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第6 章 DCS 的性能指标 DCS的可靠与否，通常包含两重意思： 一是指产品在规定的时间内，完成规定功能的能力，即可使用性； 二是指故障发生后通过维修使系统恢复工作的能力，即可维修性。两者统称为可靠性。 一、DCS 的可靠性 系统的可靠性指标通常用概率来定义，常用的有可靠度R(t)、失效率λ(t)、平均故障间隔时间(MTBF)、平均故障修复时间(MTTR)、利用率等。 1、可靠度R(t) 可靠度即是用概率来表示的零件、设备和系统的可靠程度。 ①定义：设备在规定的条件下(指设备所处的温度、湿度、气压、振动等环境条件和使用方法及维护措施等)，在规定的时间内(指明确规定的工作期限)，无故障地发挥规定功能(应具备的技术指标)的概率。 ②串并联系统可靠度 在串联系统中只要有一个发生故障，系统就会发生故障；而并联系统中除非全部子系统发生故障，系统才出故障。 (1) 串联系统可靠度。串联系统可靠度Rs是各子系统可靠度的乘积，用公式表示： (2) 并联系统可靠度。从理论上说，并联的单元越多，可靠性越高，但是并联子系统越多，系统的硬件将增加，实际工程中两者必须兼顾。并联系统可靠度P R 表示如下： 二、失效率λ(t) 失效率λ(t)是指系统运行到t 时刻后，单位时间内可靠度的下降与t 时刻可靠度之比，用公式表示为 三、平均故障间隔时间(MTBF) 指各次故障间隔时间ti的平均值，平均故障间隔时间即各段连续工作时间的平均值。 四、平均故障修复时间(MTTR) 指设备或系统经过维修，恢复功能并投入正常运行所需要的平均时间。 五、平均寿命m 按照可靠度的定义，如果一种产品在时刻t 内正常工作的概率为R(t)，该产品的平均寿命m可用R(t)的数学期望值来表达： 电子产品的平均寿命是其失效率的倒数。 如果产品出现故障后无法修复，则其寿命m 又可称作平均无故障时间(Mean Time To Failure，MTTF)；如果故障后可以修复，则其寿命m 代表的是平均故障间隔时间(MTBF)。DCS的故障应是可修复的，所以可将平均寿命m 称为MTBF。 六、利用率A 利用率是可修复产品的一个可靠性指标，又称有效率或有效度，它表征了产品正常工作时间和总时间的比率。有效度有三种形式：瞬时有效度、平均有效度和极限有效度。 二、环境适应性设计技术 1. 温度 环境温度过高或过低，都会对系统的可靠性带来威胁。 低温一般指低于0℃的温度。 低温的危害有电子元器件参数变化、低温冷脆及低温凝固(如液晶的低温不可恢复性凝固)等。 高温一般指高于40℃以上的温度。高温的危害有电子元器件性能破坏、高温变形及高温老化等。 温度变化还会带来精度的温度漂移。 设备的温度指标有两个，工作环境温度和存储环境温度。 (1) 工作环境温度：设备能正常工作时，其外壳以外的空气温度，如果设备装于机柜内，指机柜内空气温度。 (2) 存储环境温度：指设备无损害保存的环境温度。 按元器件的工作环境温度，将元器件按下列温度范围分别划分等级(不同厂家的划分标准可能不同)：商业级0℃～70℃，工业级－40℃～85℃，军用级－55℃～125℃。 2. 湿度 工作环境湿度：设备能正常工作时，其外壳以外的空气湿度，如果设备装于机柜内，指机柜内空气湿度。 存储环境湿度：指设备无损害保存的环境湿度。 混合比：是水汽质量与同一容积中于空气质量的比值。 相对湿度：相对湿度是空气中实际混合比(r)与同温度下空气的饱和混合比(rs)之百分比。相对湿度的大小可以直接表示空气距离饱和的程度。 湿度对设备的影响如下： (1) 相对湿度超过65%，就会在物体表面形成一层水膜，使绝缘劣化； (2) 金属在高湿度下腐蚀加快。 相对湿度的严酷等级可分为：5%、10%、15%、50%、75%、85%、95%、100%等。 3. 气压 空气绝缘强度随气压降低而降低(海拔每升高100m 气压降低1%)。散热能力随气压降低而降低(海拔每升高100m，元器件的温度上升0.2～1℃)气压的严酷等级常用海拔表示，比如海拔3 000m。 4. 振动和冲击 振动(Vibration)是指设备受连续交变的外力作用。 振动可导致设备紧固件松动或疲劳断裂。 控制设备的振动分为低频振动(8Hz～9Hz)和高频振动(48Hz～62Hz)两种，严酷等级一般以加速度表示：0.1g、0.2g、0.5g、1g、2g、3g、5g。 振动的位移幅度一般分0.35mm～15mm 等级。 冲击(Shock)是短时间的或一次性的施加外力。跌落就是典型的冲击。DCS 系统的冲击要求标准也主要是由IEC 60654-3 规定。 冲击的严酷等级以自由跌落的高度来表示，一般分25mm、50mm、100mm、250mm、500mm、1000mm、2500mm、5