仪器仪表的可靠性分析及抗干扰设计

闫旭

摘要：近年来，仪器仪表的可靠性及抗干扰设计问题得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。文章首先对相关内容做了概述，分析了仪器仪表的干扰的来源，在探讨常见故障检查方法以及仪器仪表可靠性分析方法的基础上，结合相关实践经验，分别从扭绞信号线设计等多个角度与方面，就仪器仪表的防干扰设计问题展开了研究。

关键词：仪器仪表；可靠性分析；抗干扰设计；现代工业生产；生产系统 文献标识码：A

中图分类号：TH701 文章编号：1009-2374（2017）10-0025-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.10.012

作为仪器仪表应用中的重要方面，对其可靠性的分析及抗干扰的设计占据着极为关键位置。本课题的研究将更好地提高仪器的可靠性和抗干扰分析和控制的力度，通过合理化的途径和措施，进一步优化其在实际应用中的最终整体效果。

1 概述

仪器仪表技术代表现代工业生产的控制水平，工业企业在生产系统的控制方面采用仪器仪表，必须达到规范的可靠性，体现仪器仪表可靠性设计的重要性。仪器仪表基本是由元件、线路组成的，其达到可靠性后能够提升生产系统的控制效率，保障工业生产达到规定的标准。可靠性是工业企业选择仪器仪表的主要标准，不同类型的仪器仪表均具有可靠性的特性，可靠性能越高，仪器仪表的功能越强。

目前，工业生产系统的效率较高，对仪器仪表的可靠性提出新的要求，促使仪器仪表可靠性设计朝向个性化的方向发展，用于满足工业生产系统的多项功能，所以可靠性成为仪器仪表设计的重要指标，直接决定了仪器仪表在工业生产中的应用效率，仪器仪表更新的速度非常快，主要是依靠可靠性稳定应用在工业生产系统内，提供优质的控制途径。仪器仪表设计已经将可靠性作为一项评价特性，重点提升仪器仪表的可靠性，体现设计策略的重要价值，进而提升仪器仪表在工业生产中的使用水平。

实验室一般对作为计量检定/校准标准器的仪器应定期校准或校准，以确保其数量的可追溯性，并进行必要的维护和维修，以确保设备的有效性和可靠性。事实上，高频率的仪器较容易损坏，且性能不稳定，使用一段时间后，由于操作方法、环境条件（電磁干扰、辐射、温度、湿度、ashYong、电源、声音、振动、移动）、样品和试剂溶液污染等因素，并不能确保持续可靠检定或校准状态。各类仪器仪表直接或间接的用作检定/校准过程的标准器，如使用过程中它们的计量性能发生改变，使用它们所做的检定和校准，得到的结果是错误的或不准确的，而以这些结果做出的判定和行动很大可能是错误的，可能造成严重经济损失甚至是有害的，所以在使用过程中的仪器仪表，必须采取一定的行动及措施对其可靠性进行控制。

仪器仪表的可靠性关系到其在工业生产中的控制能力，提高仪器仪表的可靠性，才能提升其在生产中的控制水平。仪器仪表设计中，不仅要落实可靠性的设计，还要制定防干扰的策略，确保仪器仪表的设计效益。仪器仪表是工业生产控制的主要部件，提出可靠性的设计策略，规避仪器仪表应用中的干扰风险，推进仪器仪表的应用与发展。

2 仪器仪表可靠性设计的策略

仪器仪表可靠性设计的过程中，以LJ6010标准源为例，分析可靠性设计的策略，如下：

2.1 可靠性依据

仪器仪表是工业生产中的重要部件，决定了工业生产系统的控制水平。在仪器仪表可靠性分析上，需要以两项内容为主：（1）保障仪器仪表内部组成元件的性能，促使其达到可靠性的标准；（2）优化仪器仪表的结构设计，在保障仪器仪表准确应用的基础上实现可靠性。仪器仪表在朝向可靠性方向发展的过程中，逐渐简化了内部的系统结构，但是仪器仪表的控制性能仍旧保持规范状态。

仪器仪表可靠性的依据是根据其在工业生产中的应用提出的，用于控制仪器仪表可靠性设计的整个过程，尤其是仪器仪表内部元件、部件的安装设计，有利于排除不稳定因素的影响，保障仪器仪表在工业生产中的可靠性。分析仪器仪表可靠性的依据，如：（1）仪器仪表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，根据仪器仪表的可靠性设计，计算出偏离可靠性的数据，以此来作为一项设计标准，优化仪器仪表的设计数据；（3）注重仪器仪表的系统配合，按照仪器仪表在工业生产中的具体功能，完善仪器仪表之间的配合关系。

2.2 设计策略

仪器仪表的设计，需要在相关模型的基础上完成可靠性设计，按照LJ6010的模块要求，分析仪器仪表的设计策略。

第一，仪器仪表可靠性设计中，各项组成元件均具有自身的特点和标准，需要利用数学计算的方法，规范仪器仪表可靠性设计的标准。仪器仪表内各项元件需遵循以失效率为主的预计方式，其计算公式为：

λGs=λGi（πQi×Ni×n）

式中：λGs为元件模块的失效率，单位10-6/h；λGi为仪器仪表内第i个元件在整个系统内的通用失效率，单位10-6/h；πQi为仪器仪表内第i个元件在整个系统内的通用系数；Ni为i类元件的组成数量；n为仪器仪表内元件的数量。由公式确定出仪器仪表所需元件的性质，同时根据公式计算数据，比对GJB/Z299B-217F，得出单项元件的可靠性，即可大致设计出仪器仪表的可靠性。

第二，采取应力法对仪器仪表的可靠性进行预计分析，不仅能规范仪器仪表在系统内的应用过程，还能保障各项元件的准确度。应力法在可靠性设计中的应用，还要结合仪器仪表的应用环境，注重考虑仪器仪表所处系统的实际状态，预计公式为：

λp=λb（πE×πR×πA×πS2×πC）

式中：λp为应力法失效率；λb为故障率；πE为环境系数；πR为电流因子；πA为应力因子；πS2为电压因子；πC为配置因子。此类数据有助于降低仪器仪表使用中的故障次数，维持稳定的特性。

第三，根据仪器仪表可靠性设计中的计算公式，调整可靠性设计的系统模块，与此同时比对可靠性设计的指标，评价仪器仪表设计是否符合指标要求。仪器仪表可靠性设计并没有达到成熟的状态，所以在最终设计模块内，检查仪器仪表可靠性在工业生产中的设计效益，综合考虑仪器仪表的不同需求，改进未达标的设计模块，促使仪器仪表达到最稳定的设计标准。

3 仪器仪表可靠性分析的方法

3.1 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。

3.2 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。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进行估计。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。

3.3 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。

3.4 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、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。

4 仪器仪表可靠性的影响因素

4.1 施工人员的素质

仪器仪表的使用效果很大程度上是由施工人员的素质决定的，其构成了施工的主体，在仪器仪表施工中发挥着不可替代的作用。但是现在的仪器仪表的施工过程中却存在着很多的问题。有的施工人员自身的技术不过硬，缺乏相关的素质，这样就使得仪器仪表的安装存在着很大的问题。有一些施工人员的责任感不强，在对图纸进行分析的时候，态度不认真，自动仪表就会出现相应的应用问题。只有提高施工人员的素质，才能在施工以及应用时保证仪器仪表的安装质量以及应用状况。

4.2 监管不到位

在对仪器仪表进行安装之后，如果任其发展的话，仪器仪表也不能保持良好的运行状况。随着现代管理技术的不断加强，监管工作在各行各业当中都有着重要的作用。但是现在的应用仪器仪表的企业往往不具有相应的专业知识，也缺乏相应的监管意识，这样对于仪器仪表出现的问题就不能及时察觉，也就难以保证仪器仪表运行的可靠性。

现在的企业认为仪器仪表就是为了增加企业的运行情况，而不知道其也是需要维护和监管的，如果不对其进行监管，其功能就不能充分地发挥，这样同样会影响到企业的运转。随着现在市场经济的发展，企业只有提高自身的管理水平，才能提高企业的经济效益，更好地促进企业的发展，加强监管实则是企业发展的趋势，唯有监管才能保证质量，确保功能的实现。

5 结语

总之，加强对设备的可靠性分析和抗干扰设计，对于其良好使用效果的取得具有重要意义。因此在今后的仪器仪表应用过程中，应该加强对其可靠性问题的重视程度，并通过多种措施与方法提升其可靠性，从而保证相关工作的顺利进行。

参考文献

[1] 陈琛，童克波.对智能仪表抗干扰技术的研究[J].现代制造技术与装备，2016，（10）.

[2] 刘宏涛.儀器仪表测控系统的干扰源及抗干扰技术思路[J].济南职业学院学报，2017，（1）.

[3] 庞卓.钢厂仪器仪表的抗干扰措施研究[J].科技传播，2016，（9）.

（责任编辑：黄银芳）