儀器設備的可靠性分析

向軍

摘要：科技的發展促進了儀器設備技術含量的提高，同時儀器設備的系統功能也更加完善。儀器設備在設計和使用過程中，很容易受到外界環境因素的影響，造成設備可靠性降低。儀器設備作為儀器設備的主要構成部分，其準確運行與否直接影響設備的正常工作。基于此，文章在闡述儀器設備重要性的基礎上，分析了設計及使用過程中需要注意的問題。

關鍵詞：儀器設備；生產可靠性；散熱防護性；元器件；防干擾設計 文獻標識碼：A

中圖分類號：TH86 文章編號：1009-2374（2015）28-0093-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.28.045

隨著我國經濟發展和開放的程度越來越高，國產儀器企業要面對的不僅是國內同行的競爭，還要面對國外儀器企業的競爭。在國內儀器市場，特別是中高端、大型儀器設備市場，國產儀器設備與國外同類產品不具有任何的競爭能力，幾乎全部需要依賴進口。工業生產中機器的控制能力直接受到儀器設備可靠性的影響，因此提升工業生產控制能力的最好措施就是提高儀器設備的可靠性。在進行儀器設備設計的時候，除了做好可靠性設計之外，還需要考慮到防干擾設計以及使用過程的防干擾。

1 儀器設備可靠性設計的必要性

現代工業生產的控制水平直接通過儀器設備的技術體現出來，工業企業在生產系統中使用的儀器設備必須要達到相關的可靠性規定，這樣才可以體現出做好儀器設備可靠性設計的必要性。元件和線路共同組成了儀器設備，這些達到可靠性之后可以有效提高生產效率，保證工業生產達到相關的規定要求。工業企業在選擇儀器設備的時候，一個重要的衡量標準就是可靠性，所有的儀器設備都有著可靠性的特性，可靠性和儀表功能之間成正比的關系，也就是可靠性能越高，儀器設備功能越強。隨著工業生產系統的效率要求越來越高，對于儀器設備提出了更高的可靠性要求。這樣的形勢下，促使儀器設備可靠性設計向著個性化的方向發展，以滿足工業生產系統的多項功能。儀器設備設計過程中的一項重要評價特性就是可靠性，體現出設計策略價值的方法就是提高儀器設備的可靠性，最終實現提高儀器設備使用水平的目的。

2 儀器設備可靠性設計的依據

2.1 儀器設備可靠性依據

儀器設備可靠性是根據其在工業生產中的應用提出的，用于控制儀器設備可靠性設計的整個過程，尤其是儀器設備內部元件、部件的安裝設計，有利于排除不穩定因素的影響，保障儀器設備在工業生產中的可靠性。分析儀器設備可靠性的依據，如：（1）儀器設備需要以工業生產的需求為主，設計可靠性的功能，達到工業生產的根本標準；（2）獲取不利數值，根據儀器設備的可靠性設計，計算出偏離可靠性的數據，以此來作為一項設計標準，優化儀器設備的設計數據；（3）注重儀器設備的系統配合，按照儀器設備在工業生產中的具體功能，完善儀器之間的配合關系。

2.2 提高設計階段可靠性

設計階段要給予其充分的可靠性保障。在設計控制設備時，首先要對其內在特點進行細致的分析，充分保證產品的性能和使用條件，對設計參數進行反復驗證，最終制定出較為科學合理的設計方案。設計產品的結構類型和形式時，所依據的標準，如應用空間、生產規模、產品類型、生產批量都受到產品大小的制約和

影響。

產品的類型和形式的差別也是產品經濟性的重要影響因素，以上這些因素都應該在設計之初就要全面考慮，實踐證明，任何一點沒有納入設計的考慮范疇都可能會影響設備整體的可靠性。在充分保證元器件的參數要求的前提下，設計零部件應該選擇最為經濟且科學合理的方案，降低生產產品的費用，減少整個設備制造的投入力度。這樣縝密地選擇材料和設計元器件，生產成本不但得到了有效降低，還提高了產品的實用性和操作維修性，從而使設備可靠性得到了整體提高。

3 強化儀器設備防干擾設計的措施

儀器設備的可靠性分析策略中，最容易出現干擾問題，結合儀器設備的運行方式，分析防干擾設計。

3.1 扭絞信號線

儀器設備信號線占據的空間較大，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，由此平均相鄰導線的電容，防止信號線扭絞時產生串模干擾，同時控制儀器設備運行時的電磁干擾，確保儀器設備在工業系統內能夠保持可靠性。

3.2 設計屏蔽干擾

儀器設備的可靠性運行中，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，儀器設備設計中需采取屏蔽措施，以金屬網屏蔽為主，分析屏蔽干擾的具體設計。金屬網包裹在信號線的外部，而金屬網的外部利用絕緣層隔斷，切斷儀器設備靜電干擾的途徑，還能抑制電磁干擾。儀器設備的屏蔽干擾設計中，應該注重接地措施的應用，確保屏蔽干擾設計達到最穩定的狀態。

3.3 設計濾波防干擾

濾波設計在儀器設備可靠性分析中，有助于提高儀器設備防干擾的能力。儀器設備在工業運行的過程內，容易出現緩慢變化的信號流，防止信號流的干擾，需要在儀器設備的系統中加裝濾波裝置。濾波裝置安裝在輸入系統部分，防護儀器設備的干擾。儀器設備可靠性分析中，防干擾是一項不可缺少的設計內容，其在儀器設備內具有很高的實踐性，既可以排除儀器設備運行中的干擾，也能消除環境中潛在的干擾，為儀器設備的可靠性運行提供條件。

4 提高儀器設備運行中可靠性的措施

4.1 生產可靠性

應盡量減少設備中的零部件、元器件的品種和規格，專業廠家生產的通用零部件或產品是值得信賴的，應大力提倡使用。采購控制設備零部件時，應以設備的實際需要技術條件和加工精度要求為根本，有些企業一味地崇尚高精尖設備，也是不科學的。國產材料和來源多、價格低的材料還是使用的首選。在達到了產品性能指標要求后，考慮到成本、精度等級可以低一些，簡單化的裝配為宜，這樣可以有效減少裝配工人的體力消耗，為了實現流水化生產，減少選配和修配，這樣也可以幫助生產企業進一步降低生產成本等。

4.2 散熱防護性

溫度變化是影響電子設備可靠性最為重要的因素之一。其功率損失在電氣自動化控制設備工作時，一般都轉化為熱能的形式散發出來，尤其是一些耗散功率較大的元器件，引起環境溫度的升高。當環境溫度較高時，設備工作時產生的熱能不能及時散發，使設備溫度升高，直接影響著設備使用的可靠性，因此做好設備散熱防護性設計有著極重要的現實意義。

4.3 選擇元器件

質量固然是電子元器件選擇所考慮的問題，是否適用于工作環境的要求也是需要考慮的范疇。標準性元器件是設備的首選，因為利于設備發生故障時及時更換元器件。設備工作時會產生熱量，所以對電子設備的散熱性要求較高，這也直接關系到整個設備的正常工作。

各種電氣自動化設備對電子元件的散熱性能提出了較高的要求，某些大功率、高消耗的電子設備對散熱性能的要求更為嚴格和苛刻。電子設備不僅受散熱性能的影響，也會受濕度的影響，一般來說，高溫低濕的環境條件更能保證設備的可靠性。在設備使用的過程中，盡量保證其使用環境，減少不必要故障出現的概率，進一步提高企業生產效率。

5 結語

通過正文的分析，我們可以了解到儀器設備的可靠性直接影響其正常使用。儀器設備使用過程中受到很多因素的影響，所以在測試可靠性的時候，應該結合實際情況選用合適的實驗方法，這樣才能更好地控制工業設備。儀器設備在我國工業中扮演著越來越重要的角色，其可靠性是未來的研究重點，所以，我們相信，未來儀器設備的可靠性會得到更進一步的提高。

參考文獻

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（責任編輯：秦遜玉）