儀器儀表的可靠性分析及抗干擾設(shè)計(jì)

趙安龍

摘 ?要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)及科技的飛速發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)中儀器儀表的使用率也在逐年上升。因儀器儀表在工業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)著重要地位，其可靠性與抗干擾性直接影響工業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量及效率等。加強(qiáng)其儀器儀表的可靠性及抗干擾性設(shè)計(jì)研究，做到合理有效地提升儀器儀表可靠性及抗干擾性的功能，可以提高工業(yè)生產(chǎn)的效率及質(zhì)量，提升工業(yè)生產(chǎn)的水平?；诖耍疚膶?duì)儀器儀表的可靠性分析及抗干擾設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：儀器儀表;可靠性;抗干擾

1儀器儀表的可靠性及抗干擾設(shè)計(jì)的重要性

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)。而儀器儀表由兩部分組成，分別為基礎(chǔ)元件和線路。對(duì)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(duì)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(duì)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(cè)定和檢定情況，不斷地控制其可靠性，并推動(dòng)工業(yè)生產(chǎn)的持續(xù)性提升。

2儀器儀表可靠性強(qiáng)化措施

2.1企業(yè)建立和健全可靠性管理體系

制定質(zhì)量控制手冊(cè)，管理并控制體系現(xiàn)狀是否符合質(zhì)量方針、目標(biāo)的要求及適應(yīng)確定的新目標(biāo)，保證管理體系持續(xù)有效運(yùn)行，并進(jìn)行必要的改進(jìn)。制定程序控制文件，保護(hù)設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)機(jī)密和所有權(quán)。制定生產(chǎn)作業(yè)指導(dǎo)書，由質(zhì)量負(fù)責(zé)人管理控制儀器設(shè)備生產(chǎn)流程，確保生產(chǎn)過程中各項(xiàng)指標(biāo)負(fù)責(zé)人做到責(zé)任到人。建立人員管理制度，加強(qiáng)培訓(xùn)，提高專業(yè)人員和管理人員素質(zhì)，增強(qiáng)員工的可靠性管理認(rèn)識(shí)，建立健全可靠性管理網(wǎng)絡(luò)和規(guī)章制度。生產(chǎn)過程中每一節(jié)點(diǎn)都有相應(yīng)負(fù)責(zé)人，每一流程都應(yīng)考核合格后才交付到下一流程，技術(shù)資料核實(shí)無誤后歸檔保存，做到指標(biāo)分離和責(zé)任到人。

2.2可靠性評(píng)估分析與測(cè)試

首先，軟件工程師根據(jù)課題任務(wù)書要求進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，程序模擬運(yùn)行無誤后，硬件工程師進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)，通過分析評(píng)估，設(shè)計(jì)出最經(jīng)濟(jì)適用的硬件模塊，以達(dá)到產(chǎn)品的最優(yōu)化設(shè)計(jì)。其次，產(chǎn)品生產(chǎn)的預(yù)備期和運(yùn)行期都應(yīng)進(jìn)行可靠性分析與測(cè)試;產(chǎn)品樣機(jī)參數(shù)、軟件技術(shù)資料、相關(guān)的技術(shù)文檔和測(cè)試數(shù)據(jù)都應(yīng)記錄存檔。最后，測(cè)試后續(xù)工作應(yīng)進(jìn)行項(xiàng)目總結(jié)、經(jīng)驗(yàn)案例分析和寫出可靠性指標(biāo)分析報(bào)告。報(bào)告應(yīng)能反映出產(chǎn)品技術(shù)狀況，能定量反映出產(chǎn)品的制造特性、運(yùn)行和故障檢修情況，并記錄存檔，以便于測(cè)試、檢修或售后查詢。產(chǎn)品測(cè)試流程如圖1所示。

3儀器儀表抗干擾設(shè)計(jì)

3.1干擾源

干擾源是干擾所產(chǎn)生的源頭所在，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(duì)位的情況時(shí)，其中一個(gè)物體的電位出現(xiàn)變化，則會(huì)影響另一個(gè)物體的電位，在電容性耦合的影響下會(huì)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(huì)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(huì)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(huì)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(huì)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(huì)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(chǎng)為主，更會(huì)影響儀器儀表的正常運(yùn)行。

第三點(diǎn)是震動(dòng)以及脈沖電壓都會(huì)對(duì)儀器儀表造成干擾，其對(duì)儀器儀表有著十分關(guān)鍵的作用。當(dāng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，會(huì)影響儀器儀表的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，而脈沖電壓干擾的情況會(huì)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。

此外，儀器儀表在運(yùn)行過程中，會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，使得儀器儀表的穩(wěn)定性不斷下降。對(duì)于相關(guān)設(shè)計(jì)人員來講，要結(jié)合儀器儀表的運(yùn)行情況，準(zhǔn)確判斷外界干擾源，并做好儀器儀表抗干擾設(shè)計(jì)工作，在保證儀器儀表穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)之上，有效提升儀器儀表的可靠性與安全性。例如，在超聲波探傷儀中，通過合理分析儀器儀表的可靠性，能夠保證儀器儀表更加安全的運(yùn)行。對(duì)于檢測(cè)人員來說，要明確超聲波探傷儀自動(dòng)檢定系統(tǒng)組成，具體見圖2。

為了保證超聲波探傷儀自動(dòng)檢定系統(tǒng)更加穩(wěn)定的運(yùn)行，在檢測(cè)的過程中，操作人員要結(jié)合編程與節(jié)省單片機(jī)ROM程序存儲(chǔ)空間，結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)能夠有效增強(qiáng)檢定系統(tǒng)的擴(kuò)展性，一個(gè)字符的高位以0補(bǔ)齊8位，將“ABCD”經(jīng)編碼變成4個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)值0X45、0XE1、0X10、0X11。

3.2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(hào)線的設(shè)計(jì)。一般來講，信號(hào)線在儀器儀表中所占的空間較大，若是完全按照信號(hào)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(hào)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(huì)受到干擾，防止信號(hào)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(huì)存在電磁干擾，也會(huì)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(píng)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(huì)有所差異，因此，在進(jìn)行評(píng)估時(shí)先要針對(duì)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(píng)估的結(jié)論。②設(shè)備在運(yùn)行中會(huì)由于多種原因，造成振動(dòng)速度的不同，在對(duì)此種情況進(jìn)行評(píng)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(dòng)次數(shù)，并根據(jù)振動(dòng)次數(shù)進(jìn)行分級(jí)，然后利用相對(duì)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。

結(jié)語：

總而言之，儀器儀表的可靠性與抗干擾的設(shè)計(jì)對(duì)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(duì)性治理，從而提高工業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量。

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