仪器设备的可靠性分析

向军

摘要：科技的发展促进了仪器设备技术含量的提高，同时仪器设备的系统功能也更加完善。仪器设备在设计和使用过程中，很容易受到外界环境因素的影响，造成设备可靠性降低。仪器设备作为仪器设备的主要构成部分，其准确运行与否直接影响设备的正常工作。基于此，文章在阐述仪器设备重要性的基础上，分析了设计及使用过程中需要注意的问题。

关键词：仪器设备；生产可靠性；散热防护性；元器件；防干扰设计 文献标识码：A

中图分类号：TH86 文章编号：1009-2374（2015）28-0093-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.28.045

随着我国经济发展和开放的程度越来越高，国产仪器企业要面对的不仅是国内同行的竞争，还要面对国外仪器企业的竞争。在国内仪器市场，特别是中高端、大型仪器设备市场，国产仪器设备与国外同类产品不具有任何的竞争能力，几乎全部需要依赖进口。工业生产中机器的控制能力直接受到仪器设备可靠性的影响，因此提升工业生产控制能力的最好措施就是提高仪器设备的可靠性。在进行仪器设备设计的时候，除了做好可靠性设计之外，还需要考虑到防干扰设计以及使用过程的防干扰。

1 仪器设备可靠性设计的必要性

现代工业生产的控制水平直接通过仪器设备的技术体现出来，工业企业在生产系统中使用的仪器设备必须要达到相关的可靠性规定，这样才可以体现出做好仪器设备可靠性设计的必要性。元件和线路共同组成了仪器设备，这些达到可靠性之后可以有效提高生产效率，保证工业生产达到相关的规定要求。工业企业在选择仪器设备的时候，一个重要的衡量标准就是可靠性，所有的仪器设备都有着可靠性的特性，可靠性和仪表功能之间成正比的关系，也就是可靠性能越高，仪器设备功能越强。随着工业生产系统的效率要求越来越高，对于仪器设备提出了更高的可靠性要求。这样的形势下，促使仪器设备可靠性设计向着个性化的方向发展，以满足工业生产系统的多项功能。仪器设备设计过程中的一项重要评价特性就是可靠性，体现出设计策略价值的方法就是提高仪器设备的可靠性，最终实现提高仪器设备使用水平的目的。

2 仪器设备可靠性设计的依据

2.1 仪器设备可靠性依据

仪器设备可靠性是根据其在工业生产中的应用提出的，用于控制仪器设备可靠性设计的整个过程，尤其是仪器设备内部元件、部件的安装设计，有利于排除不稳定因素的影响，保障仪器设备在工业生产中的可靠性。分析仪器设备可靠性的依据，如：（1）仪器设备需要以工业生产的需求为主，设计可靠性的功能，达到工业生产的根本标准；（2）获取不利数值，根据仪器设备的可靠性设计，计算出偏离可靠性的数据，以此来作为一项设计标准，优化仪器设备的设计数据；（3）注重仪器设备的系统配合，按照仪器设备在工业生产中的具体功能，完善仪器之间的配合关系。

2.2 提高设计阶段可靠性

设计阶段要给予其充分的可靠性保障。在设计控制设备时，首先要对其内在特点进行细致的分析，充分保证产品的性能和使用条件，对设计参数进行反复验证，最终制定出较为科学合理的设计方案。设计产品的结构类型和形式时，所依据的标准，如应用空间、生产规模、产品类型、生产批量都受到产品大小的制约和

影响。

产品的类型和形式的差别也是产品经济性的重要影响因素，以上这些因素都应该在设计之初就要全面考虑，实践证明，任何一点没有纳入设计的考虑范畴都可能会影响设备整体的可靠性。在充分保证元器件的参数要求的前提下，设计零部件应该选择最为经济且科学合理的方案，降低生产产品的费用，减少整个设备制造的投入力度。这样缜密地选择材料和设计元器件，生产成本不但得到了有效降低，还提高了产品的实用性和操作维修性，从而使设备可靠性得到了整体提高。

3 强化仪器设备防干扰设计的措施

仪器设备的可靠性分析策略中，最容易出现干扰问题，结合仪器设备的运行方式，分析防干扰设计。

3.1 扭绞信号线

仪器设备信号线占据的空间较大，按照信号线的走向采取扭绞设计，尽量缩小信号线的面积，促使信号线与干扰源保持等距的状态，由此平均相邻导线的电容，防止信号线扭绞时产生串模干扰，同时控制仪器设备运行时的电磁干扰，确保仪器设备在工业系统内能够保持可靠性。

3.2 设计屏蔽干扰

仪器设备的可靠性运行中，不仅存在电磁干扰，也存在静电干扰。为防止静电干扰的危害，仪器设备设计中需采取屏蔽措施，以金属网屏蔽为主，分析屏蔽干扰的具体设计。金属网包裹在信号线的外部，而金属网的外部利用绝缘层隔断，切断仪器设备静电干扰的途径，还能抑制电磁干扰。仪器设备的屏蔽干扰设计中，应该注重接地措施的应用，确保屏蔽干扰设计达到最稳定的状态。

3.3 设计滤波防干扰

滤波设计在仪器设备可靠性分析中，有助于提高仪器设备防干扰的能力。仪器设备在工业运行的过程内，容易出现缓慢变化的信号流，防止信号流的干扰，需要在仪器设备的系统中加装滤波装置。滤波装置安装在输入系统部分，防护仪器设备的干扰。仪器设备可靠性分析中，防干扰是一项不可缺少的设计内容，其在仪器设备内具有很高的实践性，既可以排除仪器设备运行中的干扰，也能消除环境中潜在的干扰，为仪器设备的可靠性运行提供条件。

4 提高仪器设备运行中可靠性的措施

4.1 生产可靠性

应尽量减少设备中的零部件、元器件的品种和规格，专业厂家生产的通用零部件或产品是值得信赖的，应大力提倡使用。采购控制设备零部件时，应以设备的实际需要技术条件和加工精度要求为根本，有些企业一味地崇尚高精尖设备，也是不科学的。国产材料和来源多、价格低的材料还是使用的首选。在达到了产品性能指标要求后，考虑到成本、精度等级可以低一些，简单化的装配为宜，这样可以有效减少装配工人的体力消耗，为了实现流水化生产，减少选配和修配，这样也可以帮助生产企业进一步降低生产成本等。

4.2 散热防护性

温度变化是影响电子设备可靠性最为重要的因素之一。其功率损失在电气自动化控制设备工作时，一般都转化为热能的形式散发出来，尤其是一些耗散功率较大的元器件，引起环境温度的升高。当环境温度较高时，设备工作时产生的热能不能及时散发，使设备温度升高，直接影响着设备使用的可靠性，因此做好设备散热防护性设计有着极重要的现实意义。

4.3 选择元器件

质量固然是电子元器件选择所考虑的问题，是否适用于工作环境的要求也是需要考虑的范畴。标准性元器件是设备的首选，因为利于设备发生故障时及时更换元器件。设备工作时会产生热量，所以对电子设备的散热性要求较高，这也直接关系到整个设备的正常工作。

各种电气自动化设备对电子元件的散热性能提出了较高的要求，某些大功率、高消耗的电子设备对散热性能的要求更为严格和苛刻。电子设备不仅受散热性能的影响，也会受湿度的影响，一般来说，高温低湿的环境条件更能保证设备的可靠性。在设备使用的过程中，尽量保证其使用环境，减少不必要故障出现的概率，进一步提高企业生产效率。

5 结语

通过正文的分析，我们可以了解到仪器设备的可靠性直接影响其正常使用。仪器设备使用过程中受到很多因素的影响，所以在测试可靠性的时候，应该结合实际情况选用合适的实验方法，这样才能更好地控制工业设备。仪器设备在我国工业中扮演着越来越重要的角色，其可靠性是未来的研究重点，所以，我们相信，未来仪器设备的可靠性会得到更进一步的提高。

参考文献

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（责任编辑：秦逊玉）