儀器儀表的可靠性分析及抗干擾設(shè)計(jì)

徐立佳

【摘? 要】近年來，隨著工業(yè)領(lǐng)域的不斷發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模隨之?dāng)U大，儀器儀表在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性逐步凸顯，儀器儀表的可靠性一直是影響甚至決定工業(yè)產(chǎn)品最終質(zhì)量的關(guān)鍵因素。因此，提高儀器儀表的可靠性和抗干擾能力，從而更好地投入工業(yè)生產(chǎn)加工當(dāng)中，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。鑒于此，論文著重分析儀器儀表的可靠性及抗干擾能力，在介紹常見儀器儀表故障檢測方法的同時(shí)，開展可靠性與抗干擾方面的設(shè)計(jì)，旨在更好地提高儀器儀表的應(yīng)用效果。

【Abstract】In recent years， with the continuous development of the industrial field， the scale of industrial production is expanding accordingly， and the importance of instrument and meter in industrial production is gradually highlighted. The reliability of instrument and meter has always been a key factor that affects or even determines the final quality of industrial products. Therefore， it is of great practical significance to improve the reliability and anti-interference ability of instrument and meter， so as to better put them into industrial production and processing. In view of this， the paper emphatically analyzes the reliability and anti-interference ability of instrument and meter， introduces common failure detection methods of instrument and meter， and at the same time， develops reliability and anti-interference design， aiming to better improve the application effect of instrument and meter.

【關(guān)鍵詞】儀器儀表;可靠性分析;抗干擾設(shè)計(jì)

【Keywords】instrument and meter; reliability analysis; anti-interference design

【中圖分類號】TP202+.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2021）05-0167-02

1 引言

可靠性與抗干擾能力作為儀器儀表在正常投入運(yùn)轉(zhuǎn)中最為關(guān)鍵的兩個(gè)影響因素，甚至決定著儀器儀表在進(jìn)行生產(chǎn)加工中的精確效果。特別是隨著近年來儀器儀表應(yīng)用范圍的擴(kuò)大和技術(shù)含量的提升，其使用條件和環(huán)境也日趨嚴(yán)格。因此，提高儀器儀表的可靠性與抗干擾能力至關(guān)重要[1]。

2 儀器儀表的可靠性及抗干擾設(shè)計(jì)概述

2.1 重要性分析

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(yè)生產(chǎn)的發(fā)展速度，減少不必要的資源浪費(fèi)。以某生產(chǎn)系統(tǒng)為例，該生產(chǎn)系統(tǒng)中，工作人員將一部分精力和時(shí)間應(yīng)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(yè)系統(tǒng)能夠處于平穩(wěn)運(yùn)行的狀態(tài)，更能夠減少不必要的故障出現(xiàn)[2]。而儀器儀表由兩部分組成，分別為基礎(chǔ)元件和線路。對于基礎(chǔ)元件而言，要結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)指標(biāo)，選擇適當(dāng)?shù)膬x器儀表，還要結(jié)合計(jì)量檢定的標(biāo)準(zhǔn)，定期對其進(jìn)行相應(yīng)的校準(zhǔn)，致力于提高儀器儀表的可靠性。而根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)證明，振動頻率較高的儀器儀表則更容易發(fā)生損壞，因?yàn)檫@類儀器儀表的穩(wěn)定性相對較差，再加上受到外部環(huán)境影響較大，而工作人員在實(shí)際研究中也需要結(jié)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(yè)生產(chǎn)的持續(xù)性提升[3]。

2.2 可靠性分析

在儀器儀表可靠性設(shè)計(jì)過程中，相關(guān)工作人員需要結(jié)合當(dāng)前的工作操作環(huán)境進(jìn)行全面分析，還要對儀器儀表的平衡系統(tǒng)加以綜合測評，了解儀器儀表的內(nèi)部參數(shù)，對于提高使用質(zhì)量方面提供理論依據(jù)，還要了解儀器儀表設(shè)備的最終使用價(jià)值，需要從以下兩方面入手：

第一方面，相關(guān)技術(shù)人員在進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)時(shí)，要確保儀器儀表中所涉及的電子元件具備較高的可靠性，能夠達(dá)到生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，通過組件質(zhì)量確保儀器儀表的可靠性，對于一些相對復(fù)雜煩瑣的部分，要進(jìn)行精簡設(shè)計(jì)，在保證功能完整的同時(shí)，確定能夠投入正常使用。要注重儀器儀表中的一些重要環(huán)節(jié)機(jī)械部分是否能夠保持正常運(yùn)轉(zhuǎn)，確保重要零件部分的牢固、可靠、完整。開展儀器儀表的合理化設(shè)計(jì)，減少故障發(fā)生的概率，處理階段要精簡。以可靠性為主，盡量減少一些煩瑣的環(huán)節(jié)。

第二方面，設(shè)計(jì)人員要不斷學(xué)習(xí)新技術(shù)，將新技術(shù)和新理念應(yīng)用到儀器儀表設(shè)計(jì)中。確保儀器儀表的設(shè)計(jì)能夠符合現(xiàn)階段大部分生產(chǎn)機(jī)器的需要，積極推動現(xiàn)代化發(fā)展，在提升設(shè)計(jì)合理性的同時(shí)，注重儀器儀表的使用不應(yīng)當(dāng)全部自動化，仍然需要保留一部分自由控制設(shè)計(jì)。

3 常見的儀器儀表故障檢測方法

目前，常見的儀器儀表故障檢查方法包括以下幾點(diǎn)：

第一點(diǎn)是自診斷方法，許多儀器儀表是以單片機(jī)作為基礎(chǔ)，而自身會存在自動檢測的功能，因此，系統(tǒng)在處于維護(hù)過程中需要了解儀器儀表自身的自動檢測特性來判斷其出現(xiàn)的故障[4]。

第二點(diǎn)是儀表線路的診斷，一些智能化的儀表內(nèi)部具有自動診斷功能，而利用這一功能，在實(shí)際儀器儀表的可靠性與抗干擾分析當(dāng)中，設(shè)計(jì)時(shí)能夠在最短時(shí)間內(nèi)找到測量環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的故障。同時(shí)，機(jī)械產(chǎn)品制造過程需要與儀器儀表運(yùn)行機(jī)制相適應(yīng)，能夠客觀反映出機(jī)械制造工藝的可靠性水平，并且在實(shí)際應(yīng)用過程中進(jìn)行定量的計(jì)算。

第三點(diǎn)是觀察法，儀器儀表出現(xiàn)故障后，工作人員要了解故障前后的情況并加以對比，判斷其外觀是不是人為損壞，但外觀正常時(shí)排除人為損壞這一情況，需要及時(shí)斷電，還要對儀器儀表所涉及的一些機(jī)械零件部分進(jìn)行仿真模擬分析，了解其中出現(xiàn)的問題并找出科學(xué)解決方法，保證機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量和水平。將各個(gè)部件作為重點(diǎn)檢查對象，并進(jìn)行針對性的處理。

第四點(diǎn)是替代法，目前許多智能儀表的結(jié)構(gòu)均是以單元模塊為主。而出現(xiàn)問題的主要原因也是單元模塊損壞、失效或是接插不良而替換相同的部件往往能夠有效排除這一原因。

4 儀器儀表的可靠性分析及抗干擾設(shè)計(jì)

4.1 干擾源

干擾源是干擾所產(chǎn)生的源頭所在，在儀器儀表運(yùn)行的過程中，無論內(nèi)部或外部都有可能被干擾，而這種干擾也會嚴(yán)重影響儀器儀表的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。一般來講，出現(xiàn)干擾源的情況包括以下幾方面：

第一點(diǎn)是靜電感應(yīng)。當(dāng)兩個(gè)物體處于對位的情況時(shí)，其中一個(gè)物體的電位出現(xiàn)變化，則會影響另一個(gè)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(shí)。干擾源所產(chǎn)生的干擾，也可能通過電壓干擾的形式出現(xiàn)，更會影響電子設(shè)備之間的狀態(tài)，因此，出現(xiàn)故障的電壓也會影響儀器儀表的正常運(yùn)行。

第二點(diǎn)是電磁感應(yīng)。儀器儀表在具體使用過程中會與內(nèi)部的電子元件產(chǎn)生一定的關(guān)聯(lián)性，若是電磁感應(yīng)出現(xiàn)，則會嚴(yán)重影響儀器儀表的正常運(yùn)行，特別是在一些實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)過程中，一些制造業(yè)以大功率生產(chǎn)機(jī)械為主，其運(yùn)行過程中也會受到高壓電、交流電及設(shè)備的影響，若是在儀器儀表設(shè)計(jì)時(shí)所采用的是閉合回路，其產(chǎn)生的干擾是以交變磁場為主，更會影響儀器儀表的正常運(yùn)行。

第三點(diǎn)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(guān)鍵的作用。當(dāng)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，會影響儀器儀表的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，而脈沖電壓干擾的情況會出現(xiàn)在變電器以及儀器儀表的開關(guān)和繼電器等一些小型電子元件中。

4.2 抗干擾設(shè)計(jì)

儀器儀表的抗干擾設(shè)計(jì)一般可分為以下幾個(gè)環(huán)節(jié)：

首先是扭絞信號線的設(shè)計(jì)。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(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)時(shí)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(tài)，彼此之間相鄰的導(dǎo)線不會受到干擾，防止信號線扭絞時(shí)出現(xiàn)串模的情況。同時(shí)，還要控制儀器儀表在運(yùn)行時(shí)的電磁干擾，從而保證其較高的穩(wěn)定性。

其次是屏蔽干擾設(shè)計(jì)，在儀器儀表的可靠性設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)時(shí)要采取屏蔽措施，以金屬網(wǎng)屏蔽為主，分析屏蔽干擾。主要包括以下2種方法：①在進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行抗干擾設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)機(jī)械的不同情況，采用相應(yīng)的分類評估方法。如由于運(yùn)行環(huán)境的不同，機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行過程中的磨損情況也會有所差異，因此，在進(jìn)行評估時(shí)先要針對具體的環(huán)境，作出最初的判斷，然后根據(jù)不同環(huán)境進(jìn)行分類處理，再通過設(shè)備的運(yùn)行分析得出評估的結(jié)論。②設(shè)備在運(yùn)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(jìn)行評估時(shí)，應(yīng)首先利用現(xiàn)代化儀器記錄機(jī)械設(shè)備的振動次數(shù)，并根據(jù)振動次數(shù)進(jìn)行分級，然后利用相對應(yīng)的公式進(jìn)行計(jì)算，再將計(jì)算得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的比較，進(jìn)一步提高設(shè)備的可靠性。

5 結(jié)論

總而言之，儀器儀表的可靠性與抗干擾的設(shè)計(jì)對于穩(wěn)定儀器儀表的使用、提高其生產(chǎn)加工中的精度至關(guān)重要，因此，要注重引進(jìn)現(xiàn)代化制造工藝和設(shè)計(jì)技術(shù)，全面分析儀器儀表可能遇到的干擾因素，并進(jìn)行針對性治理。

【參考文獻(xiàn)】

【1】李淵.儀器儀表的可靠性分析及抗干擾設(shè)計(jì)[J].山東工業(yè)技術(shù)，2017（18）：34-38.

【2】鄭淑清，曾令國.25Hz相敏軌道電路模塊的可靠性及抗干擾設(shè)計(jì)[J].儀器儀表學(xué)報(bào)，2005，26（8）：951-953.

【3】吳興純，楊燕云，吳瑞武.計(jì)算機(jī)測控系統(tǒng)的故障分析以及抗干擾技術(shù)研究[J].自動化與儀器儀表，2011（5）：26-29.

【4】梁樹紅，麻金龍，段金松，等.核電子儀器及其抗干擾設(shè)計(jì)[J].自動化與儀器儀表，2018（10）：109-111+115.