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仪器仪表可靠性说明——天先数智

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产品的可靠性是与“规定的功能”紧密相联的。“规定的功能”就是产品的性能指标,如仪器仪表的精度、灵敏度、线性度、重复性等静态指标和幅颇特性、相频特性等动态指标。又如电阻器的阻值、功率、温度系数、精度;电容器的容量、损耗角正切、绝缘电阻、耐压、精度;晶体管的放大倍数、反向漏电流;电子计算机的运算速度、字长、容量、指令数;雷达的距离分辨力,测角和测速数显角度测量仪精度、脉冲峰值功率、跟踪速度;通信机的频率范围、输出功率、通信距离、调制度、信道、失真度、保彩性、兼容性、机动性等。产品的可靠性可以针对产品完成某种功能而旨,也可以针对其多种功能综合而言。如果产品不能完成规定的功能,则称产品发生故障或失效,相应的各项性能指标称为故障判据或失效判据。因此,在讨论具体产品的可靠性时,必须对产品的故障判据标准加以明确规定。

在可靠性中所研究的产品是各种各样的,需要用不同的数量指标,在同定量地研究仪器仪表工作性能时,需要用量程、分辨率、线性度等数量指标一样。用于度量产品可靠性高低的数量指标称为可靠性特征量。常用的可靠性持征量有可靠度、失效分布函数、失效密度、失效率以及平均寿命、寿命标准差等。

有了可靠性待征量,对各种产品的可靠性就有了明确的要求。在设计和制造产品时,可以利用各种数学方法计算印预计它们的可靠性。在产品制造出来后,可以按一定的试验方法,通过一些持征量定量地评定产品的可靠性,可以准确地对产品的可靠性进行定量比较。

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可靠性特征量的理论值称为真值,它完全由失效的数学模型所决定,它是客观存在的,却是未知的。我们只能通过有限个观测数据,经一定的计算得到其估计值,称此为可靠性特征量的观测值。可靠性是评价产品质量的—项重要标准,按国标GB 3187—82,可靠性是产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。

产品的可靠性首先受“规定的条件”的制约。显然,环境条件(温度、湿度、气压、振动、噪声等)、负载条件(工作电压、电流、应力)、工作方式(连续工作、间断工作、状态转换),贮存条件和维护条件都直接影响产品的可靠性。对有人参与工作的产品,人的技术操作,即“人机关系”也影响着产品的可靠性,人的技能越差,情绪波动越大,可靠性就越低。

线路板

产品的可靠性是与“规定的时间”相关的。—‘般说来,仪器仪表中的电器元件经过老化筛选,机械零部件经过跑合,整机经过调试者炼,产品经过一段较长时间的稳定使用后,其可靠性水平便随时间的增长而降低。时间越长,可靠性越差,故障(失效)越多。所以一定的可靠性是对一定时间而言的,有些产品的可靠性虽然不是与时间相关,但也可以用某种类似时间的单位,如开关、继电器的动作次数,材料承受交变应力的循环次数等,作为广义时间来理解。

可靠度是产品在规定的条件下和规定的时间内,完成规定功能的概率。对不可修复产品,把它从开始工作到首次失效前的工作时间了称为寿命,对可修复产品,它的寿命是指两次相邻故障之间的工作时间,也称无故障工作时间。由于产品发生失效是一随机事件,所以寿命T是一个随机变量。设规定的时间为‘,显然以下三个随机事件是等价的:“产品在‘内完成规定的功能”,“产品在时间‘内无故障”,“产品的寿命7大于‘”,于是产品的可靠性特征量一般都是未知的,为了解一批产品的可靠性特征量,需要进行寿命试验,但可靠性寿命试验常常是破坏性的,所以只能从这批产品中随机拙取部分产品进行试验。如果随机抽取丁付个产品,测得其寿命分别为了小“,T”,称这N个数据是大小为川的‘个随机样本,由于样本的抽取是随机的,因此每个7\都可以看成随机变量,对某次抽样观测得到了的一组确定值心,称为样本观测值。

在早期失效期,产品失效率高,失效率随时间增加迅速下降。当剔除早期废次品之后,失效率很快趋于稳定。早期失效率主要由元器件、材料缺陷和生产工艺不良引起,也可能由于生产设备故障,操作人员粗心大意,质量检验不严格等原因。新研制产品的早期失效率一般比老产品高,设计者的主要任务是找出失效原因,消除大部分早期失效因素,提高产品的可靠性。

在偶然失效期,产品的失效率低而且稳定,近似为常数,持续时间较长。产品的偶然失效期就是产品可靠工作的时期,这个时期的失效是偶然因索引起的,通常是产品设计裕度不够,造成产品的随机失效。研究这一时期的失效因素,对提高产品的可靠性具有重要意义。耗损失效期出现在产品使用的后期,由于老化,疲劳,损耗等引起产品的耗损失效,失效率随时间的增加而上升,故这时期又称为“衰老期”。若能事先估计耗损失效开始时间,当某种元器件失效率已超过允许值时,就进行更换或维修,推迟耗损失效期的到来。另“类常用的可靠性特征量”与失效时间有关,通称为寿命持征量,其中最常用的是平均寿命。

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