可靠性與抗干擾技術(shù)概述課件

第一章可靠性與抗干擾技術(shù)概述談英姿東南大學(xué)自控系工業(yè)自動化教研室可靠性與抗干擾技術(shù)概述本章主要內(nèi)容研究抗干擾技術(shù)的重要性可靠性概念微機測控系統(tǒng)可靠性設(shè)計任務(wù)與方法電磁兼容性設(shè)計及常用術(shù)語干擾的分類干擾的耦合方式單片機測控系統(tǒng)可靠性設(shè)計的主要途經(jīng)2可靠性與抗干擾技術(shù)概述可靠性概念可靠性定義及其定量描述可靠性的經(jīng)典定義：產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。描述可靠性的定量指標(biāo)：可靠度失效率平均壽命系統(tǒng)的可靠性模型串聯(lián)結(jié)構(gòu)模型并聯(lián)結(jié)構(gòu)模型混聯(lián)結(jié)構(gòu)模型K/n系統(tǒng)3可靠性與抗干擾技術(shù)概述可靠度可靠度是產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率，一般記為R。它是時間的函數(shù)，故也記為R（t）,稱為可靠度函數(shù)。

如果用隨機變量T表示產(chǎn)品從開始工作到發(fā)生失效或故障的時間，其概率密度為f（t）如上圖所示，若用t表示某一指定時刻，則該產(chǎn)品在該時刻的可靠度4可靠性與抗干擾技術(shù)概述失效率失效率：失效率是工作到某時刻尚未失效的產(chǎn)品，在該時刻后單位時間內(nèi)發(fā)生失效的概率。一般記為λ,它也是時間t的函數(shù),故也記為λ(t),稱為失效率函數(shù),有時也稱為故障率函數(shù)或風(fēng)險函數(shù).

5可靠性與抗干擾技術(shù)概述平均壽命平均壽命：平均壽命是壽命的平均值，對不可修復(fù)產(chǎn)品常用失效前平均時間，一般記為MTTP，對可修復(fù)產(chǎn)品則常用平均無故障工作時間，一般記為MTBF。它們都表示無故障工作時間T的期望E（T）或簡記為t.當(dāng)產(chǎn)品的可靠度為R(t)時，平均無故障時間可表示為：6可靠性與抗干擾技術(shù)概述串聯(lián)結(jié)構(gòu)模型串聯(lián)系統(tǒng)可靠性：串聯(lián)系統(tǒng)是組成系統(tǒng)的所有單元中任一單元失效就會導(dǎo)致整流器個系統(tǒng)失效的系統(tǒng)。假定各單元是統(tǒng)計獨立的，則其可靠性數(shù)學(xué)模型為：

式中，Rs(t)——系統(tǒng)可靠度；Ri(t)——第i單元可靠度7可靠性與抗干擾技術(shù)概述并聯(lián)結(jié)構(gòu)模型并聯(lián)系統(tǒng)可靠性：并聯(lián)系統(tǒng)是組成系統(tǒng)的所有單元都失效時才失效的失效的系統(tǒng)。并聯(lián)系統(tǒng)對提高系統(tǒng)的可靠度有顯著的效果8可靠性與抗干擾技術(shù)概述混聯(lián)結(jié)構(gòu)模型混聯(lián)系統(tǒng)是由串聯(lián)和并聯(lián)混合組成的系統(tǒng)?；炻?lián)結(jié)構(gòu)應(yīng)用較多的是雙重結(jié)構(gòu)，又叫備份系統(tǒng)。有如圖1.2-7所示的三種結(jié)構(gòu)形式。9可靠性與抗干擾技術(shù)概述混聯(lián)結(jié)構(gòu)模型10可靠性與抗干擾技術(shù)概述混聯(lián)結(jié)構(gòu)模型11可靠性與抗干擾技術(shù)概述K/n系統(tǒng)K/n系統(tǒng)即n中取K表決系統(tǒng)。對于一個2／3系統(tǒng)，只要任意兩個模塊正常或上均正常，系統(tǒng)的可靠度為：

R2,3=3R2-2R312可靠性與抗干擾技術(shù)概述使用條件連續(xù)使用一次使用可否修復(fù)可修復(fù)不可修復(fù)可修復(fù)不可修復(fù)維修種類預(yù)防維修事后維修用到耗損期一定時間后報廢預(yù)防維修

產(chǎn)品示例電子系統(tǒng)、計算機、通信機、雷達(dá)、飛機、生產(chǎn)設(shè)備家用電器、機械裝置電子元器件、機械零件、一般消費品實行預(yù)防維修的零部件、廣播設(shè)備用電子管武器、過載荷繼電器、救生器具保險絲、閃光燈雷管常用指示可靠度、有效度、平均無故障工作時間、平均修復(fù)時間平均無故障工作時間、有效壽命、有效度失效率、平均壽命失效率,更換壽命成功率成功率各類產(chǎn)品常用的可靠性指標(biāo)13可靠性與抗干擾技術(shù)概述微機測控系統(tǒng)可靠性設(shè)計任務(wù)與方法可靠性設(shè)計的任務(wù)元器件本身的性能與可靠性系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計安裝與調(diào)試外部電氣條件外部空間條件外部機械條件可靠性設(shè)計的一般方法元器件級可靠性措施部件及系統(tǒng)級的可靠性措施外內(nèi)14可靠性與抗干擾技術(shù)概述元器件級可靠性措施嚴(yán)格管理元器件的購置、儲運；老化、篩選、測試降額使用選用集成度高的元器件15可靠性與抗干擾技術(shù)概述部件及系統(tǒng)級的可靠性措施冗余技術(shù)電磁兼容性設(shè)計信息冗余技術(shù)時間冗余技術(shù)故障自動檢測與診斷技術(shù)軟件可靠性技術(shù)失效保險技術(shù)16可靠性與抗干擾技術(shù)概述電磁兼容性設(shè)計及常用術(shù)語所謂電磁兼容性（ElectromagneticCompatibility,EMC）是指電子裝置在預(yù)定的工作環(huán)境條件下，既不受周圍電磁場的影響，也不影響周圍的環(huán)境，不發(fā)生性能變異或誤動作，而按設(shè)計要求正常工作的能力。EMC不等式：

干擾源強度＊傳播衰減因子<設(shè)備抗干擾能力電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容EMC常用術(shù)語17可靠性與抗干擾技術(shù)概述電磁干擾現(xiàn)象開關(guān)電源數(shù)字脈沖電路數(shù)字視頻設(shè)備220AC18可靠性與抗干擾技術(shù)概述形成干擾的基本要素

干擾源，指產(chǎn)生干擾的元件、設(shè)備或信號，用數(shù)學(xué)語言描述如下：du/dt，di/dt大的地方就是干擾源。如：雷電、繼電器、可控硅、電機、高頻時鐘等都可能成為干擾源。傳播路徑，指干擾從干擾源傳播到敏感器件的通路或媒介。典型的干擾傳播路徑是通過導(dǎo)線的傳導(dǎo)和空間的輻射。敏感器件，指容易被干擾的對象。如：A/D、D/A變換器，單片機，數(shù)字IC，弱信號放大器等。

19可靠性與抗干擾技術(shù)概述常見干擾源無線通信雷電脈沖電路ESD感性負(fù)載通斷直流電機、變頻調(diào)速器20可靠性與抗干擾技術(shù)概述電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容

電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)

干擾發(fā)射

敏感度

傳導(dǎo)

輻射

傳導(dǎo)

輻射電源線信號/控制線天線端口

電場

磁場

電源線/信號線

射頻

瞬態(tài)天線端口

電場

磁場

靜電放電可靠性與抗干擾技術(shù)概述干擾的分類按噪聲產(chǎn)生的原因分類放電噪聲高頻振蕩噪聲浪涌噪聲按噪聲傳導(dǎo)模式分類常模噪聲與共模噪聲按噪聲波形及性質(zhì)分類持續(xù)正弦波偶發(fā)脈沖電壓波形脈沖列22可靠性與抗干擾技術(shù)概述常模噪聲與共模噪聲23可靠性與抗干擾技術(shù)概述干擾的耦合方式直接耦合（濾波去耦）公共阻抗耦合電容耦合電磁感應(yīng)耦合輻射耦合漏電偶耦合24可靠性與抗干擾技術(shù)概述公共阻抗耦合噪聲源與干擾對象之間具有公共阻抗常見的公共阻抗耦合有：公共地電源阻抗電路去耦25可靠性與抗干擾技術(shù)概述電容耦合電位變化在干擾源與干擾對象之間引起的靜電感應(yīng)，又稱靜電耦合或電場耦合。26可靠性與抗干擾技術(shù)概述電磁感應(yīng)耦合磁場耦合27可靠性與抗干擾技術(shù)概述輻射耦合天線效應(yīng)環(huán)天線偶極天線縫隙天線V主板電纜子板PCB電纜28可靠性與抗干擾技術(shù)概述漏電偶耦合29可靠性與抗干擾技術(shù)