儀器儀表的可靠性分析及抗干擾設計

趙安龍

摘 ?要：隨著我國經濟及科技的飛速發展，在工業生產中儀器儀表的使用率也在逐年上升。因儀器儀表在工業生產中占據著重要地位，其可靠性與抗干擾性直接影響工業生產的質量及效率等。加強其儀器儀表的可靠性及抗干擾性設計研究，做到合理有效地提升儀器儀表可靠性及抗干擾性的功能，可以提高工業生產的效率及質量，提升工業生產的水平。基于此，本文對儀器儀表的可靠性分析及抗干擾設計進行分析。

關鍵詞：儀器儀表;可靠性;抗干擾

1儀器儀表的可靠性及抗干擾設計的重要性

工作人員提高儀器儀表的可靠性和抗干擾水平，有利于加速工業生產的發展速度，減少不必要的資源浪費。以某生產系統為例，該生產系統中，工作人員將一部分精力和時間應用到儀器儀表可靠性和抗干擾方面的研究中，從而保證工業系統能夠處于平穩運行的狀態，更能夠減少不必要的故障出現。而儀器儀表由兩部分組成，分別為基礎元件和線路。對于基礎元件而言，要結合工業生產指標，選擇適當的儀器儀表，還要結合計量檢定的標準，定期對其進行相應的校準，致力于提高儀器儀表的可靠性。而根據相關實驗證明，振頻率較高的儀器儀表則更容易發生損壞，因為這類儀器儀表的穩定性相對較差，再加上受到外部環境影響較大，而工作人員在實際研究中也需要結合其具體測定和檢定情況，不斷地控制其可靠性，并推動工業生產的持續性提升。

2儀器儀表可靠性強化措施

2.1企業建立和健全可靠性管理體系

制定質量控制手冊，管理并控制體系現狀是否符合質量方針、目標的要求及適應確定的新目標，保證管理體系持續有效運行，并進行必要的改進。制定程序控制文件，保護設備生產技術機密和所有權。制定生產作業指導書，由質量負責人管理控制儀器設備生產流程，確保生產過程中各項指標負責人做到責任到人。建立人員管理制度，加強培訓，提高專業人員和管理人員素質，增強員工的可靠性管理認識，建立健全可靠性管理網絡和規章制度。生產過程中每一節點都有相應負責人，每一流程都應考核合格后才交付到下一流程，技術資料核實無誤后歸檔保存，做到指標分離和責任到人。

2.2可靠性評估分析與測試

首先，軟件工程師根據課題任務書要求進行軟件設計，程序模擬運行無誤后，硬件工程師進行硬件設計，通過分析評估，設計出最經濟適用的硬件模塊，以達到產品的最優化設計。其次，產品生產的預備期和運行期都應進行可靠性分析與測試;產品樣機參數、軟件技術資料、相關的技術文檔和測試數據都應記錄存檔。最后，測試后續工作應進行項目總結、經驗案例分析和寫出可靠性指標分析報告。報告應能反映出產品技術狀況，能定量反映出產品的制造特性、運行和故障檢修情況，并記錄存檔，以便于測試、檢修或售后查詢。產品測試流程如圖1所示。

3儀器儀表抗干擾設計

3.1干擾源

干擾源是干擾所產生的源頭所在，一般來講，出現干擾源的情況包括以下幾方面：

第一點是靜電感應。當兩個物體處于對位的情況時，其中一個物體的電位出現變化，則會影響另一個物體的電位，在電容性耦合的影響下會造成一定的干擾情況。與此同時。干擾源所產生的干擾，也可能通過電壓干擾的形式出現，更會影響電子設備之間的狀態，因此，出現故障的電壓也會影響儀器儀表的正常運行。

第二點是電磁感應。儀器儀表在具體使用過程中會與內部的電子元件產生一定的關聯性，若是電磁感應出現，則會嚴重影響儀器儀表的正常運行，特別是在一些實際工業生產過程中，一些制造業以大功率生產機械為主，其運行過程中也會受到高壓電、交流電及設備的影響，若是在儀器儀表設計時所采用的是閉合回路，其產生的干擾是以交變磁場為主，更會影響儀器儀表的正常運行。

第三點是震動以及脈沖電壓都會對儀器儀表造成干擾，其對儀器儀表有著十分關鍵的作用。當產生感應電動勢，會影響儀器儀表的正常運轉，而脈沖電壓干擾的情況會出現在變電器以及儀器儀表的開關和繼電器等一些小型電子元件中。

此外，儀器儀表在運行過程中，會產生感應電動勢，使得儀器儀表的穩定性不斷下降。對于相關設計人員來講，要結合儀器儀表的運行情況，準確判斷外界干擾源，并做好儀器儀表抗干擾設計工作，在保證儀器儀表穩定運行的基礎之上，有效提升儀器儀表的可靠性與安全性。例如，在超聲波探傷儀中，通過合理分析儀器儀表的可靠性，能夠保證儀器儀表更加安全的運行。對于檢測人員來說，要明確超聲波探傷儀自動檢定系統組成，具體見圖2。

為了保證超聲波探傷儀自動檢定系統更加穩定的運行，在檢測的過程中，操作人員要結合編程與節省單片機ROM程序存儲空間，結構化的程序設計能夠有效增強檢定系統的擴展性，一個字符的高位以0補齊8位，將“ABCD”經編碼變成4個8位二進制數值0X45、0XE1、0X10、0X11。

3.2抗干擾設計

儀器儀表的抗干擾設計一般可分為以下幾個環節：首先是扭絞信號線的設計。一般來講，信號線在儀器儀表中所占的空間較大，若是完全按照信號線的走向來設計，設計時需要盡量以縮小其面積的方式為主，促使信號線與抗干擾元件能夠處于相同距離的狀態，彼此之間相鄰的導線不會受到干擾，防止信號線扭絞時出現串模的情況。同時，還要控制儀器儀表在運行時的電磁干擾，從而保證其較高的穩定性。

其次是屏蔽干擾設計，在儀器儀表的可靠性設計過程中，不僅會存在電磁干擾，也會存在靜電干擾，為防止靜電干擾的危害，在設計時要采取屏蔽措施，以金屬網屏蔽為主，分析屏蔽干擾。主要包括以下2種方法：①在進行設備運行抗干擾設計時，要根據機械的不同情況，采用相應的分類評估方法。如由于運行環境的不同，機械設備在運行過程中的磨損情況也會有所差異，因此，在進行評估時先要針對具體的環境，作出最初的判斷，然后根據不同環境進行分類處理，再通過設備的運行分析得出評估的結論。②設備在運行中會由于多種原因，造成振動速度的不同，在對此種情況進行評估時，應首先利用現代化儀器記錄機械設備的振動次數，并根據振動次數進行分級，然后利用相對應的公式進行計算，再將計算得出的數據進行科學的比較，進一步提高設備的可靠性。

結語：

總而言之，儀器儀表的可靠性與抗干擾的設計對于穩定儀器儀表的使用、提高其生產加工中的精度至關重要，因此，要注重引進現代化制造工藝和設計技術，全面分析儀器儀表可能遇到的干擾因素，并進行針對性治理，從而提高工業生產質量。

參考文獻

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