可靠性与抗干扰技术概述ppt课件

1、下一页第一章第一章 可靠性与抗干扰技术概述可靠性与抗干扰技术概述谈英姿东南大学自控系工业自动化教研室NEXTRETNSTOP本章主要内容本章主要内容l研讨抗干扰技术的重要性研讨抗干扰技术的重要性l可靠性概念可靠性概念l微机测控系统可靠性设计义务与方法微机测控系统可靠性设计义务与方法l电磁兼容性设计及常用术语电磁兼容性设计及常用术语l干扰的分类干扰的分类l干扰的耦合方式干扰的耦合方式l单片机测控系统可靠性设计的主要途经单片机测控系统可靠性设计的主要途经NEXTRETNSTOP可靠性概念可靠性概念l可靠性定义及其定量描画可靠性定义及其定量描画l可靠性的经典定义：产品在规定条

2、件下和可靠性的经典定义：产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的才干。规定时间内，完成规定功能的才干。l描画可靠性的定量目的：描画可靠性的定量目的：l可靠度可靠度l失效率失效率l平均寿命平均寿命l系统的可靠性模型系统的可靠性模型l串联构造模型串联构造模型l并联构造模型并联构造模型l混联构造模型混联构造模型lK/n 系统系统NEXTRETNSTOP可靠度可靠度l可靠度是产品在规定条件下和规定时间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，普通记为内，完成规定功能的概率，普通记为R。它是时间的函数，故也记为它是时间的函数，故也记为Rt,称称为可靠度函数。为可靠度函数。 假设用随机

3、变量假设用随机变量T T表示产品从表示产品从开场任务到发生失效或缺点开场任务到发生失效或缺点的时间，其概率密度为的时间，其概率密度为f ft t如上图所示，假设用如上图所示，假设用t t表示某表示某一指定时辰，那么该产品在一指定时辰，那么该产品在该时辰的可靠度该时辰的可靠度)()(tTPtRNEXTRETNSTOP失效率失效率l失效率：失效率是任务到某时辰尚未失效失效率：失效率是任务到某时辰尚未失效的产品，在该时辰后单位时间内发生失效的产品，在该时辰后单位时间内发生失效的概率。普通记为的概率。普通记为,它也是时间它也是时间t的函数的函数,故故也记为也记为(t),称为失效率函数称为失效率函数,有

4、时也称为缺有时也称为缺点率函数或风险函数点率函数或风险函数. l l NEXTRETNSTOP平均寿命平均寿命l平均寿命：平均寿命是寿命的平均值，对平均寿命：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，普通不可修复产品常用失效前平均时间，普通记为记为MTTP，对可修复产品那么常用平均无，对可修复产品那么常用平均无缺点任务时间，普通记为缺点任务时间，普通记为MTBF。它们都表。它们都表示无缺点任务时间示无缺点任务时间T的期望的期望ET或简记或简记为为t.当产品的可靠度为当产品的可靠度为R(t)时，平均无缺点时，平均无缺点时间可表示为：时间可表示为： NEXTRETNSTOP串联构造

5、模型串联构造模型l串联络统可靠性：串联络统是组成系统的串联络统可靠性：串联络统是组成系统的一切单元中任一单元失效就会导致整流器一切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个系统失效的系统。假定各单元是统计独立的，那么其可靠性数学模型为：立的，那么其可靠性数学模型为：l l式中，式中，Rs(t)系统可靠度；系统可靠度；Ri(t)第第i单元可靠度单元可靠度NEXTRETNSTOP并联构造模型并联构造模型l并联络统可靠性：并联络统是组成系统的并联络统可靠性：并联络统是组成系统的一切单元都失效时才失效的失效的系统。一切单元都失效时才失效的失效的系统。l并联络统对提高系统的可

6、靠度有显著的效并联络统对提高系统的可靠度有显著的效果果 NEXTRETNSTOP混联构造模型混联构造模型l混联络统是由串联和并联混合组成的系统。混联络统是由串联和并联混合组成的系统。 l混联构造运用较多的是双重构造，又叫备混联构造运用较多的是双重构造，又叫备份系统。有如图份系统。有如图1.2-7所示的三种构造方式。所示的三种构造方式。NEXTRETNSTOP混联构造模型混联构造模型NEXTRETNSTOP混联构造模型混联构造模型NEXTRETNSTOPK/n 系统系统NEXTRETNSTOP运用条件延续运用一次运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

7、后报废预防维修 产品例如电子系统、计算机、通讯机、雷达、飞机、消费设备家 用 电器 、 机械安装电子元器件、机械零件、普通消费品实 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、平均无缺点任务时间、平均修复时间平 均 无 缺点 任 务 时间 、 有 效寿 命 、 有效度失效率、平均寿命失效率,改 换 寿命胜利率胜利率各类产品常用的可靠性目的各类产品常用的可靠性目的NEXTRETNSTOP微机测控系统可靠性设计义务与方法微机测控系统可靠性设计义务与方法l可靠性设计的义务可靠性设计的义务l元器件本身的性能与可靠性元器

8、件本身的性能与可靠性l系统构造设计系统构造设计l安装与调试安装与调试l外部电气条件外部电气条件l外部空间条件外部空间条件l外部机械条件外部机械条件l可靠性设计的普通方法可靠性设计的普通方法l元器件级可靠性措施元器件级可靠性措施l部件及系统级的可靠性措施部件及系统级的可靠性措施外外内内NEXTRETNSTOP元器件级可靠性措施元器件级可靠性措施l严厉管理元器件的购置、储运；严厉管理元器件的购置、储运；l老化、挑选、测试老化、挑选、测试l降额运用降额运用l选用集成度高的元器件选用集成度高的元器件NEXTRETNSTOP部件及系统级的可靠性措施部件及系统级的可靠性措施l冗余技术冗余技术l电磁兼容性设

9、计电磁兼容性设计l信息冗余技术信息冗余技术l时间冗余技术时间冗余技术l缺点自动检测与诊断技术缺点自动检测与诊断技术l软件可靠性技术软件可靠性技术l失效保险技术失效保险技术NEXTRETNSTOP电磁兼容性设计及常用术语电磁兼容性设计及常用术语l所谓电磁兼容性所谓电磁兼容性Electromagnetic Compatibility, EMC是指电子安装在预是指电子安装在预定的任务环境条件下，既不受周围电磁场定的任务环境条件下，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，而按设计要求正常任务能变异或误动作，而按设计要求正常任务的才干。的才

10、干。lEMC不等式：不等式：l 干扰源强度传播衰减因子干扰源强度传播衰减因子设备抗干扰设备抗干扰才干才干l电磁兼容规范的内容电磁兼容规范的内容lEMC常用术语常用术语NEXTRETNSTOP电磁干扰景象电磁干扰景象开关电源数字脉冲电路数字视频设备220ACNEXTRETNSTOP构成干扰的根本要素构成干扰的根本要素 l干扰源，指产生干扰的元件、设备或信号，干扰源，指产生干扰的元件、设备或信号，用数学言语描画如下：用数学言语描画如下：du/dt， di/dt大的地大的地方就是干扰源。如：雷电、继电器、可控硅、方就是干扰源。如：雷电、继电器、可控硅、电机、高频时钟等都可电机、高频时钟等都可 能成为

11、干扰源。能成为干扰源。l传播途径，指干扰从干扰源传播到敏感器件传播途径，指干扰从干扰源传播到敏感器件的通路或媒介。典型的干扰传的通路或媒介。典型的干扰传 播途径是经过播途径是经过导线的传导和空间的辐射。导线的传导和空间的辐射。l敏感器件，指容易被干扰的对象。如：敏感器件，指容易被干扰的对象。如：A/D、D/A变换器，单片机，数字变换器，单片机，数字IC， 弱信号放大弱信号放大器等。器等。NEXTRETNSTOP常见干扰源常见干扰源无线通讯无线通讯雷电雷电脉冲电路脉冲电路ESD感性负载通断感性负载通断直流电机、变频调速器直流电机、变频调速器电磁兼容规范的内容电磁兼容规范的内容 电磁兼容规范 干扰

12、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 NEXTRETNSTOP干扰的分类干扰的分类l按噪声产生的缘由分类按噪声产生的缘由分类l放电噪声放电噪声l高频振荡噪声高频振荡噪声l浪涌噪声浪涌噪声l按噪声传导方式分类按噪声传导方式分类l常模噪声与共模噪声常模噪声与共模噪声l按噪声波形及性质分类按噪声波形及性质分类l继续正弦波继续正弦波l偶发脉冲电压波形偶发脉冲电压波形l脉冲列脉冲列NEXTRETNSTOP常模噪声与共模噪声常模噪声与共模噪声NEXTRETNSTOP干扰的耦合方式干扰的耦合

13、方式l直接耦合滤波去耦直接耦合滤波去耦l公共阻抗耦合公共阻抗耦合l电容耦合电容耦合l电磁感应耦合电磁感应耦合l辐射耦合辐射耦合l漏电偶耦合漏电偶耦合NEXTRETNSTOP公共阻抗耦合公共阻抗耦合l噪声源与干扰对象之间具有公共阻抗噪声源与干扰对象之间具有公共阻抗l常见的公共阻抗耦合有：常见的公共阻抗耦合有：l公共地公共地l电源阻抗电源阻抗l电路去耦电路去耦NEXTRETNSTOP电容耦合电容耦合l电位变化在干扰源与干扰对象之间引起的电位变化在干扰源与干扰对象之间引起的静电感应，又称静电耦合或电场耦合。静电感应，又称静电耦合或电场耦合。NEXTRETNSTOP电磁感应耦合电磁感应耦合l磁场耦合磁场耦合NEXTRETNSTOP辐射耦合辐射耦合l天线效应天线效应l环天线环天线 偶极天线偶极天线 缝隙天线缝隙天线V主板主板电缆电缆子板子板PCB电缆电缆NEXTRETNSTOP漏电偶耦合漏电偶耦合NEX