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可靠性的改进 主要措施：元器件的减额使用、减化设计、概率安全余量、冗 余技术、环境防护技术。 1、 减额使用 定义：在设计中使各元器件的使用应力比额定应力值小，以降 低零部件的失效率，提高产品的可靠性。适合电子产品。减额 幅度的大小用减额系数来表示，有以下定义：减额系数 S=实际 使用能力/额定应力。 减额系数的大小根据可靠性要求的高低来选取，还与引起元器 件失效的应力参数有关，一般为 1/2~3/4。表3-7 所示为部分元 器件的减额系数。 对元器件减额使用的原则： 考虑由于减额使用而引起的产品的重量、体积和成本等的增 高，导致失效律增高的因素； 某些场合不能采用减额使用； 间额使用不仅考虑电压、电流和功率等，还应考虑温度、振 动、冲击等方面的减额； 机械结构的间额与电器的不同。 2 、 简化设计:是在不牺牲要求性能的前提下使产品及其零部 件尽可能简单。具体有以下原则： A 、 深入地进行功能分析，去掉多余的或不必要的功能， 简化设计目标。 B 、 在保证必要功能、性能的前提下，尽量减少硬件数量 和软件的指令数。 C 、 采用经过实验考验的成熟的或可靠性水平已知的标准 元件、零件和设备。 D 、 压缩所用元件、零件和设备的品种和规格。 E 、 尽量采用数字电路来实现模拟电路的功能。 F 、 减少致命失效模式或将其影响降到最低。 G 、 对逻辑电路可以采用布尔代数简化系统的结构函数。 3 、 概率安全余量：第四章介绍。 4 、 冗余技术：使用多个单元并联或备份的方式，来确保该单 元完成预期的功能，这样做虽然提高了完成任务的可靠性， 但降低了系统的基本可靠性，增加了维护费用和体积、重量 等。该技术的利用要根据系统研制的目标和限制条件，进行 综合考虑。一般可以在元件、整机和系统的不同功能级别上 采用，有三种方法。 A 、 并联冗余：将若干个单元并联起来，且各单元同时工 作，只要不是所有单元都失效，系统就能保证正常工作。 系统的可靠度为： n R (t) 1− [1−R (t)] S ∏ i i 1 B 、 备份冗余：当系统某一单元发生故障时，另一功能相 同的单元，通过转换开关即接替工作，使系统继续保持工 作。系统的可靠度为： −λt n−1 (λt)i RS e ∑ i 0 i! C 、 表决系统：由 n 个单元并联组成的系统，只有其中多 数单元正常工作，才能保证系统正常工作。如三个并联单 元由两个单元是好的，此时系统能正常工作，系统的可靠 度为： R R R R (1+F / R +F / R +F / R ) S 1 2 3 1 1 2 2 3 3 5 、 环境防护技术：系统可靠性是环境应力的函数，当系统的 工作环境差，而系统中一些单元又难以承受这种环境应力的 影响，往往就需要采取抗环境的防护技术。如：防潮、防腐 蚀、防微生物的“三防”设计，抗振动、冲击的减振系统设 计，控制温度的热设计，防止低气压的密封设计，抗电磁干 扰的屏蔽设计，以及抗核效应的抗核加固设计。