吳 迪

（上海優(yōu)科環(huán)境工程技術(shù)有限公司，中國 上海200949）

儀器儀表的可靠性關(guān)系到其在工業(yè)生產(chǎn)中的控制能力，提高儀器儀表的可靠性，才能提升其在生產(chǎn)中的控制水平。儀器儀表設計中，不僅要落實可靠性的設計，還要制定防干擾的策略，確保儀器儀表的設計效益。儀器儀表是工業(yè)生產(chǎn)控制的主要部件，提出可靠性的設計策略，規(guī)避儀器儀表應用中的干擾風險，推進儀器儀表的應用與發(fā)展。

1 儀器儀表可靠性設計的重要性

儀器儀表技術(shù)代表現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的控制水平，工業(yè)企業(yè)在生產(chǎn)系統(tǒng)的控制方面采用儀器儀表，必須達到規(guī)范的可靠性，體現(xiàn)儀器儀表可靠性設計的重要性。

儀器儀表基本是由元件、線路組成的，其達到可靠性后能夠提升生產(chǎn)系統(tǒng)的控制效率，保障工業(yè)生產(chǎn)達到規(guī)定的標準?？煽啃允枪I(yè)企業(yè)選擇儀器儀表的主要標準，不同類型的儀器儀表均具有可靠性的特性，可靠性能越高，儀器儀表的功能越強。目前，工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的效率較高，對儀器儀表的可靠性提出新的要求，促使儀器儀表可靠性設計朝向個性化的方向發(fā)展，用于滿足工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的多項功能，所以可靠性成為儀器儀表設計的重要指標，直接決定了儀器儀表在工業(yè)生產(chǎn)中的應用效率，儀器儀表更新的速度非?？?，主要是依靠可靠性穩(wěn)定應用在工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)，提供優(yōu)質(zhì)的控制途徑[1]。儀器儀表設計已經(jīng)將可靠性作為一項評價特性，重點提升儀器儀表的可靠性，體現(xiàn)設計策略的重要價值，進而提升儀器儀表在工業(yè)生產(chǎn)中的使用水平。

2 儀器儀表可靠性設計的策略

儀器儀表可靠性設計的過程中，以LJ6010標準源為例，分析可靠性設計的策略，如下：

2.1 可靠性依據(jù)

儀表儀器是工業(yè)生產(chǎn)中的重要部件，決定了工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的控制水平。儀器儀表在可靠性分析上，需要以兩項內(nèi)容為主，第一是保障儀器儀表內(nèi)部組成元件的性能，促使其達到可靠性的標準。第二優(yōu)化儀器儀表的結(jié)構(gòu)設計，在保障儀器儀表準確應用的基礎(chǔ)上實現(xiàn)可靠性。儀器儀表在朝向可靠性方向發(fā)展的過程中，逐漸簡化了內(nèi)部的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，但是儀器儀表的控制性能仍舊保持規(guī)范狀態(tài)。

儀器儀表可靠性的依據(jù)，是根據(jù)其在工業(yè)生產(chǎn)中的應用提出的，用于控制儀器儀表可靠性設計的整個過程，尤其是儀器儀表內(nèi)部元件、部件的安裝設計，有利于排除不穩(wěn)定因素的影響，保障儀器儀表在工業(yè)生產(chǎn)中的可靠性。分析儀器儀表可靠性的依據(jù)，如：（1）儀器儀表需要以工業(yè)生產(chǎn)的需求為主，設計可靠性的功能，達到工業(yè)生產(chǎn)的根本標準；（2）獲取不利數(shù)值，根據(jù)儀器儀表的可靠性設計，計算出偏離可靠性的數(shù)據(jù)，以此來做為一項設計標準，優(yōu)化儀器儀表的設計數(shù)據(jù)；（3）注重儀器儀表的系統(tǒng)配合，按照儀器儀表在工業(yè)生產(chǎn)中的具體功能，完善儀器儀器之間的配合關(guān)系。

2.2 設計策略

儀器儀表的設計，需要在相關(guān)模型的基礎(chǔ)上完成可靠性設計，按照LJ6010的模塊要求，分析儀器儀表的設計策略。

首先，儀器儀表可靠性設計中，各項組成元件均具有自身的特點和標準，需要利用數(shù)學計算的方法，規(guī)范儀器儀表可靠性設計的標準。儀器儀表內(nèi)各項元件需遵循以失效率為主的預計方式，其計算公式為：

式中，λGs=元件模塊的失效率，單位10-6/h、λGi=儀器儀表內(nèi)第i個元件在整個系統(tǒng)內(nèi)的通用失效率，單位10-6/h、πQi=儀器儀表內(nèi)第i個元件在整個系統(tǒng)內(nèi)的通用系數(shù)、Ni=i類元件的組成數(shù)量、n=儀器儀表內(nèi)元件的數(shù)量。由公式確定出儀器儀表所需元件的性質(zhì)，同時根據(jù)公式計算數(shù)據(jù)，比對GJB/Z299B-217F，得出單項元件的可靠性，即可大致設計出儀器儀表的可靠性。

第二，采取應力法對儀器儀表的可靠性進行預計分析，不僅能規(guī)范儀器儀表在系統(tǒng)內(nèi)的應用過程，還能保障各項元件的準確度。應力法在可靠性設計中的應用，還要結(jié)合儀器儀表的應用環(huán)境，注重考慮儀器儀表所處系統(tǒng)的實際狀態(tài)，預計公式為：

λp=λb(πE×πR×πA×πS2×πC)

式中，λp=應力法失效率、λb=故障率、πE=環(huán)境系數(shù)、πR=電流因子；πA=應力因子、πS2=電壓因子、πC=配置因子。此類數(shù)據(jù)有助于降低儀器儀表使用中的故障次數(shù)，維持穩(wěn)定的特性。

第三，根據(jù)儀器儀表可靠性設計中的計算公式，調(diào)整可靠性設計的系統(tǒng)模塊，與此同時比對可靠性設計的指標，評價儀器儀表設計是否符合指標要求[2]。儀器儀表可靠性設計并沒有達到成熟的狀態(tài)，所以在最終設計模塊內(nèi)，檢查儀器儀表可靠性在工業(yè)生產(chǎn)中的設計效益，綜合考慮儀器儀表的不同需求，改進未達標的設計模塊，促使儀器儀表達到最穩(wěn)定的設計標準。

3 儀器儀表的防干擾設計

儀器儀表的可靠性分析策略中，最容易出現(xiàn)干擾問題，結(jié)合儀器儀表的運行方式，分析防干擾設計，如下：

3.1 扭絞信號線設計

儀器儀表信號線占據(jù)的空間較大，按照信號線的走向采取扭絞設計，盡量縮小信號線的面積，促使信號線與干擾源保持等距的狀態(tài)，由此平均相鄰導線的電容，防止信號線扭絞時產(chǎn)生串模干擾，同時控制儀器儀表運行時的電磁干擾，確保儀器儀表在工業(yè)系統(tǒng)內(nèi)能夠保持可靠性。

3.2 屏蔽干擾設計

儀器儀表的可靠性運行中，不僅存在電磁干擾，也存在靜電干擾。為防止靜電干擾的危害，儀器儀表設計中需采取屏蔽措施，以金屬網(wǎng)屏蔽為主，分析屏蔽干擾的具體設計。金屬網(wǎng)包裹在信號線的外部，而金屬網(wǎng)的外部利用絕緣層隔斷，切斷儀器儀表靜電干擾的途徑，還能抑制電磁干擾。儀器儀表的屏蔽干擾設計中，應該注重接地措施的應用，確保屏蔽干擾設計達到最穩(wěn)定的狀態(tài)。

3.3 濾波防干擾設計

濾波設計在儀器儀表可靠性分析中，有助于提高儀器儀表防干擾的能力。儀器儀表在工業(yè)運行的過程內(nèi)，容易出現(xiàn)緩慢變化的信號流，防止信號流的干擾，需要在儀器儀表的系統(tǒng)中加裝濾波裝置[3]。濾波裝置安裝在輸入系統(tǒng)部分，防護儀器儀表的干擾。

儀器儀表可靠性分析中，防干擾是一項不可缺少的設計內(nèi)容，其在儀器儀表內(nèi)具有很高的實踐性，既可以排除儀器儀表運行中的干擾，也能消除環(huán)境中潛在的干擾，為儀器儀表的可靠性運行提供條件。

4 結(jié)束語

儀器儀表的可靠性有利于提升其在工業(yè)生產(chǎn)中的運行能力，做好可靠性及防干擾設計，體現(xiàn)儀器儀表在可靠性方面的優(yōu)勢，促使其更加適應工業(yè)生產(chǎn)的需求?？煽啃灾饾u成為儀器儀表的評價指標，儀器儀表需要達到可靠性的標準，才可在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮重要的價值，全面控制工業(yè)生產(chǎn)的系統(tǒng)，提高工業(yè)生產(chǎn)的效益和效率，體現(xiàn)儀器儀表可靠性的優(yōu)勢。

［1］孟德義.儀器儀表的可靠性及抗干擾設計探究[J].科技傳播，2014，12:156-169.

［2］李春霞，賀孝珍.智能化儀器儀表可靠性技術(shù)研究及應用[J].自動化與儀器儀表，2007，05:29-31.

［3］溫文龍.密封儀器儀表的散熱研究及溫控系統(tǒng)設計[D].西北大學，2005.