智能仪器可靠性与可测试性设计*第1页，共26页，星期日，2025年，2月5日§1可靠性概述可靠率是指在规定条件下和规定时间内智能仪器完成所规定任务的成功率。R(t)=S(t)/N其中：N—仪器总台数S(t)—正常工作台数一、可靠性的基本概念*第2页，共26页，星期日，2025年，2月5日一、可靠性的基本概念失效率也称瞬时失效率或称故障率，是指智能仪器运行到t时刻后单位时间内发生故障的智能仪器台数与t时刻完好智能仪器台数之比。将上式写成微分形式得：理论上，是不随时间变化的对上式积分得：可见，其符合指数规律。当某一时间的可靠性R(t)已知时失效率也可用下式计算：λ=γ/T其中：γ—仪器失效数T—仪器运行台数与运行时间的乘积*第3页，共26页，星期日，2025年，2月5日浴盆曲线早期故障期耗损故障期偶然故障期λ(t)(失效率)使用寿命规定的失效率abt(时间)0早期故障 原因：设计不当与工艺上的缺陷 措施：元器件筛选、老化和整机加速试验偶然故障期原因：随机因素影响仪器最佳使用期，也是可靠性技术充分发挥作用的时期耗损故障期原因：元器件寿命 措施：按元器件寿命统计分布规律，预先更换预防性维护，可以延长系统的实际使用寿命仪器的平均失效率具有与元器件失效变化相同的规律λ(t)(失效率)使用寿命期0t(时间)新浴盆曲线初始期衰老期*第4页，共26页，星期日，2025年，2月5日平均故障间隔时间MTBF或称为平均无故障时间(亦称故障前平均时间)MTTF。前者用来描述可修复的仪器后者用于描述不可修复的仪器一般情况下，都用MTBF来表示，它与可靠率R(t)之间的关系为平均修复时间和可用性其中：N—维修次数ti—第i次修复所用时间*第5页，共26页，星期日，2025年，2月5日可靠性与经济性维修费用可靠率费用总费用使用费用可靠率与经济性的关系*第6页，共26页，星期日，2025年，2月5日二、可靠性的总体考虑（一）设计过程1．系统设计的进程分析设计任务分析提出可靠性方案比较、确定软件设计硬件设计测试、考验试运行设想措施可靠性分析软件措施硬件措施故障评估分析改进措施系统设计进程可靠性考虑方案设想2．生产及使用过程同时*第7页，共26页，星期日，2025年，2月5日（二）、可靠性的分配方法★均等分配法★航空无线电公司分配法①达到的目标是满足下式：式中：—系统总的失效率—分配给各分系统的失效率②根据先验知识预计每个分系统的失效率λi③计算加权因子Wr。加权因子由下式计算：④对每一个分系统分配失效率*第8页，共26页，星期日，2025年，2月5日举例：一个系统由3个分系统组成。已知3个分系统的失效率分别为：=0.003，=0.001，=0.004。
该系统20h的可靠度规定为0.9，试利用航空无线电公司分配法进行可靠性分配。*第9页，共26页，星期日，2025年，2月5日§2可靠性设计一、硬件可靠性设计（一）影响仪器可靠性的因素
元器件的可靠性
工艺
电路结构
环境因素
人为因素使用值额定值λ(t)12*第10页，共26页，星期日，2025年，2月5日（二）提高仪器可靠性的措施◆元器件的选择（电阻器、电容器、集成电路芯片）◆筛选◆降额使用◆可靠的电路设计◆冗余设计包括并联系统和串联系统两种形式*第11页，共26页，星期日，2025年，2月5日并联、串联系统并联系统的可靠度Rp为串联系统的可靠度RS为11121n……21222n…m1m2mn………串并联系统串并联系统的可靠度为*第12页，共26页，星期日，2025年，2月5日11121n…21222n…m1m2mn……并串联系统并串联系统的可靠度RSP为*第13页，共2