傳感器可靠性分析

1、整理課件1.1.可靠性的經(jīng)典定義可靠性的經(jīng)典定義：產(chǎn)品在：產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)，完成規(guī)定規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)，完成規(guī)定 功能功能的能力。的能力。 規(guī)定條件規(guī)定條件：一般指的是使用條件：一般指的是使用條件, ,環(huán)境條件。包括應(yīng)力、溫度、環(huán)境條件。包括應(yīng)力、溫度、濕度、塵砂、腐蝕等，也包括操作技術(shù)、維修方法等條件。濕度、塵砂、腐蝕等，也包括操作技術(shù)、維修方法等條件。規(guī)定時間規(guī)定時間：是可靠性區(qū)別于產(chǎn)品其他質(zhì)量屬性的重要特征，：是可靠性區(qū)別于產(chǎn)品其他質(zhì)量屬性的重要特征， 一般也可認為可靠性是產(chǎn)品功能在時間上的穩(wěn)定程度。一般也可認為可靠性是產(chǎn)品功能在時間上的穩(wěn)定程度。 規(guī)定功能規(guī)定功能：要明

2、確具體產(chǎn)品的功能是什么，怎樣才算是完成：要明確具體產(chǎn)品的功能是什么，怎樣才算是完成 規(guī)定功能。產(chǎn)品喪失規(guī)定功能稱為失效，對可修復(fù)產(chǎn)規(guī)定功能。產(chǎn)品喪失規(guī)定功能稱為失效，對可修復(fù)產(chǎn) 品通常也稱為故障。品通常也稱為故障。 因此，規(guī)定功能是表征產(chǎn)品完成任務(wù)的因此，規(guī)定功能是表征產(chǎn)品完成任務(wù)的各參量即性能指標。各參量即性能指標。整理課件3.3.累積失效概率累積失效概率：累積失效概率是產(chǎn)品在規(guī)定條件：累積失效概率是產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)未完成規(guī)定功能（即發(fā)生失效）的下和規(guī)定時間內(nèi)未完成規(guī)定功能（即發(fā)生失效）的概率，也稱為概率，也稱為不可靠度或壽命分布函數(shù)不可靠度或壽命分布函數(shù)。一般記為。一般記為F

3、F或或F F（t t）。）。 2.2.可靠度可靠度: : 是產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)，完成是產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率，一般記為規(guī)定功能的概率，一般記為R R。它是時間的函數(shù)，故也。它是時間的函數(shù)，故也記為記為R R（t t）, ,稱為稱為可靠度函數(shù)可靠度函數(shù)。 )(1)(tRtF整理課件4.4.失效率和失效率曲線失效率和失效率曲線ttntrt)()()(失效率失效率：失效率是工作到某時刻尚未失效的產(chǎn)品，在該時刻后單位：失效率是工作到某時刻尚未失效的產(chǎn)品，在該時刻后單位 時間內(nèi)發(fā)生失效的概率。一般記為時間內(nèi)發(fā)生失效的概率。一般記為,它也是時間它也是時間t t的函數(shù)的函

4、數(shù), , 故也記為故也記為(t),(t),稱為稱為失效率函數(shù)失效率函數(shù), ,有時也稱為故障率函數(shù)有時也稱為故障率函數(shù) 或風險函數(shù)或風險函數(shù). . 按上述定義按上述定義, ,失效率失效率是在時刻是在時刻t t尚未失效產(chǎn)品在尚未失效產(chǎn)品在t+t+t t的單位時間內(nèi)的單位時間內(nèi) 發(fā)生失效的條件概率發(fā)生失效的條件概率. .即即 它反映它反映t t時刻失效的速率時刻失效的速率, ,也稱為也稱為瞬時失效率瞬時失效率. . 失效率的觀測值是在某時刻后單位時間內(nèi)失效的產(chǎn)品數(shù)與工作到失效率的觀測值是在某時刻后單位時間內(nèi)失效的產(chǎn)品數(shù)與工作到該時刻尚未失效的產(chǎn)品數(shù)之比該時刻尚未失效的產(chǎn)品數(shù)之比, ,即即)tT|tt

5、Tt(Pt1lim)t(0t整理課件失效率曲線失效率曲線: :典型的失效率曲線典型的失效率曲線 失效率（或故障率）曲線反映產(chǎn)失效率（或故障率）曲線反映產(chǎn)品總體壽命期失效率的情況。如圖所示為失效率曲線的典型情況，品總體壽命期失效率的情況。如圖所示為失效率曲線的典型情況，有時形象地稱為有時形象地稱為浴盆曲線浴盆曲線。失效率隨時間變化可分為三段時期：。失效率隨時間變化可分為三段時期： (1)(1)早期失效期早期失效期，失效率曲線為遞減型。，失效率曲線為遞減型。 (2) (2)偶然失效期偶然失效期，失效率曲線為恒定型。，失效率曲線為恒定型。 (3)(3)耗損失效期耗損失效期，失效率是遞增型。，失效率是

6、遞增型。 ttntrt)()()(整理課件5.5.失效率、可靠度與失效（壽命）概率密度失效率、可靠度與失效（壽命）概率密度f(t)f(t)( )()tR te記住)(exp)(0tdtttR( (當當 為常數(shù)時）為常數(shù)時）( )1d ( )( )( )( )dr tr ttn ttn ttNtrtF)()(NtntR)()()t (R)t (dRdt)t (（常用的指數(shù)分布可靠度函數(shù)）（常用的指數(shù)分布可靠度函數(shù)） )t (F1)t (Rte1)t (Ft d)t (dRNt d)t ( rd)t (R)t (ft )t (dt)t (dRdt)t (dF)t (f整理課件平均壽命平均壽命：平均

7、壽命是壽命的平均值，對：平均壽命是壽命的平均值，對不可修復(fù)不可修復(fù)產(chǎn)品產(chǎn)品常用失效前平均時間，一般記為常用失效前平均時間，一般記為MTTFMTTF，對，對可修復(fù)可修復(fù)產(chǎn)品則常產(chǎn)品則常 用平均無故障工作時間，一般記為用平均無故障工作時間，一般記為MTBFMTBF。它們都表。它們都表 示 無 故 障 工 作 時 間示 無 故 障 工 作 時 間 T T 的 期 望的 期 望 E E （ T T ） 或 簡 記 為） 或 簡 記 為 t t 。如 已 知如 已 知 C C 產(chǎn) 品 壽 命產(chǎn) 品 壽 命 T T 的 壽 命 概 率 密 度 函 數(shù)的 壽 命 概 率 密 度 函 數(shù) f f （ t t

8、） ， 則） ， 則 6.6.平均壽命平均壽命經(jīng)分部積分后也可求得經(jīng)分部積分后也可求得)()(掌握100dtedttRtttetR)(0tf(t)dtE(t)tdt)t (dRdt)t (dF)t (f整理課件7.7.可靠壽命可靠壽命 給定可靠度所對應(yīng)的時間稱為可靠壽命。給定可靠度所對應(yīng)的時間稱為可靠壽命。rtRr)(retRrtr)(整理課件例：某電子產(chǎn)品有一恒定的失效率例：某電子產(chǎn)品有一恒定的失效率試計算該產(chǎn)品十年使用期內(nèi)的可靠度和失效前平均時試計算該產(chǎn)品十年使用期內(nèi)的可靠度和失效前平均時間。間。0.001 10( )(10)0.99tR teRe0 .0 0 1/失 效年0011( )1

9、0000.001ttR t dtedt年整理課件傳感器的標定傳感器的標定 傳感器的標定分為傳感器的標定分為靜態(tài)標定靜態(tài)標定和動態(tài)標定。和動態(tài)標定。 靜態(tài)標定的目的是確定傳感器靜態(tài)特性指標：靜態(tài)標定的目的是確定傳感器靜態(tài)特性指標：線性度、靈敏度、滯后和重復(fù)性線性度、靈敏度、滯后和重復(fù)性等。等。 動態(tài)標定的目的是確定傳感器的動態(tài)特性參數(shù)：動態(tài)標定的目的是確定傳感器的動態(tài)特性參數(shù)：頻率響應(yīng)、時間常數(shù)、固有頻率等。頻率響應(yīng)、時間常數(shù)、固有頻率等。整理課件 1.1.靜態(tài)標準條件：所謂靜態(tài)標準是指沒有加速度、靜態(tài)標準條件：所謂靜態(tài)標準是指沒有加速度、振動、沖擊（除非這些參數(shù)本生就是被測物理量）振動、沖擊（

10、除非這些參數(shù)本生就是被測物理量）及環(huán)境溫度一般為室溫（及環(huán)境溫度一般為室溫（20205 ),5 ),相對濕度不相對濕度不大于大于5 5，大氣壓力為，大氣壓力為7kPa7kPa的情況。的情況。 2.2.標定儀器設(shè)備精度等級的確定標定儀器設(shè)備精度等級的確定 對傳感器進行對傳感器進行標定，是根據(jù)試驗數(shù)據(jù)確定傳感器的各項性能指標定，是根據(jù)試驗數(shù)據(jù)確定傳感器的各項性能指標，實際上是確定傳感器的測量精度，所以在標標，實際上是確定傳感器的測量精度，所以在標定傳感器時，定傳感器時，所用的測量儀器的精度至少要比被所用的測量儀器的精度至少要比被標定傳感器的精度高一個等級標定傳感器的精度高一個等級。C標定方法（靜態(tài)）標定方法（靜態(tài)）整理課件標定方法（靜態(tài)）標定方法（靜態(tài)） （1 1）將傳感器全量程分成）將傳感器全量程分成若干等間距點若干等間距點； （2 2）由）由小到大小到大逐漸一點一點的輸入標準量值，并逐漸一點一點的輸入標準量值，并記錄下與各輸入值對應(yīng)的輸出值。記錄下與各輸入值對應(yīng)的輸出值。 （3 3）將輸入值由）將輸入值由大到小大到小一點一點的減少下來，同一點一點的減少下來，同時記錄下與各輸入值對應(yīng)的輸出值。時記錄下與各輸入值對應(yīng)的輸出值。 （4 4）按（）按（2 2）、（）、（3 3）所述過程，對傳感