传感器可靠性分析

1、整理课件1.1.可靠性的经典定义可靠性的经典定义：产品在：产品在规定条件下和规定时间内，完成规定规定条件下和规定时间内，完成规定 功能功能的能力。的能力。 规定条件规定条件：一般指的是使用条件：一般指的是使用条件, ,环境条件。包括应力、温度、环境条件。包括应力、温度、湿度、尘砂、腐蚀等，也包括操作技术、维修方法等条件。湿度、尘砂、腐蚀等，也包括操作技术、维修方法等条件。规定时间规定时间：是可靠性区别于产品其他质量属性的重要特征，：是可靠性区别于产品其他质量属性的重要特征， 一般也可认为可靠性是产品功能在时间上的稳定程度。一般也可认为可靠性是产品功能在时间上的稳定程度。 规定功能规定功能：要明

2、确具体产品的功能是什么，怎样才算是完成：要明确具体产品的功能是什么，怎样才算是完成 规定功能。产品丧失规定功能称为失效，对可修复产规定功能。产品丧失规定功能称为失效，对可修复产 品通常也称为故障。品通常也称为故障。 因此，规定功能是表征产品完成任务的因此，规定功能是表征产品完成任务的各参量即性能指标。各参量即性能指标。整理课件3.3.累积失效概率累积失效概率：累积失效概率是产品在规定条件：累积失效概率是产品在规定条件下和规定时间内未完成规定功能（即发生失效）的下和规定时间内未完成规定功能（即发生失效）的概率，也称为概率，也称为不可靠度或寿命分布函数不可靠度或寿命分布函数。一般记为。一般记为F

3、F或或F F（t t）。）。 2.2.可靠度可靠度: : 是产品在规定条件下和规定时间内，完成是产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的概率，一般记为规定功能的概率，一般记为R R。它是时间的函数，故也。它是时间的函数，故也记为记为R R（t t）, ,称为称为可靠度函数可靠度函数。 )(1)(tRtF整理课件4.4.失效率和失效率曲线失效率和失效率曲线ttntrt)()()(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：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。一般记为时间内发生失效的概率。一般记为,它也是时间它也是时间t t的函数的函

4、数, , 故也记为故也记为(t),(t),称为称为失效率函数失效率函数, ,有时也称为故障率函数有时也称为故障率函数 或风险函数或风险函数. . 按上述定义按上述定义, ,失效率失效率是在时刻是在时刻t t尚未失效产品在尚未失效产品在t+t+t t的单位时间内的单位时间内 发生失效的条件概率发生失效的条件概率. .即即 它反映它反映t t时刻失效的速率时刻失效的速率, ,也称为也称为瞬时失效率瞬时失效率. . 失效率的观测值是在某时刻后单位时间内失效的产品数与工作到失效率的观测值是在某时刻后单位时间内失效的产品数与工作到该时刻尚未失效的产品数之比该时刻尚未失效的产品数之比, ,即即)tT|tt

5、Tt(Pt1lim)t(0t整理课件失效率曲线失效率曲线: :典型的失效率曲线典型的失效率曲线 失效率（或故障率）曲线反映产失效率（或故障率）曲线反映产品总体寿命期失效率的情况。如图所示为失效率曲线的典型情况，品总体寿命期失效率的情况。如图所示为失效率曲线的典型情况，有时形象地称为有时形象地称为浴盆曲线浴盆曲线。失效率随时间变化可分为三段时期：。失效率随时间变化可分为三段时期： (1)(1)早期失效期早期失效期，失效率曲线为递减型。，失效率曲线为递减型。 (2) (2)偶然失效期偶然失效期，失效率曲线为恒定型。，失效率曲线为恒定型。 (3)(3)耗损失效期耗损失效期，失效率是递增型。，失效率是

6、递增型。 ttntrt)()()(整理课件5.5.失效率、可靠度与失效（寿命）概率密度失效率、可靠度与失效（寿命）概率密度f(t)f(t)( )()tR te记住)(exp)(0tdtttR( (当当 为常数时）为常数时）( )1d ( )( )( )( )dr tr ttn ttn ttNtrtF)()(NtntR)()()t (R)t (dRdt)t (（常用的指数分布可靠度函数）（常用的指数分布可靠度函数） )t (F1)t (Rte1)t (Ft d)t (dRNt d)t ( rd)t (R)t (ft )t (dt)t (dRdt)t (dF)t (f整理课件平均寿命平均寿命：平均

7、寿命是寿命的平均值，对：平均寿命是寿命的平均值，对不可修复不可修复产品产品常用失效前平均时间，一般记为常用失效前平均时间，一般记为MTTFMTTF，对，对可修复可修复产品则常产品则常 用平均无故障工作时间，一般记为用平均无故障工作时间，一般记为MTBFMTBF。它们都表。它们都表 示 无 故 障 工 作 时 间示 无 故 障 工 作 时 间 T T 的 期 望的 期 望 E E （ T T ） 或 简 记 为） 或 简 记 为 t t 。如 已 知如 已 知 C C 产 品 寿 命产 品 寿 命 T T 的 寿 命 概 率 密 度 函 数的 寿 命 概 率 密 度 函 数 f f （ t t

8、） ， 则） ， 则 6.6.平均寿命平均寿命经分部积分后也可求得经分部积分后也可求得)()(掌握100dtedttRtttetR)(0tf(t)dtE(t)tdt)t (dRdt)t (dF)t (f整理课件7.7.可靠寿命可靠寿命 给定可靠度所对应的时间称为可靠寿命。给定可靠度所对应的时间称为可靠寿命。rtRr)(retRrtr)(整理课件例：某电子产品有一恒定的失效率例：某电子产品有一恒定的失效率试计算该产品十年使用期内的可靠度和失效前平均时试计算该产品十年使用期内的可靠度和失效前平均时间。间。0.001 10( )(10)0.99tR teRe0 .0 0 1/失 效年0011( )1

9、0000.001ttR t dtedt年整理课件传感器的标定传感器的标定 传感器的标定分为传感器的标定分为静态标定静态标定和动态标定。和动态标定。 静态标定的目的是确定传感器静态特性指标：静态标定的目的是确定传感器静态特性指标：线性度、灵敏度、滞后和重复性线性度、灵敏度、滞后和重复性等。等。 动态标定的目的是确定传感器的动态特性参数：动态标定的目的是确定传感器的动态特性参数：频率响应、时间常数、固有频率等。频率响应、时间常数、固有频率等。整理课件 1.1.静态标准条件：所谓静态标准是指没有加速度、静态标准条件：所谓静态标准是指没有加速度、振动、冲击（除非这些参数本生就是被测物理量）振动、冲击（

10、除非这些参数本生就是被测物理量）及环境温度一般为室温（及环境温度一般为室温（20205 ),5 ),相对湿度不相对湿度不大于大于5 5，大气压力为，大气压力为7kPa7kPa的情况。的情况。 2.2.标定仪器设备精度等级的确定标定仪器设备精度等级的确定 对传感器进行对传感器进行标定，是根据试验数据确定传感器的各项性能指标定，是根据试验数据确定传感器的各项性能指标，实际上是确定传感器的测量精度，所以在标标，实际上是确定传感器的测量精度，所以在标定传感器时，定传感器时，所用的测量仪器的精度至少要比被所用的测量仪器的精度至少要比被标定传感器的精度高一个等级标定传感器的精度高一个等级。C标定方法（静态）标定方法（静态）整理课件标定方法（静态）标定方法（静态） （1 1）将传感器全量程分成）将传感器全量程分成若干等间距点若干等间距点； （2 2）由）由小到大小到大逐渐一点一点的输入标准量值，并逐渐一点一点的输入标准量值，并记录下与各输入值对应的输出值。记录下与各输入值对应的输出值。 （3 3）将输入值由）将输入值由大到小大到小一点一点的减少下来，同一点一点的减少下来，同时记录下与各输入值对应的输出值。时记录下与各输入值对应的输出值。 （4 4）按（）按（2 2）、（）、（3 3）所述过程，对传感