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仪器仪表的可靠性分析及抗干扰研究

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殷灿

摘要：仪器仪表的可靠性与抗干扰的设计对于稳定仪器仪表的使用、提高其生产加工中的精度至关重要，鉴于此，本文对仪器仪表的可靠性分析及抗干扰进行了分析探讨，仅供参考。

关键词：仪器仪表;可靠性分析;抗干扰

一、仪器仪表的可靠性分

1、制造过程的可靠性控制

生产设计者在设计生产过程中需要外购的零、部件，需对其重要技术指标或质量特性进行试验验证，并且不能只追求高精度但价格昂贵的进口工艺的零、部件，要实际考虑企业的生产成本，可以选取性价比高且可靠性能高的国产工艺的零、部件。

2、可靠性设计和分析

仪表设备设计者通过对比、测量和试验多个质量特性相类似的外协零、部件，通过对比其质量、数据结果以及价格来综合评定生产过程中的中间产品或最终产品的可靠性设计。

3、可靠性评估分析与测试

首先，软件工程师根据课题任务书要求进行软件设计，程序模拟运行无误后，硬件工程师进行硬件设计，通过分析评估，设计出最经济适用的硬件模块，以達到产品的最优化设计。其次，产品生产的预备期和运行期都应进行可靠性分析与测试;产品样机参数、软件技术资料、相关的技术文档和测试数据都应记录存档。最后，测试后续工作应进行项目总结、经验案例分析和写出可靠性指标分析报告。报告应能反映出产品技术状况，能定量反映出产品的制造特性、运行和故障检修情况，并记录存档，以便于测试、检修或售后查询。

二、常见的仪器仪表故障检测方法

1、自诊断方法

许多仪器仪表是以单片机作为基础，而自身会存在自动检测的功能，因此，系统在处于维护过程中需要了解仪器仪表自身的自动检测特性来判断其出现的故障。

2、仪表线路的诊断

一些智能化的仪表内部具有自动诊断功能，而利用这一功能，在实际仪器仪表的可靠性与抗干扰分析当中，设计时能够在最短时间内找到测量环节中出现的故障。同时，产品制造过程需要与仪器仪表运行机制相适应，能够客观反映出机械制造工艺的可靠性水平，并且在实际应用过程中进行定量的计算。

3、观察法

仪器仪表出现故障后，工作人员要了解故障前后的情况并加以对比，判断其外观是不是人为损坏，但外观正常时排除人为损坏这一情况，需要及时断电，还要对仪器仪表所涉及的一些电子零部件部分进行仿真模拟分析，了解其中出现的问题并找出科学解决方法，保证产品质量和水平。将各个部件作为重点检查对象，并进行针对性的处理。

4、替代法

目前许多智能仪表的结构均是以单元模块为主。而出现问题的主要原因也是单元模块损坏、失效或是接插不良而替换相同的部件往往能够有效排除这一原因。

三、仪器仪表的可靠性分析及抗干扰设计

1、对仪器仪表的干扰来源的分析

一般情况下，会干扰到仪器仪表系统运行的因素有：内部的开关、变压器或电源等，以及外部的用电设备和电力设备影响。要对系统进行抗干扰设计，需要先明确干扰来源，以下是具体分析：首先，通过分析内部开关与变压器或电源的情况可以了解到此类设备是否有影响到仪器仪表系统的运行，同时，相关设计人员可以在仪器仪表系统中设计抗电磁干扰系统，避免仪器仪表受到电磁感应的干扰，能够正常运行，此外，确保高压电网与变压器磁场的稳定性，能够有效消除仪器仪表的感应电势现象，也将有效减少对系统运行的干扰。其次，静电感应是在仪器仪表运行中比较容易发生的干扰因素，也就是两个电场之间相互作用，通常是在仪器仪表周边的电气设备等产生，所以，相关设计人员必须考虑提升仪器仪表的静电抗干扰能力，以提高系统的运行质量。最后，震动干扰因素、化学干扰因素等干扰因素也被称为串模干扰，是一种连续性干扰，主要是因为和信号发生串联后而产生的，同样会影响到仪器仪表的运行。

2、抗干扰设计

2.1供电系统的抗干扰

在DCS、PLC系统等受危害的各类来源途径中，以电网尖峰脉冲干扰最为明显，其源自电焊机、继电接触器等相关装置。针对此问题，可采取外加UPS供电和防雷技术相结合的应对措施，全面减小甚至完全消除对供电系统所造成的干扰;若不选用UPS供电技术，此时可选择的替代形式是设置隔离变压器，此举也可以有效消除电网尖峰脉冲干扰。

2.2屏蔽干扰设计

在仪器仪表的可靠性设计过程中，不仅会存在电磁干扰，也会存在静电干扰，为防止静电干扰的危害，在设计时要采取屏蔽措施，以金属网屏蔽为主，分析屏蔽干扰。主要包括以下2种方法：①在进行设备运行抗干扰设计时，要根据设备各功能模块的不同情况，采用相应的分类评估方法。如由于运行环境的不同，设备各功能模块在运行过程中的磨损情况也会有所差异，因此，在进行评估时先要针对具体的环境，作出最初的判断，然后根据不同环境进行分类处理，再通过设备的运行分析得出评估的结论。②设备在运行中会由于多种原因，造成振动速度的不同，在对此种情况进行评估时，应首先利用现代化仪器记录机械设备的振动次数，并根据振动次数进行分