儀器設(shè)備的可靠性分析

向軍

摘要：科技的發(fā)展促進了儀器設(shè)備技術(shù)含量的提高，同時儀器設(shè)備的系統(tǒng)功能也更加完善。儀器設(shè)備在設(shè)計和使用過程中，很容易受到外界環(huán)境因素的影響，造成設(shè)備可靠性降低。儀器設(shè)備作為儀器設(shè)備的主要構(gòu)成部分，其準(zhǔn)確運行與否直接影響設(shè)備的正常工作。基于此，文章在闡述儀器設(shè)備重要性的基礎(chǔ)上，分析了設(shè)計及使用過程中需要注意的問題。

關(guān)鍵詞：儀器設(shè)備；生產(chǎn)可靠性；散熱防護性；元器件；防干擾設(shè)計 文獻標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TH86 文章編號：1009-2374（2015）28-0093-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.28.045

隨著我國經(jīng)濟發(fā)展和開放的程度越來越高，國產(chǎn)儀器企業(yè)要面對的不僅是國內(nèi)同行的競爭，還要面對國外儀器企業(yè)的競爭。在國內(nèi)儀器市場，特別是中高端、大型儀器設(shè)備市場，國產(chǎn)儀器設(shè)備與國外同類產(chǎn)品不具有任何的競爭能力，幾乎全部需要依賴進口。工業(yè)生產(chǎn)中機器的控制能力直接受到儀器設(shè)備可靠性的影響，因此提升工業(yè)生產(chǎn)控制能力的最好措施就是提高儀器設(shè)備的可靠性。在進行儀器設(shè)備設(shè)計的時候，除了做好可靠性設(shè)計之外，還需要考慮到防干擾設(shè)計以及使用過程的防干擾。

1 儀器設(shè)備可靠性設(shè)計的必要性

現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的控制水平直接通過儀器設(shè)備的技術(shù)體現(xiàn)出來，工業(yè)企業(yè)在生產(chǎn)系統(tǒng)中使用的儀器設(shè)備必須要達到相關(guān)的可靠性規(guī)定，這樣才可以體現(xiàn)出做好儀器設(shè)備可靠性設(shè)計的必要性。元件和線路共同組成了儀器設(shè)備，這些達到可靠性之后可以有效提高生產(chǎn)效率，保證工業(yè)生產(chǎn)達到相關(guān)的規(guī)定要求。工業(yè)企業(yè)在選擇儀器設(shè)備的時候，一個重要的衡量標(biāo)準(zhǔn)就是可靠性，所有的儀器設(shè)備都有著可靠性的特性，可靠性和儀表功能之間成正比的關(guān)系，也就是可靠性能越高，儀器設(shè)備功能越強。隨著工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的效率要求越來越高，對于儀器設(shè)備提出了更高的可靠性要求。這樣的形勢下，促使儀器設(shè)備可靠性設(shè)計向著個性化的方向發(fā)展，以滿足工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的多項功能。儀器設(shè)備設(shè)計過程中的一項重要評價特性就是可靠性，體現(xiàn)出設(shè)計策略價值的方法就是提高儀器設(shè)備的可靠性，最終實現(xiàn)提高儀器設(shè)備使用水平的目的。

2 儀器設(shè)備可靠性設(shè)計的依據(jù)

2.1 儀器設(shè)備可靠性依據(jù)

儀器設(shè)備可靠性是根據(jù)其在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用提出的，用于控制儀器設(shè)備可靠性設(shè)計的整個過程，尤其是儀器設(shè)備內(nèi)部元件、部件的安裝設(shè)計，有利于排除不穩(wěn)定因素的影響，保障儀器設(shè)備在工業(yè)生產(chǎn)中的可靠性。分析儀器設(shè)備可靠性的依據(jù)，如：（1）儀器設(shè)備需要以工業(yè)生產(chǎn)的需求為主，設(shè)計可靠性的功能，達到工業(yè)生產(chǎn)的根本標(biāo)準(zhǔn)；（2）獲取不利數(shù)值，根據(jù)儀器設(shè)備的可靠性設(shè)計，計算出偏離可靠性的數(shù)據(jù)，以此來作為一項設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化儀器設(shè)備的設(shè)計數(shù)據(jù)；（3）注重儀器設(shè)備的系統(tǒng)配合，按照儀器設(shè)備在工業(yè)生產(chǎn)中的具體功能，完善儀器之間的配合關(guān)系。

2.2 提高設(shè)計階段可靠性

設(shè)計階段要給予其充分的可靠性保障。在設(shè)計控制設(shè)備時，首先要對其內(nèi)在特點進行細致的分析，充分保證產(chǎn)品的性能和使用條件，對設(shè)計參數(shù)進行反復(fù)驗證，最終制定出較為科學(xué)合理的設(shè)計方案。設(shè)計產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)類型和形式時，所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)，如應(yīng)用空間、生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品類型、生產(chǎn)批量都受到產(chǎn)品大小的制約和

影響。

產(chǎn)品的類型和形式的差別也是產(chǎn)品經(jīng)濟性的重要影響因素，以上這些因素都應(yīng)該在設(shè)計之初就要全面考慮，實踐證明，任何一點沒有納入設(shè)計的考慮范疇都可能會影響設(shè)備整體的可靠性。在充分保證元器件的參數(shù)要求的前提下，設(shè)計零部件應(yīng)該選擇最為經(jīng)濟且科學(xué)合理的方案，降低生產(chǎn)產(chǎn)品的費用，減少整個設(shè)備制造的投入力度。這樣縝密地選擇材料和設(shè)計元器件，生產(chǎn)成本不但得到了有效降低，還提高了產(chǎn)品的實用性和操作維修性，從而使設(shè)備可靠性得到了整體提高。

3 強化儀器設(shè)備防干擾設(shè)計的措施

儀器設(shè)備的可靠性分析策略中，最容易出現(xiàn)干擾問題，結(jié)合儀器設(shè)備的運行方式，分析防干擾設(shè)計。

3.1 扭絞信號線

儀器設(shè)備信號線占據(jù)的空間較大，按照信號線的走向采取扭絞設(shè)計，盡量縮小信號線的面積，促使信號線與干擾源保持等距的狀態(tài)，由此平均相鄰導(dǎo)線的電容，防止信號線扭絞時產(chǎn)生串模干擾，同時控制儀器設(shè)備運行時的電磁干擾，確保儀器設(shè)備在工業(yè)系統(tǒng)內(nèi)能夠保持可靠性。

3.2 設(shè)計屏蔽干擾

儀器設(shè)備的可靠性運行中，不僅存在電磁干擾，也存在靜電干擾。為防止靜電干擾的危害，儀器設(shè)備設(shè)計中需采取屏蔽措施，以金屬網(wǎng)屏蔽為主，分析屏蔽干擾的具體設(shè)計。金屬網(wǎng)包裹在信號線的外部，而金屬網(wǎng)的外部利用絕緣層隔斷，切斷儀器設(shè)備靜電干擾的途徑，還能抑制電磁干擾。儀器設(shè)備的屏蔽干擾設(shè)計中，應(yīng)該注重接地措施的應(yīng)用，確保屏蔽干擾設(shè)計達到最穩(wěn)定的狀態(tài)。

3.3 設(shè)計濾波防干擾

濾波設(shè)計在儀器設(shè)備可靠性分析中，有助于提高儀器設(shè)備防干擾的能力。儀器設(shè)備在工業(yè)運行的過程內(nèi)，容易出現(xiàn)緩慢變化的信號流，防止信號流的干擾，需要在儀器設(shè)備的系統(tǒng)中加裝濾波裝置。濾波裝置安裝在輸入系統(tǒng)部分，防護儀器設(shè)備的干擾。儀器設(shè)備可靠性分析中，防干擾是一項不可缺少的設(shè)計內(nèi)容，其在儀器設(shè)備內(nèi)具有很高的實踐性，既可以排除儀器設(shè)備運行中的干擾，也能消除環(huán)境中潛在的干擾，為儀器設(shè)備的可靠性運行提供條件。

4 提高儀器設(shè)備運行中可靠性的措施

4.1 生產(chǎn)可靠性

應(yīng)盡量減少設(shè)備中的零部件、元器件的品種和規(guī)格，專業(yè)廠家生產(chǎn)的通用零部件或產(chǎn)品是值得信賴的，應(yīng)大力提倡使用。采購控制設(shè)備零部件時，應(yīng)以設(shè)備的實際需要技術(shù)條件和加工精度要求為根本，有些企業(yè)一味地崇尚高精尖設(shè)備，也是不科學(xué)的。國產(chǎn)材料和來源多、價格低的材料還是使用的首選。在達到了產(chǎn)品性能指標(biāo)要求后，考慮到成本、精度等級可以低一些，簡單化的裝配為宜，這樣可以有效減少裝配工人的體力消耗，為了實現(xiàn)流水化生產(chǎn)，減少選配和修配，這樣也可以幫助生產(chǎn)企業(yè)進一步降低生產(chǎn)成本等。

4.2 散熱防護性

溫度變化是影響電子設(shè)備可靠性最為重要的因素之一。其功率損失在電氣自動化控制設(shè)備工作時，一般都轉(zhuǎn)化為熱能的形式散發(fā)出來，尤其是一些耗散功率較大的元器件，引起環(huán)境溫度的升高。當(dāng)環(huán)境溫度較高時，設(shè)備工作時產(chǎn)生的熱能不能及時散發(fā)，使設(shè)備溫度升高，直接影響著設(shè)備使用的可靠性，因此做好設(shè)備散熱防護性設(shè)計有著極重要的現(xiàn)實意義。

4.3 選擇元器件

質(zhì)量固然是電子元器件選擇所考慮的問題，是否適用于工作環(huán)境的要求也是需要考慮的范疇。標(biāo)準(zhǔn)性元器件是設(shè)備的首選，因為利于設(shè)備發(fā)生故障時及時更換元器件。設(shè)備工作時會產(chǎn)生熱量，所以對電子設(shè)備的散熱性要求較高，這也直接關(guān)系到整個設(shè)備的正常工作。

各種電氣自動化設(shè)備對電子元件的散熱性能提出了較高的要求，某些大功率、高消耗的電子設(shè)備對散熱性能的要求更為嚴格和苛刻。電子設(shè)備不僅受散熱性能的影響，也會受濕度的影響，一般來說，高溫低濕的環(huán)境條件更能保證設(shè)備的可靠性。在設(shè)備使用的過程中，盡量保證其使用環(huán)境，減少不必要故障出現(xiàn)的概率，進一步提高企業(yè)生產(chǎn)效率。

5 結(jié)語

通過正文的分析，我們可以了解到儀器設(shè)備的可靠性直接影響其正常使用。儀器設(shè)備使用過程中受到很多因素的影響，所以在測試可靠性的時候，應(yīng)該結(jié)合實際情況選用合適的實驗方法，這樣才能更好地控制工業(yè)設(shè)備。儀器設(shè)備在我國工業(yè)中扮演著越來越重要的角色，其可靠性是未來的研究重點，所以，我們相信，未來儀器設(shè)備的可靠性會得到更進一步的提高。

參考文獻

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（責(zé)任編輯：秦遜玉）