可靠性与抗干扰技术概述

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1、第一章可靠性与抗干扰技术概述谈英姿tanyz@seu.edu.cn东南大学自控系工业自动化教研室本章主要内容研究抗干扰技术的重要性可靠性概念微机测控系统可靠性设计任务与方法电磁兼容性设计及常用术语干扰的分类干扰的耦合方式单片机测控系统可靠性设计的主要途经2可靠性概念可靠性定义及其定量描述可靠性的经典定义：产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。描述可靠性的定量指标：可靠度失效率平均寿命系统的可靠性模型串联结构模型并联结构模型混联结构模型K/n系统3可靠度可靠度是产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的概率，一般记为R。它

2、是时间的函数，故也记为R（t）,称为可靠度函数。如果用随机变量T表示产品从开始工作到发生失效或故障的时间，其概率密度为f（t）如上图所示，若用t表示某一指定时刻，则该产品在该时刻的可靠度4失效率失效率：失效率是工作到某时刻尚未失效的产品，在该时刻后单位时间内发生失效的概率。一般记为λ,它也是时间t的函数,故也记为λ(t),称为失效率函数,有时也称为故障率函数或风险函数.5平均寿命平均寿命：平均寿命是寿命的平均值，对不可修复产品常用失效前平均时间，一般记为MTTP，对可修复产品则常用平均无故障工作时间，一般记为MTBF。它们都表示无故障

3、工作时间T的期望E（T）或简记为t.当产品的可靠度为R(t)时，平均无故障时间可表示为：6串联结构模型串联系统可靠性：串联系统是组成系统的所有单元中任一单元失效就会导致整流器个系统失效的系统。假定各单元是统计独立的，则其可靠性数学模型为：式中，Rs(t)——系统可靠度；Ri(t)——第i单元可靠度7并联结构模型并联系统可靠性：并联系统是组成系统的所有单元都失效时才失效的失效的系统。并联系统对提高系统的可靠度有显著的效果8混联结构模型混联系统是由串联和并联混合组成的系统。混联结构应用较多的是双重结构，又叫备份系统。有如图1.2-7所示的

4、三种结构形式。9混联结构模型10混联结构模型11K/n系统K/n系统即n中取K表决系统。对于一个2／3系统，只要任意两个模块正常或上均正常，系统的可靠度为：R2,3=3R2-2R312使用条件连续使用一次使用可否修复可修复不可修复可修复不可修复维修种类预防维修事后维修用到耗损期一定时间后报废预防维修产品示例电子系统、计算机、通信机、雷达、飞机、生产设备家用电器、机械装置电子元器件、机械零件、一般消费品实行预防维修的零部件、广播设备用电子管武器、过载荷继电器、救生器具保险丝、闪光灯雷管常用指示可靠度、有效度、平均无故障工作时间、平均修复

5、时间平均无故障工作时间、有效寿命、有效度失效率、平均寿命失效率,更换寿命成功率成功率各类产品常用的可靠性指标13微机测控系统可靠性设计任务与方法可靠性设计的任务元器件本身的性能与可靠性系统结构设计安装与调试外部电气条件外部空间条件外部机械条件可靠性设计的一般方法元器件级可靠性措施部件及系统级的可靠性措施外内14元器件级可靠性措施严格管理元器件的购置、储运；老化、筛选、测试降额使用选用集成度高的元器件15部件及系统级的可靠性措施冗余技术电磁兼容性设计信息冗余技术时间冗余技术故障自动检测与诊断技术软件可靠性技术失效保险技术16电磁兼容性设

6、计及常用术语所谓电磁兼容性（ElectromagneticCompatibility,EMC）是指电子装置在预定的工作环境条件下，既不受周围电磁场的影响，也不影响周围的环境，不发生性能变异或误动作，而按设计要求正常工作的能力。EMC不等式：干扰源强度＊传播衰减因子<设备抗干扰能力电磁兼容标准的内容EMC常用术语17电磁干扰现象开关电源数字脉冲电路数字视频设备220AC18形成干扰的基本要素干扰源，指产生干扰的元件、设备或信号，用数学语言描述如下：du/dt，di/dt大的地方就是干扰源。如：雷电、继电器、可控硅、电机、高频时钟等都可能

7、成为干扰源。传播路径，指干扰从干扰源传播到敏感器件的通路或媒介。典型的干扰传播路径是通过导线的传导和空间的辐射。敏感器件，指容易被干扰的对象。如：A/D、D/A变换器，单片机，数字IC，弱信号放大器等。19常见干扰源无线通信雷电脉冲电路ESD感性负载通断直流电机、变频调速器20电磁兼容标准的内容电磁兼容标准干扰发射敏感度传导辐射传导辐射电源线信号/控制线天线端口电场磁场电源线/信号线射频瞬态天线端口电场磁场静电放电21干扰的分类按噪声产生的原因分类放电噪声高频振荡噪声浪涌噪声按噪声传导模式分类常模噪声与共模噪声按噪声波形及性质分类持续

8、正弦波偶发脉冲电压波形脉冲列22常模噪声与共模噪声23干扰的耦合方式直接耦合（滤波去耦）公共阻抗耦合电容耦合电磁感应耦合辐射耦合漏电偶耦合24公共阻抗耦合噪声源与干扰对象之间具有公共阻抗常见的公共阻抗耦合有：公共地电源阻