输出为底事件。由于无电压输出故障是由管脚折断或损伤这一故障导致的，定义管脚折断或损伤为中间事件。根据以上分析建立温度检测电路故障树。

热电制冷器驱动电路故障树检测热电制冷器驱动电路是通过控制光源模块中TEC的电流来控制光源的温度。当TEC无电流流过时，TEC不能工作，光源输出光的中心波长会变大；当TEC电压输出异常时，光源输出光的中心波长会出现波动。因此定义热电制冷器驱动电路故障为中间事件，TEC无电流流过和TEC电压输出异常为底事件。根据热电制冷器驱动电路的工作原理可得，参考电压保持1.5V是MAX1968准确控制温度的关键，因此MAX1968芯片的驱动故障尤为关键。根据分析可得热电制冷器驱动电路故障树。

步骤三、对掺铒光纤光源驱动电路中使用的元器件进行统计和分类，根据光源的使用环境下的温度为33℃在GJB/Z299C—2006《电子设备可靠性预计手册》可查表1中的质量系数和通用失效率。

表1

步骤四、获得质量系数和通用失效率，通过公式（1）获得掺铒光纤光源驱动电路的总失效率，根据总失效率获得掺铒光纤光源驱动电路的可靠度、失效概率密度和平均寿命。

Claims (6)

1.基于故障树分析的掺铒光纤光源驱动电路可靠性预测方法，其特征在于：它包括下述步骤：

步骤一、根据演绎法建立掺铒光纤光源驱动电路故障树；

所述的掺铒光纤光源驱动电路故障树包括掺铒光纤光源驱动电路故障顶事件、功率检测电路故障中间事件、恒流源驱动电路故障中间事件、温度检测电路故障中间事件和热电制冷器驱动电路故障中间事件，

所述的功率检测电路故障中间事件包括：无信号输出底事件，噪声电压变大底事件和电压输出异常底事件；

恒流源驱动电路故障中间事件包括：恒流源无电流输出底事件和恒流源电流输出异常底事件；

温度检测电路故障中间事件包括：电压输出异常底事件和无电压输出底事件；

热电制冷器驱动电路故障中间事件包括：TEC无电流流过底事件和TEC电压输出异常底事件，

步骤二、根据步骤一所述的掺铒光纤光源驱动电路故障树对掺铒光纤光源驱动电路进行检测；

步骤三、对掺铒光纤光源驱动电路中使用的元器件进行统计和分类，根据光源的使用环境下的温度为33℃在GJB/Z299C—2006《电子设备可靠性预计手册》获得质量系数和通用失效率；

步骤四、根据步骤三中获得质量系数和通用失效率，通过公式（1）获得掺铒光纤光源驱动电路的总失效率：

${\mathrm{\&lambda;}}_{\mathrm{GS}}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{N}_i{\mathrm{\&lambda;}}_{\mathrm{Gi}}{\mathrm{\&pi;}}_{\mathrm{Qi}}---\left(1\right)$

式中：λ_Gs表示掺铒光纤光源驱动电路的总失效率；

N_i表示第i种元器件的数量；

λ_Gi表示第i种元器件的通用失效率；

π_Qi表示第i种元器件的通用质量系数；

n表示掺铒光纤光源驱动电路所用元器件的种类数量，

由公式（1）中的掺铒光纤光源驱动电路的总失效率λ_GS代入公式（2）中得到掺铒光纤光源驱动电路的可靠度：

$R\left(t\right)=\exp (-\underset{0}{\overset{t}{\&Integral;}}{\mathrm{\&lambda;}}_{\mathrm{GS}}\mathrm{dt})---\left(2\right)$

由公式（2）中的掺铒光纤光源驱动电路的总失效率λ_GS代入公式（3）得到掺铒光纤光源驱动电路的失效概率密度：

$f\left(t\right)={\mathrm{\&lambda;}}_{\mathrm{GS}}\exp (-\underset{0}{\overset{t}{\&Integral;}}{\mathrm{\&lambda;}}_{\mathrm{GS}}\mathrm{dt})---\left(3\right)$

由公式（3）中的掺铒光纤光源驱动电路的总失效率λ_GS代入公式（4）可以得到掺铒光纤光源驱动电路的平均寿命：

$\mathrm{MTBF}=\frac{1}{{\mathrm{\&lambda;}}_{\mathrm{GS}}}=2.067\&times;{10}^{5}h---\left(4\right)$

上述获得的掺铒光纤光源驱动电路的可靠度、失效概率密度和平均寿命即表示待测掺铒光纤光源驱动电路可靠性。

2.根据权利要求1所述的基于故障树分析的掺铒光纤光源驱动电路可靠性预测方法，其特征在于：步骤二所述的根据掺铒光纤光源驱动电路故障树对掺铒光纤光源驱动电路进行检测的具体过程为：

当光源的输出的光功率为8mW～10mW，光源输出光的中心波长稳定性<10ppm时，掺铒光纤光源驱动电路正常运行；

当光源的输出的光功率超出8mW～10mW范围时，为掺铒光纤光源驱动电路故障顶事件；

当光源输出功率大于10mW时，为功率检测电路故障中间事件，对光源输出功率进行检测；

当光源输出功率小于8mW或无输出功率时，为恒流源驱动电路故障中间事件，对光源输出进行检测；

当光源输出光的中心波长稳定性在10ppm～15ppm范围时，为温度检测电路故障中间事件，对光源输出光的中心波长进行检测；

当光源输出光的中心波长稳定性在大于15ppm时，为热电制冷器驱动电路故障中间事件，对光源输出光的中心波长进行检测。

3.根据权利要求2所述的基于故障树分析的掺铒光纤光源驱动电路可靠性预测方法，其特征在于：当光源输出功率大于10mW时，为功率检测电路故障中间事件，对光源输出功率进行检测的具体过程为：

当光源输出功率降低时，为无信号输出底事件；

当光源输出功率升高时，为噪声电压变大底事件；

当光源输出功率不停的变动时，为电压输出异常底事件。

4.根据权利要求2所述的基于故障树分析的掺铒光纤光源驱动电路可靠性预测方法，其特征在于：当光源输出功率小于8mW或无输出功率时，为恒流源驱动电路故障中间事件，对光源输出进行检测的具体过程为：

当无光源输出时，为恒流源无电流输出底事件；

当光源输出光功率上下波动时，为恒流源电流输出异常底事件。

5.根据权利要求2所述的基于故障树分析的掺铒光纤光源驱动电路可靠性预测方法，其特征在于：当光源输出光的中心波长稳定性在10ppm～15ppm范围时，为温度检测电路故障中间事件，对光源输出光的中心波长进行检测的具体过程为：

当光源输出光的中心波长变大时，为无电压输出底事件，

当光源输出光的中心波长上下波动时，为电压输出异常底事件。

6.根据权利要求2所述的基于故障树分析的掺铒光纤光源驱动电路可靠性预测方法，其特征在于：当光源输出光的中心波长稳定性在大于15ppm，为热电制冷器驱动电路故障中间事件，对光源输出光的中心波长进行检测的具体过程为：

当光源输出光的中心波长变大时，为TEC无电流流过底事件；

当光源输出光的中心波长上下波动时，为TEC电压输出异常底事件。

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