论文部分内容阅读
[摘 要]仪器仪表工作使用的可靠程度是影响相关科研与生产活动的重要因素，也是评价仪器仪表质量好坏的重要标准。本文论述了仪器仪表可靠性工作的重要意义，探讨了提高仪器仪表可靠性的主要措施，介绍了仪器仪表可靠性分析的主要指标及方法。
[关键词]仪器仪表 可靠性分析 措施
中图分类号：TH86 文献标识码：TH 文章编号：1009―914X（2013）22―0364―01
一、仪器仪表可靠性工作的意义
科学实验的准确可靠与生产工作的顺利进行都离不开仪器仪表的合理有效使用。为提高仪器仪表的使用效果，不仅仅要求其具有符合科学实验和生产活动要求的性能，还要求其在工作过程中能够保持一定的稳定性，确保所测得各项数据的准确可靠。仪器仪表使用过程中的可靠性依靠的不仅仅是对仪器仪表设计与生产工艺合理性的严格把关，还要依靠仪器仪表使用过程中对其合理有效的管理。为提高仪器仪表工作的可靠程度，应该从以下途径采取相关措施：注重对先进科学技术及国内外先进经验的吸收引用，提高使用仪器仪表的技术水平；适当利用管理学知识，在使用过程中对仪器仪表进行有效管理；通过优化仪器仪表设计、生产、使用及維护工艺和流程，提高仪器仪表工作可靠程度；通过提高仪器仪表使用和管理人员的业务能力，保证仪器仪表工作的可靠程度；将仪器仪表使用与管理及可靠性工作制度化，切实提高仪器仪表使用及管理工作的合理性，以提高仪器仪表工作的可靠程度；注重仪器仪表可靠性管理中相关信息数据的收集，利用可靠性信息系统提高仪器仪表工作可靠性。
二、仪器仪表可靠性分析的指标
仪器仪表的可靠性是指仪器仪表在一定的运行条件下，以一定的运行制度运行一定的时间，不发生任何故障平稳运行的可能性。仪器仪表的可靠性通常可分为理论可靠性与实际可靠性两类。
1、理论可靠性分析
理论可靠性通过对仪器仪表发生故障概率的推导与计算得来，可简单的表示为R（t）=e-λt，其中R（t）表示仪器仪表可靠程度随时间变化的函数，λ表示仪器仪表的故障率，是不随时间发生变化的常数，t则表示时间。通过对仪器仪表理论可靠性的推导可以发现，仪器仪表的工作可靠程度随着时间推移会逐渐降低，也就是说，仪器仪表在刚开始投入使用时有较高的工作可靠性，到了使用后期可靠程度则会明显变差。
2、实际可靠性分析
然而，仪器仪表的理论可靠性往往与其运行过程中的实际情况有着较为明显的差异。实际使用中，仪器仪表往往在刚刚投入使用阶段故障较多，随后便会在较长一段时间内变得可靠性极高，极少出现故障，当使用时间超过一定值后又会故障频发，可靠程度出现恶化。因此，进行仪器仪表的实际可靠性分析意义重大。针对仪器仪表使用过程中发生故障的情况，经过分析可知：仪器仪表设计与生产过程中的问题是导致仪器仪表使用初期故障频发的主要原因，设计问题主要体现在仪器仪表元件选用及电路设计不合理，生产问题主要体现在对电子元件，特别是老化电子元件处理技术与方式的缺陷。此外，仪器仪表使用环境及不规范操作也是造成使用初期仪器仪表故障频发的原因之一[1]。仪器仪表设计与生产中的问题在使用初期已经得到了相应解决，使用环境不断得到完善，使用人员对仪器仪表的操作也更加规范严谨。因此，在仪器仪表的使用中期，其发生故障的可能明显降低，工作可靠性也变得更加稳定。在使用中期，个别突变因素是造成仪器仪表故障的主要原因。随着仪器仪表使用时间的增加，相关元件的老化及损坏情况严重，仪器仪表的性能会不断下降，其在使用后期也会不断出现故障，严重影响工作可靠性。对于进入使用后期，甚至超过使用寿命的仪器仪表应及时更换故障元件或更换整个仪器仪表，以保证相关科学研究与生产作业的正常进行。
三、提高仪器仪表可靠性的主要措施
为切实提高仪器仪表运行过程中的可靠程度，应及时排除相关干扰因素对仪器仪表可靠性的影响。下面就仪器仪表可靠性干扰因素及干扰因素的排除措施分别展开论述。
1、仪器仪表可靠性的干扰因素
影响仪器仪表可靠性的干扰因素众多，其中最主要的便是仪器内外各种电流、电压所带来的影响，下面进行具体分析。
1.1电磁感应
仪器仪表周围大功率用电器工作时会产生一定强度的回路电流，回路电流可通过电磁感应产生较强的电磁场，从而影响仪器仪表，用电器电流大小、方向，电流回路面积大小的不同均会对仪器仪表造成不同程度与效果的影响。
1.2静电感应
仪器仪表附近某一物体的电位产生改变时，会通过其与仪器仪表之间形成的电容而使仪器仪表的电位随之改变，从而对仪器仪表的可靠性造成负面影响。特别当物体与仪器仪表导线是平行关系时，其对仪器仪表的影响效果更加明显。
1.3不同地电位引入的干扰
大功率设备接地通常会使一定范围内存在电位差，这种电位差则会
使采取多点接地的仪器仪表中形成静电耦合效应，从而对仪器仪表的可靠性产生一定影响。
2、排除仪器仪表可靠性干扰因素的主要措施
为尽可能减弱干扰因素对仪器仪表可靠性的影响，应采取一定的抑制措施，下面就串模干扰的抑制与共模干扰的抑制进行具体介绍。
2.1串模干扰的抑制
实际运行中通常采取将信号导线扭绞的方法来减小电流回路面积，从而降低串模干扰对仪器仪表可靠性的影响；防止电场影响则多采用屏蔽措施来避免信号导线中感应电流的产生；滤波电路则是应对直流信号干扰的有效手段。
2.2共模干扰的抑制
仪器仪表接地措施不当是导致共模干扰的主要原因，对低电平仪器仪表中的二次仪器仪表实现对地绝缘是提高其抗干扰能力的主要途径。
此外，将仪器仪表的屏蔽层接地也可有效降低共模干扰对仪器仪表可靠性的不利影响。 四、仪器仪表可靠性分析的方法
进行仪器仪表可靠性分析的主要途径是对实际工作中的可靠性数据展开分析，下面展开具体介绍。
1、确定仪器仪表的寿命分布类型
仪器仪表的寿命分布分析是对仪器仪表规律性故障进行预测的主要手段，也是确定仪器仪表日常维护制度的主要依据，威布尔分布是目前仪器仪表寿命分布的主要类型。
2、分布参数的估计
威布尔分布参数估计包括点估计与区间估计，分析工作中应根据实际故障情况合理调整相关参数，确保寿命分布类型与威布尔分布相吻合。点估计是指利用实际数据来进行未知参数的估计，区间估计则是对置信区间范围进行确定[2]。点估计与区间估计的方法众多，图估计是实际工作中最为常用的方法。图估计要求使用描点、连线、作图的方法来对确定分布类型的未知参数進行估计。以威布尔分布为例，使用图估计可对形状参数、位置参数、平均寿命等多种参数进行有效准确估计。
3、高可靠性仪器仪表的可靠性分析
高可靠性仪器仪表的可靠性分析与普通仪器仪表不同，对高可靠性仪器仪表只在寿命分布已知的情况下进行，并通过推导或特征寿命推导出仪器仪表的可靠度下限。
4、仪器仪表使用效果分析
仪器仪表使用效果分析是评判仪器仪表可靠性、安全性等综合工作能力的主要标准，也是提高仪器仪表使用水平，完善仪器仪表管理制度的重要依据。使用效率、用可用度、系统能效等指标是仪器仪表使用效果分析的主要参考数据信息。
结束语
1、仪器仪表的可靠性对于科研试验以及生产工作的影响巨大，相关单位与技术人员应加强重视程度，针对主要影响因素采取有效措施，以提高仪器仪表的工作可靠性。
2、在开展需要使用仪器仪表的科研及生产活动前，首先应对仪器仪表的可靠性进行有效评估，确定其可靠性达标后方可开展相关工作，这样才能保证工作质量。
参考文献
[1] 毕文伟，王连威，毕文辉. 仪器仪表可靠性分析方法[J].科技与企业，2009（08）
[2] 李传伟.仪器仪表可靠性分析及抗干扰设计[J].机电信息，2011（06）
作者简介
苏丽娜（1983-），助理工程师，从事仪器仪表的标准校准工作。
[关键词]仪器仪表 可靠性分析 措施
中图分类号：TH86 文献标识码：TH 文章编号：1009―914X（2013）22―0364―01
一、仪器仪表可靠性工作的意义
科学实验的准确可靠与生产工作的顺利进行都离不开仪器仪表的合理有效使用。为提高仪器仪表的使用效果，不仅仅要求其具有符合科学实验和生产活动要求的性能，还要求其在工作过程中能够保持一定的稳定性，确保所测得各项数据的准确可靠。仪器仪表使用过程中的可靠性依靠的不仅仅是对仪器仪表设计与生产工艺合理性的严格把关，还要依靠仪器仪表使用过程中对其合理有效的管理。为提高仪器仪表工作的可靠程度，应该从以下途径采取相关措施：注重对先进科学技术及国内外先进经验的吸收引用，提高使用仪器仪表的技术水平；适当利用管理学知识，在使用过程中对仪器仪表进行有效管理；通过优化仪器仪表设计、生产、使用及維护工艺和流程，提高仪器仪表工作可靠程度；通过提高仪器仪表使用和管理人员的业务能力，保证仪器仪表工作的可靠程度；将仪器仪表使用与管理及可靠性工作制度化，切实提高仪器仪表使用及管理工作的合理性，以提高仪器仪表工作的可靠程度；注重仪器仪表可靠性管理中相关信息数据的收集，利用可靠性信息系统提高仪器仪表工作可靠性。
二、仪器仪表可靠性分析的指标
仪器仪表的可靠性是指仪器仪表在一定的运行条件下，以一定的运行制度运行一定的时间，不发生任何故障平稳运行的可能性。仪器仪表的可靠性通常可分为理论可靠性与实际可靠性两类。
1、理论可靠性分析
理论可靠性通过对仪器仪表发生故障概率的推导与计算得来，可简单的表示为R（t）=e-λt，其中R（t）表示仪器仪表可靠程度随时间变化的函数，λ表示仪器仪表的故障率，是不随时间发生变化的常数，t则表示时间。通过对仪器仪表理论可靠性的推导可以发现，仪器仪表的工作可靠程度随着时间推移会逐渐降低，也就是说，仪器仪表在刚开始投入使用时有较高的工作可靠性，到了使用后期可靠程度则会明显变差。
2、实际可靠性分析
然而，仪器仪表的理论可靠性往往与其运行过程中的实际情况有着较为明显的差异。实际使用中，仪器仪表往往在刚刚投入使用阶段故障较多，随后便会在较长一段时间内变得可靠性极高，极少出现故障，当使用时间超过一定值后又会故障频发，可靠程度出现恶化。因此，进行仪器仪表的实际可靠性分析意义重大。针对仪器仪表使用过程中发生故障的情况，经过分析可知：仪器仪表设计与生产过程中的问题是导致仪器仪表使用初期故障频发的主要原因，设计问题主要体现在仪器仪表元件选用及电路设计不合理，生产问题主要体现在对电子元件，特别是老化电子元件处理技术与方式的缺陷。此外，仪器仪表使用环境及不规范操作也是造成使用初期仪器仪表故障频发的原因之一[1]。仪器仪表设计与生产中的问题在使用初期已经得到了相应解决，使用环境不断得到完善，使用人员对仪器仪表的操作也更加规范严谨。因此，在仪器仪表的使用中期，其发生故障的可能明显降低，工作可靠性也变得更加稳定。在使用中期，个别突变因素是造成仪器仪表故障的主要原因。随着仪器仪表使用时间的增加，相关元件的老化及损坏情况严重，仪器仪表的性能会不断下降，其在使用后期也会不断出现故障，严重影响工作可靠性。对于进入使用后期，甚至超过使用寿命的仪器仪表应及时更换故障元件或更换整个仪器仪表，以保证相关科学研究与生产作业的正常进行。
三、提高仪器仪表可靠性的主要措施
为切实提高仪器仪表运行过程中的可靠程度，应及时排除相关干扰因素对仪器仪表可靠性的影响。下面就仪器仪表可靠性干扰因素及干扰因素的排除措施分别展开论述。
1、仪器仪表可靠性的干扰因素
影响仪器仪表可靠性的干扰因素众多，其中最主要的便是仪器内外各种电流、电压所带来的影响，下面进行具体分析。
1.1电磁感应
仪器仪表周围大功率用电器工作时会产生一定强度的回路电流，回路电流可通过电磁感应产生较强的电磁场，从而影响仪器仪表，用电器电流大小、方向，电流回路面积大小的不同均会对仪器仪表造成不同程度与效果的影响。
1.2静电感应
仪器仪表附近某一物体的电位产生改变时，会通过其与仪器仪表之间形成的电容而使仪器仪表的电位随之改变，从而对仪器仪表的可靠性造成负面影响。特别当物体与仪器仪表导线是平行关系时，其对仪器仪表的影响效果更加明显。
1.3不同地电位引入的干扰
大功率设备接地通常会使一定范围内存在电位差，这种电位差则会
使采取多点接地的仪器仪表中形成静电耦合效应，从而对仪器仪表的可靠性产生一定影响。
2、排除仪器仪表可靠性干扰因素的主要措施
为尽可能减弱干扰因素对仪器仪表可靠性的影响，应采取一定的抑制措施，下面就串模干扰的抑制与共模干扰的抑制进行具体介绍。
2.1串模干扰的抑制
实际运行中通常采取将信号导线扭绞的方法来减小电流回路面积，从而降低串模干扰对仪器仪表可靠性的影响；防止电场影响则多采用屏蔽措施来避免信号导线中感应电流的产生；滤波电路则是应对直流信号干扰的有效手段。
2.2共模干扰的抑制
仪器仪表接地措施不当是导致共模干扰的主要原因，对低电平仪器仪表中的二次仪器仪表实现对地绝缘是提高其抗干扰能力的主要途径。
此外，将仪器仪表的屏蔽层接地也可有效降低共模干扰对仪器仪表可靠性的不利影响。 四、仪器仪表可靠性分析的方法
进行仪器仪表可靠性分析的主要途径是对实际工作中的可靠性数据展开分析，下面展开具体介绍。
1、确定仪器仪表的寿命分布类型
仪器仪表的寿命分布分析是对仪器仪表规律性故障进行预测的主要手段，也是确定仪器仪表日常维护制度的主要依据，威布尔分布是目前仪器仪表寿命分布的主要类型。
2、分布参数的估计
威布尔分布参数估计包括点估计与区间估计，分析工作中应根据实际故障情况合理调整相关参数，确保寿命分布类型与威布尔分布相吻合。点估计是指利用实际数据来进行未知参数的估计，区间估计则是对置信区间范围进行确定[2]。点估计与区间估计的方法众多，图估计是实际工作中最为常用的方法。图估计要求使用描点、连线、作图的方法来对确定分布类型的未知参数進行估计。以威布尔分布为例，使用图估计可对形状参数、位置参数、平均寿命等多种参数进行有效准确估计。
3、高可靠性仪器仪表的可靠性分析
高可靠性仪器仪表的可靠性分析与普通仪器仪表不同，对高可靠性仪器仪表只在寿命分布已知的情况下进行，并通过推导或特征寿命推导出仪器仪表的可靠度下限。
4、仪器仪表使用效果分析
仪器仪表使用效果分析是评判仪器仪表可靠性、安全性等综合工作能力的主要标准，也是提高仪器仪表使用水平，完善仪器仪表管理制度的重要依据。使用效率、用可用度、系统能效等指标是仪器仪表使用效果分析的主要参考数据信息。
结束语
1、仪器仪表的可靠性对于科研试验以及生产工作的影响巨大，相关单位与技术人员应加强重视程度，针对主要影响因素采取有效措施，以提高仪器仪表的工作可靠性。
2、在开展需要使用仪器仪表的科研及生产活动前，首先应对仪器仪表的可靠性进行有效评估，确定其可靠性达标后方可开展相关工作，这样才能保证工作质量。
参考文献
[1] 毕文伟，王连威，毕文辉. 仪器仪表可靠性分析方法[J].科技与企业，2009（08）
[2] 李传伟.仪器仪表可靠性分析及抗干扰设计[J].机电信息，2011（06）
作者简介
苏丽娜（1983-），助理工程师，从事仪器仪表的标准校准工作。