仪器与系统可靠性结课论文

电子信息与自动化学院

《仪器与系统可靠性》

课程结课论文

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院系：电子信息与自动化学院

2015年6月

仪器系统可靠性原理及分析方法

目录

摘要 (1)

一、可靠性设计基础 (2)

（一）可靠性的基本概念 (2)

（二）可靠性的发展过程 (2)

1. 过程系统趋向大型化、复杂化 (3)

2.仪表使用环境条件日益严酷 (3)

3. 新材料、新工艺越来越多的采用 (3)

4. 经济效益要求 (3)

（四）可靠性学科研究的基本内容与应用 (3)

二、系统可靠性的分析方法 (4)

（一）可靠度 (4)

（二）故障率 (5)

1.故障率概念 (5)

2.故障率函数曲线 (6)

（三）平均寿命 (7)

（四）维修度 (8)

（五）有效度 (8)

（六）重要度 (9)

结论 (9)

参考文献 (9)

[摘要] 随着集成电路、微电子技术在各类仪器中的广泛运用，电子仪器的复杂程度越来越高，传统的仪器只能完成测量、显示功能，而现代的智能仪器往往具有只能诊断、智能学习能力。因此，在应用系统中，电子仪器起的作用也越来越大，电子仪器能否可靠地完成其任务，也逐渐成为人们越来越关注的问题。可靠性设计在军事、航空航天以及核工业等行业中尤为重要，在这些行业中使用的仪器，其可靠性设计必须放在首位，否则会产生非常严重的后果。对于某些应用于军事方面的电子仪器，其可靠性不仅会影响仪器的正常使用，而且有时会对战争的胜利起到关键作用；对于某些应用于航空航天的电子仪器，其可靠性非常重要。本文就仪器系统可靠性原理以及分析方法进行介绍说明。

[关键词] 可靠性仪器仪表分析方法

一、可靠性设计基础

（一）可靠性的基本概念

仪表是人们进行科学实验和实现生产过程参数自动检测和自动控制的重要技术工具，因此对它的可靠性要求愈益显得重要。

衡量产品的质量，通常包括两类性质的指标：一是产品的性能指标是否达到满足功能要求；二是在工作中能否连续满足功能要求，即技术指标保持的程度和产品损坏情况。前者是产品的性能问题，后者就是产品的可靠性问题。

产品的技术性能与可靠性的关系是极为密切的，无数事例说明，如果产品不可靠，它的技术指标再好，也难以发挥作用，譬如一台仪表，尽管其测量准确度、灵敏度等指标都很高，但却常出故障(即产品容易丧失规定的功能)，那么其测量值也就不可信了，甚至不能被实际使用。

因此，可以说产品的可靠性是产品质量的基础。没有可靠性这个基础，理论上再先进、技术指标再高的产品也是没有多少使用价值的。

（二）可靠性的发展过程

可靠性是衡量机械产品质量的重要指标一之。

20世纪40年代是可靠性萌芽时期， 1943年美国成立了电子管研究委员会专门研究电子管的可靠性问题；

1951年ARINC开始了最早的一个可靠性改进计划；1952年美国国防部成立了电子设备可靠性咨询组(AGREE)；1955年AGREE开始实施从设计、试验、生产到交付、储存和使用的全面的可靠性发展计划，并于1957年发表了《军用电子设备可靠性》的研究报告，从9个方面阐述了可靠性设计、试验及管理的程序及方法，确定了美国可靠性工程的发展方向，成为可靠性发展的奠基性文件，标志着可靠性已经成为一门独立的学科，是可靠性工程发展的重要里程碑。

20世纪60年代~70年代,是可靠性工程全面发展和步入成熟的阶段。美国在许多武器装备中推行可靠性工程，美军形成了一系列较完善的标准

20世纪80年代以来，可靠性向更广泛和更深入的方向发展，并以武器装备的效能为目标，将可靠性、维修性和保障性有机的综合在一起，形成可靠性系统工程我国从20世纪80年代，才真正在武器装备中开展可靠性工程；

21世纪初，可靠性工程在我国全面深入的研究与应用

（三）仪表可靠性研究的必要性

1.过程系统趋向大型化、复杂化

随着生产过程自动化水平的提高，过程控制系统的规模越来越大，越来越复杂。例如年产30万吨乙烯的大型装置，检测点多达2500个，调节回路有460多个，其中除常规的PID调节外，尚有均匀、分程、串级、选择等复杂调节，整个系统使用仪表数以千计。它们对生产过程起着监和控制作用，确保生产安全和高产优质。

对于如此庞大的系统，假如每台仪表平均每年出现一次故障(即平均故障率约为1％／千小时)，那么，该系统每天将会出现数次故障；如果平均故障率为10％／千小时，则每天将出现数十次的故障，这无疑将影响生产的正常进行，甚至造成严重事故。系统越复杂，出现故障的机会就越大，使系统的可靠性降低。

因此，随着系统复杂程度的增加，对它的可靠性提出了更高的要求。

2.仪表使用环境条件日益严酷

生产的发展和科学技术的进步，促使自动检测和自动控制的领域和对象逐渐扩大，仪表的应用范围越来越广，从实验室到工厂、从室内到野外，从热带到寒带、从山谷到高原，从地面到天空和海洋，各种仪表的使用环境条件日益严酷。例如在高温、腐蚀性气氛、振动、辐射等恶劣环境下，仪表的故障率将会增加。

为了使仪表能适应各种环境条件，也必须提高其可靠性。

3.新材料、新工艺越来越多的采用

产品越先进，采用的新材料、新工艺也越来越普遍，而尚未注意到的地方、没有研究开发的领域也增多。所有这些都是产生不可靠、不安全的因素。因此更需要加强可靠性的研究。

4.经济效益要求

产品设计既要保证质量、提高可靠性，同时又要降低成本，获得较大的经济效益。由于现代化仪表在生产和科学实验中所处的特殊地位，一旦出了故障，造成的影响和经济损失有时是相当严重的。以每秒轧制30多米钢材的高速轧钢机为例，假若其中某一台关键的仪表出现故障，轻则控制偏差增大，造成次品，重则发生生产事故，停机停产，甚至酿成设备损坏，人员伤亡等严重后果，经济损失已远远超出一台仪表原有的价值。

由此可见，仪表结构功能越复杂，仪表使用环境越恶劣，要求仪表使用寿命越长，可靠性，问题就越尖锐突出。为了解决这些问题，对仪表必须进行可靠性研究工作。

（四）可靠性学科研究的基本内容与应用

可靠性学科所涉及的内容相当广泛，大致可分为三个方面：可靠性理论基础、可