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COTS应用于空间辐射环境的可靠性研究

党炜  
【摘要】: 商业现货(COTS)元器件由于具有高性能、低成本等特点,国内外空间工程项目对其具有极大的需求。但是由于COTS器件不具备空间应用的高可靠的质量特性,尤其是在空间辐射环境中,COTS面临着高风险。 为了解决COTS空间应用低可靠、高风险的问题,本文从“可靠性系统工程”方法出发,开展了以下工作:研究了COTS空间应用的故障特点,分析总结了空间辐射环境及其效应,初步建立了空间辐射环境仿真平台;开展了COTS可靠性保证试验的方法研究,分析了COTS可靠性保证的特点,论证了COTS温度应力和辐射应力的升级筛选原理,研究了COTS升级筛选流程和COTS升级筛选规范制定流程,确定了初步筛选应力的方法,并利用Arrhenius反应模型,确定了计算温度鉴定试验应力水平和试验时间的方法。 在以上工作的基础上,课题最后进行了微控制器和闪存等COTS器件的总剂量效应试验,确定了其总剂量阈值;并以微控制器芯片为重点,进行了冷备冗余设计、交替工作形式的验证,证明有效;并初步研究了“无损筛选”和“辐射筛选”两种筛选方法,主要建立了该器件的无损筛选回归模型,并进行了验证,该模型误差在工程可接受范围内。 本文首次提出了“COTS可靠性保证试验(CRAT)”和“COTS可靠性保证设计(CRAD)”的概念,并对CRAT进行了重点研究,通过一定程度的试验验证,证明了该方法切实可行。本课题的研究,为COTS在空间工程中的高可靠应用进行了有益的探索,提供了基本的思路、奠定了一定基础。


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