成信工智能仪器设计课件第7章 智能仪器的可靠性与自检技术

第七章智能仪器的可靠性与自检技术

内容7.1故障自动检测和诊断7.2可靠性设计基础7.1故障自动检测和诊断

自检是智能仪器系统自动开始或人为触发开始执行的自我检验过程。7.1.1常用的自检方式7.1.2自检项目自检的实际意义：将系统的故障的影响降低到最低程度，保证系统安全和可靠运行。7.1.1常用的自检方式1、开机自检2、周期性自检3、键控自检开机自检每次接通电源或总复位，系统进行的自检。

检查显示装置

ROMRAM

总线周期性自检在运行过程中周期性插入自检过程，即周期性自检。对检查程序加以编号，并设置标志。键控自检需要操纵者人工干预的检测方式。可在适当的时候进行自检。7.1.2自检项目

1、RAM自检2、ROM自检3、特殊功能寄存器自检4、总线及I/O接口电路自检5、A/D，D/A自检6、显示部件自检7、插件自检RAM自检1、当RAM为空白时，先写入AAH写入RAM单元，然后按所写入的单元地址逐字节读出，检查是否全为AAH。再写入55H写入RAM单元，然后按所写入的单元地址逐字节读出，再检查是否全为55H。2、如已有数据，可以利用异或的方法，先读出RAM单元的数据，存在寄存器中，求反后与原单元中的内容进行异或运算，如全1为正常。入口设检查标志单元，设检查字AAH设计数初值，设地址指针检查字写入内存单元写入内存是否为检查字地址指针+1，计数器-1计数值是否为0检查标志加1检查标志=2？修改检查字为55地址指针+1，计数器-1显示出错单元地址是否是是结束否否入口内存单元内容给AA非给A内存单元内容与A做异或计算结果=0置RAM出错单元信息是否结果变反给A结束ROM自检检查其中存放数据的可靠性。一般在ROM中的最后一个单元写入效验字，让ROM中每一列具有奇数或偶数个“1”，使得ROM的效验和为全“1”或全“0”。入口设地址指针，设计数值清工作单元按字节读ROM，并送工作单元异或计数值=0工作单元内容变反是否地址指针+1，计数器-1结束结果=0置RAM出错单元信息是否其它自检数据采集通道的自检D/A输出的自检显示器自检键盘自检音响装置的自检7.2可靠性设计基础可靠率是指在规定条件下和规定时间内仪器完成所规定任务的成功率。

R(t)=S(t)/N失效率也称瞬时失效率或称故障率，是指仪器运行到t时刻后单位时间内发生故障的仪器台数与t时刻完好仪器台数之比。

λ(t)=N[R(t)-R(t+Δt)]/NR(t)•Δt或λ=γ/T7.2.1可靠性的基本概念

随机变量、概率分布、函数和可靠性随机变量：连续和离散。概率分布：大多数系统的寿命周期指数分布常常是最可能的分布。如果一个系统失效的概率为p很小，非失效的概率为1-p=q。假定np很大，x是系统失效的事件。系统失效的概率可用泊松分布进行计算。在给定时t中，失效系统的平均数为λt=np有由上式可得当没有一个系统失效时概率：对于累积分布函数，由它与概率密度的关系得可靠性参数失效概率密度函数：在时间t可靠性下降的程度例：有2500个集成电路的样品在1000h期内工作。一个集成电路失效。于是，失效率为R(t)的平均值0<t<∞时的指数分布给出危险率（失效率密度、失败率）平均故障间隔时间可修复系统和不可修复系统可修复系统：MTBF定义为当t趋于无穷大时，对系统偏离其指标的全部可能时间间隔的平均。不可修复系统：失效前平均时间MTTF

比较时用首次失效前平均时间MTTFF。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)(a)经典浴盆曲线

0λ(t)(失效率)使用寿命期0t(时间)(b)新浴盆曲线

初始期衰老期平均故障间隔时间

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

寿命分布簇类指数失效分布：电子测量系统和元件，正常工作条件。正态失效分布：区域3中的某些磨损的系统和元件。瑞利分布：当涉及增大的应力和加速磨损。伽玛分布：老化、磨损、冗余度韦伯分布：同时存在老化、磨损、过荷。例：

一个失效率为0.0001h-1的部件的有效寿命为1000小时。若可以假定失效分布为指数分布，试计算在10，100小时和1000小时的MTBF和可靠性。

例：一个电路由每个部件的失效率为10*10-9的20个电阻器和每个连接失效率为100*10-9的30处焊接所组成。若可以假定为指数分布，计算总失效率和MTBF。零件、部件、设备和系统的可靠性零件是构成系统的最小组成单元部件是由若干零件组成的一个小型构件设备由若干部件组成，能作为一个较大型系统的一部分完成某种功能或任务系统定义为由不同类型的设备组成的结构，可以完成大型特殊的任务ISO9000标准（可靠性可以定义为经过一段时间的质量）完好率、可修复系统和不可修复系统完好率：维修率定义为每单位时间实施维修工作的次数。用µ表示，其导数为MTTR例：假定系统的维修率为0.1h-1,求MTTR若一个计算机系统的MTTR为5小时，MTBF为5000小时，求完好率瞬时完好率、稳态完好率、特定完好率，例：具有一次修复系统经历的单一系统的A(t)表达式的例子：

7.2.2系统可靠性设计基础

系统可靠性与布尔代数C=A+B表示“若系统A或B或两个系统都处于工作状态，则系统C工作”C=AB表示“若系统A和B都工作，则系统C才工作”布尔代数的运算规律：

分配率。AA=A,AĀ=0等摩根定律：

例子：比较下面两个系统的可靠性ACBDABCD所以下图比上图有更高的可靠性串联系统的可靠