智能仪器6.1

平均修复时间MTTR(Mean Time to Repair)和可用性
MTTR表示故障出现时，仪器是可以维修的。它是
一个统计值，用下式表示：
1 MTTR N

i 1
N
ti
8
仪器的可用性通常用利用率来表示。利用率就 是系统长时间工作中正常工作的概率，也就是仪器 的使用效率，利用率A用下式表示：
4
例如，有 10000 个元件运行 10000h ，有 20 个元件失效，则该元件的失效率为： λ=γ/T=20/(10000*10000)=2*10-7 (h-1) P175的表6-1中给出了常用的元器件在额定 条件下的平均失效率。
5
(a) 经典浴盆曲线
(b) 新浴盆曲线
图6-1 仪器系统典型的失效率曲线
MTBF A MTBF MTTR
二、可靠性的总体考虑
（一）设计过程 系统设计的进程 在系统设计的每一步，除了考虑系统性能指标的 实现外，同时要考虑有关可靠性的要求。图6-3表示 系统设计的进程及与之相对应的有关可靠性的进程。
9
分析设计任务
分析提出可靠性
方案设想
设想措施
方案比较、确定
可靠性分配
R Ri
i 1
为串联系统各部分的可靠度与整个系统可靠度的 关系。如果各部分的可靠度是相等的，则每一部 分的可靠度可以分配为：
Ri R
1/ n
13
航空无线电公司分配法
该方法适用于仪器应用系统中各部分的失效率 是不相等的情况。它主要包括如下几项内容：
①达到的目标是满足下式：

i 1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3
失效率也称瞬时失效率或称故障率，是指智能仪 器运行到t时刻后单位时间内发生故障的智能仪器 台数与t时刻完好智能仪器台数之比。 λ(t)= N[R(t)-R(t+Δt)]/ [NR(t)•Δt] 写成微分形式得： λ(t)=-dR(t)/R(t) 理论上讲，正常使用时失效率是不随时间变化的， 于是可靠率和失效率的关系满足： R(t)=e-λt 当某时刻的可靠性R(t)已知时，可利用上式计算失 效率。此外，失效率还可以由下式计算： λ=γ/T 其中，γ是仪器失效数，T是仪器运行台数与其运 行时间的乘积。
16
该仪器的不可靠率为：
Q(t)=F(t)/N
2
因为一个仪器发生故障和无故障是互斥事件，必
须满足R(t)+Q(t)=1。故可靠率还可以写成：
R(t)= 1-Q(t)=[N-F(t)]/N
例如，某仪器有1000个，工作1000h后，有10个发生
故障。我们可以计算出这种仪器千小时的可靠度为： R(1000)= [1000-10]/1000=0.99
R(20) exp[ (20)] 0.9
得λ=0.005。λ1=0.003，λ2=0.001，λ3=0.004，则
1 W1 0.375 1 2 3 2 W2 0.125 1 2 3 3 W3 0.5 1 2 3
15
此后，就可以计算出各分系统所分配的失效率 分别为：
6
平均故障间隔时间MTBF(Mean Time Between Failures)VS
平均无故障时间MTTF(Mean Time To Failure)。
MTBF用来描述可修复的仪器；MTTF用于描述不可
修复的仪器。一般情况下，都用MTBF来表示，它与可靠
率R(t)之间的关系为
MTBF R(t )dt e
硬件设计
软件设计
硬件措施
软件措施
调试、考验
故障评估分析
试运行 系统设计进程
改进措施 可靠性考虑
图6-3
系统可靠性的设计进程
10
生产及使用过程 在生产及使用过程中，要对故障进行详细记 录，定期提出报告并进行认真的分析。要及时总
结有关系统的工作情况，找出故障的原因。
（二）可靠性的分配方法
用户通常会对整个系统的可靠性提出明确的
λ’1=W1λ=0.375×0.005=0.001875
λ’2=W2λ=0.125×0.005=0.000625
λ’3=W3λ=0.5×0.005=0.0025
同时，可以得出各分系统20h的可靠度为：
R1(20)=exp［-20×(0.001875)］=0.96
R2(20)=exp［-20×(0.001625)］=0.99 R3(20)=exp［-20×(0.0025)］=0.95
0 0 T

1

e
T 0


1

由上式可进一步得到：
R(t ) et et / MTBF
MTBF t ln [ R(t )]
7
1
例如，1000台微型计算机，运行1000h，累计出现10次
故障，则这种微型机的MTBF计算如下：
10 105 1000 1000 1 MTBF 105 h /h
第六章 可靠性与抗干扰技术
1
第一节
可靠性概述
一、可靠性的基本概念
可靠率是指在规定条件下和规定时间内智能仪器 完成所规定任务的成功率。 有N台同样的仪器，使它们同时工作在同样的 条件下，从它们开始运行到t时刻的时间内，有F(t) 台仪器发生故障，S(t)台仪器工作完好，则该仪器 的可靠率表示为：
R(t)= S(t)/N
要求。在系统的可靠性设计中，要将整个系统的 可靠性向下分配给分系统、子系统、部件直到元 器件。
11
主系统
1
2
3
4
分系统
a
b
c
d
e
Ⅲ
子系统
Ⅴ Ⅵ
T
T
Ⅶ
Ⅰ
Ⅱ
Ⅳ
Ⅷ
Ⅸ
W
W
部件(设 备) 元器件
R
S
一
二
三
可靠性方框图的展开过程
12
均等分配法
这种分配方法是把相同的可靠度赋予每一部 分，使它们都具有相同的可靠度。根据前面提到 的公式： n
n
i
式中，λ是系统总的失效率； λi是分配给各分系统的失效率。 ②根据先验知识预计每个分系统的失效率λr。 ③计算加权因子Wr： r Wr n r
r 1
④对每一个分系统分配失效率λr： r Wr
14
举例：一个系统由3个分系统组成。已知3个分系统的失 效率分别为： λ1 =0.003，λ2=0.001，λ3 =0.004 该系统20h的可靠度规定为0.9，试利用上述方法进行可 靠性分配。 首先，求出系统的失效率，由