電氣測試技術

測試系統的可靠性

測試系統的可靠性可靠性就是系統在規定條件和規定時間內，能夠完成規定的功能的能力。可靠性的概率度量稱為可靠度。可靠性定義中的“三個規定”是可靠性概念的核心。其中，規定的條件是可靠性定義中最重要又最容易忽略的部分，包括使用時的環境條件和工作條件。故障則是指系統或零件性能偏離規定的界限。故障范圍可以由測量精度的界限變化到完全不能工作的狀態。2測試系統的可靠性特征量可靠度R(t)：在規定條件和預定時間內，或特定時刻，能夠完成規定功能的概率。一個零件工作到某個時間τ后發生故障，其可靠度可表示為R(t)=P(t<τ).P(t<τ)表示在時間τ內正常工作的概率。不可靠度F(t)：指零件或系統在時間t內發生故障的概率。F(t)＝1－R(t)。故障率??(??)：是到某一時間為止尚未發生故障，而在下一單位時間可能發生故障的概率。它的倒數稱為平均無故障時間，也稱為平均壽命，??=1/??。3測試系統的可靠性特征量平均故障時間MTTF(MeanTimeToFailure)：考慮到故障可以修復，兩次故障間隔的平均時間。

在故障率λ為常數情況下，所以，平均故障時間MTTF就是平均壽命θ，等于故障率λ的倒數。4測試系統的可靠性特征量維護度M(t)：到某個時間完成維護的概率，它的形態和不可靠度的形態相同。

M(t)=1-e-ut，μ稱為修理率，其倒數1/μ為平均修理時間。一般M(t)服從正態分布。

有效度A：是可靠度R(t)和維護度M(t)合起來的尺度。如果在可靠度（不發生故障的概率）之外，還存在著發生故障后經修理恢復正常的概率，那么這臺設備處于正常的概率就會增大，這個保持正常狀態的概率就是有效度。

5可靠性全壽命周期理念在設計階段，應綜合考慮成本、性能、社會需求等，確定可靠性目標；設計完成后，進行必要的可靠性預測，并將預測結果和可靠性目標比較，把比較結果作為修正方案的依據，并對系統各組成部分進行可靠性分配；在研制階段，可靠性工作包括分析系統的故障類型，零件選擇，可靠性試驗等；在制造階段，進行質量管理；在使用階段，要及時修復故障。

可靠性工作貫穿于系統的規劃、設計、制造、使用的全過程。6(a)經典浴盆曲線

(b)新浴盆曲線

早期故障期耗損故障期偶然故障期λ(t)(失效率)使用壽命規定的失效率abt(時間)0λ(t)(失效率)使用壽命期0t(時間)初始期衰老期測試系統的可靠性模型7通常取產品的失效率作為測試系統的可靠性特征值。大多數設備的故障率是時間的函數。失效率曲線兩頭高、中間低，形似浴盆，所以稱為浴盆曲線(Bathtubcurve)。可靠性的工作目標就是為了改變這條浴盆曲線的趨勢和故障發生的階段。測試系統的可靠性預測實驗測試法：對零件樣品，在規定條件下（溫度、濕度、振動等）運行，并記錄零件出現故障的時間或次數。如果零件具有很高可靠性，實驗要花很長時間，可加速故障過程，在更高強度下運行，用外推法從實驗數據估計在規定條件下的故障率。模型分析法：把系統分成若干子系統，分得各部分越小，越能得到各部分可靠度信息，對系統可靠性分析就越精確。8并聯系統的可靠度Rp為

串聯系統的可靠度RS為

11121n……21222n…m1m2mn………串并聯系統

串并聯系統的可靠度為

測試系統的可靠性預測911121n…21222n…m1m2mn……并串聯系統

并串聯系統的可靠度RSP為

測試系統的可靠性預測10可靠性設計可靠性的總體考慮

分析設計任務分析提出可靠性方案比較、確定軟件設計硬件設計測試、考驗試運行設想措施可靠性分析軟件措施硬件措施故障評估分析改進措施系統設計進程可靠性考慮方案設想12硬件可靠性設計

（一）影響儀器可靠性的因素

元器件的可靠性

工藝

電路結構

環境因素

人為因素使用值額定值λ(t)1213（二）提高儀器可靠性的硬件措施

◆元器件的選擇（電阻器、電容器、集成電路芯片）◆篩選（電、熱、機械應力實驗）

◆降額使用

◆可靠的電路設計（采用簡化設計；盡量采用標準元器件）

◆冗余設計（包括并聯系統和串聯系統兩種形式）14◆環境設計

溫度保護

沖擊振動保護

電磁干擾保護其他環境方面的保護（濕度保護、粉塵保護、腐蝕保護、防爆、防核輻射等）◆人為因素設計（人機界面友好，操作簡單）

◆對儀器進行可靠性試驗

15軟件可靠性設計避錯和容錯是軟件可靠性設計的兩種主要方法可靠的程序設計方法遞歸程序設計、結構化程序設計等程序驗證技術程序正確性證明、程序自動證明和程序測試技術增加試運行時間

16

要提高儀器的可靠性，必須從元器件的篩選、老化到儀器設計的全過程，以及整個系統的運行試驗各項中都要仔細考慮。一般來說，無論采取怎樣的可靠性設計措施