第7章智能仪器抗干扰技术与可靠性设计.ppt

影响智能仪器可靠性的外因是指智能仪器所处工作环境中的外部设备或空间条件导致系统运行的不可靠因素，主要包括以下几点： （1）外部电气条件，如电源电压的稳定性、强电场与磁场等的影响。 （2）外部空间条件，如温度、湿度、空气清洁度等等。 （3）外部机械条件，如振动、冲击等 。 为了保证智能仪器可靠工作，必须创造一个良好的外部环境。例如：采取屏蔽措施、远离产生强电磁场干扰的设备；加强通风以降低环境温度；安装紧固以防止摆动；等等。 下 页 上 页 返 回 7.4.2 可靠性的总体考虑 7.5 可靠性设计 系统可靠性设计的目的是在设计过程中挖掘、分析和确定系统或设备中的薄弱环节及其隐患，采取设计预防和改进措施，提高可靠性。针对影响智能仪器可靠性的各种因素的特点，必须采取相应的硬件或软件方面的措施，这是智能仪器可靠性设计的根本任务。 下 页 上 页 返 回 7.5.1 硬件可靠性设计 下 页 上 页 返 回 元器件的选择是根本，合理安装调试是基础，系统设计 是手段，外部环境是保证，这是可靠性设计遵循的基本准则， 并贯穿于系统设计、安装、运行的全过程。 一、元器件级可靠性措施 元器件是仪器系统的基本部件，元器件的性能与可靠性 是系统整体性能与可靠性的基础。由于大规模集成技术的进步 ，大规模数字电路以及模拟集成芯片的可靠性也大大提高，这 就为设计高性能、高可靠性的智能仪器奠定了基础。 电子元器件故障率的降低主要由生产厂家来保证。为了保 证所选用的元器件的质量或可靠性指标符合设计要求，必须采 取下列措施： 1.元器件选择和筛选 （1）元器件选择原则：在经济条件允许时，应尽可能选用失效率λ小的器件，否则，首先要考虑满足可靠性指标的要求。尽量选用集成度高的元器件。 （2）筛选的基本思想：选择若干典型环境因素，施加适当的热、电、机械和其他环境应力于电子硬件，把其中的所有缺陷尽可能彻底地激发出来，然后再加以更换，同时又不使良好的硬件受到损伤或性能衰退。 2.降额技术 绝大部分元器件的失效率随环境应力的降低而下降，这是降额设计提高系统可靠度的依据。降额包括热、电、机械和其他环境应力。一般都取额定值的60%~70% 。 7.5.1 硬件可靠性设计 二、部件及系统级的可靠性措施 下 页 上 页 返 回 部件及系统级的可靠性技术是指功能部件或整个系统在 设计、制造、检验等环节所采取的可靠性措施。元器件的可靠 性主要取决于元器件制造商、部件及系统的可靠性取决于设计 的精心设计。可靠性资料表明，影响计算机可靠性因素，有 40%来自电路及系统设计。 1.环境保护 （1）热设计 把热量输入降到最小，提供良好的热传导、热辐射和通风 条件，最大限度的降低机内的温升；正确安排元器件，发热元 器件的位置安排应尽可能分散；使主要发热器件远离电解电容 、LSI芯片等。 （2）防潮设计 潮湿、盐雾、霉菌和灰尘对系统可靠性的影响主要表现在 使系统设备的绝缘性能降低、霉烂腐蚀和其他性能恶化或断路 失效。 （3）抗冲击、振动设计 为减少冲击、振动等机械应力的影响，在设计时应尽可能提高整个机箱或整机的固有频率。由于机器固有频率与结构刚度成正比，与构件重量成反比。因此，设计时应提高结构的刚度和减轻机箱或整机的重量。对于电子元器件，应当注意防止在冲击下出现断线、断脚或拉脱焊点等故障。因此，对较重的元器件及印制板都应采用固定结构。可采用环氧树脂粘接、加卡或紧固螺钉；导线、线束及电缆应进行绑扎，分段固定。 （4）其他环境保护 对于防爆、防核辐射等保护，在对该类影响比较敏感或者需要进行该类保护时，遵循相关标准，采取相应的措施。 7.5.1 硬件可靠性设计 下 页 上 页 返 回 2.系统的简化和标准化 系统在性能设计之后，应对其进行简化和标准化。包 括硬件简化、标准化以及软件优化和固化。系统的简化和 标准化对于提高设备部件的互换性、可靠性和可维修度都 是非常必要的。所以，尽量朝“单片”方向设计硬件系统， 系统器件越多，器件之间相互干扰也越强，功耗也增大， 不可避免地降低了系统的稳定性。 7.5.1 硬件可靠性设计 下 页 上 页 返 回 3．电磁兼容设计 电磁兼容性是指计算机系统在电磁环境中的适应性 ，即能保持完成规定功能的能力。电磁兼容性设计的目 的，使系统既不受外部电磁干扰的影响，也不对其他电 子设备产生影响。 电磁兼容性的依据标准主要是国际电工委员会 IEC801-1到6，IEC1000-4-1到12；国际无线电干扰特别 委员会CISPR11-23。 智能仪器常用的抗电磁干扰的软、硬件措