智能電磁流量計(jì)的可靠性設(shè)計(jì)

智能電磁流量計(jì)的可靠性設(shè)計(jì) 
   3.3.1 可靠性理論
   可靠性理論[6]中可靠性是以概率形式定義的，在闡述可靠性理論時(shí)必須使用隨機(jī)變量、密度函數(shù)、分布函數(shù)等知識(shí)。累計(jì)分布函數(shù)F（t）定義為隨機(jī)變量不大于t 的隨機(jī)實(shí)驗(yàn)中的概率， ∫.∞ = t F(t) f (t)dt 公式 3-1 式中，f(t)是隨機(jī)變量（失效前工作時(shí)間）的概率密度函數(shù)。 系統(tǒng)的可靠度函數(shù)R（t）為某一設(shè)備到某一時(shí)刻t 之前不發(fā)生失效的概率。 ∫∞ = . = t R(t) 1 F(t) f (t)dt 公式 3-2 。 可靠性模型中使用的統(tǒng)計(jì)分布[6]中，我們發(fā)現(xiàn)有一部分統(tǒng)計(jì)分布能滿足大部分可靠性工作的需要。可靠性分析的方法有很多，其中通用的分布有：正態(tài)分布，對(duì)數(shù)正態(tài)分布， 指數(shù)分布，二項(xiàng)分布，泊松分布等。 可靠性模型如可靠性理論中的描述，主要有串聯(lián)系統(tǒng)，并聯(lián)系統(tǒng)，k/n 表決系統(tǒng)，混合系統(tǒng)，儲(chǔ)備系統(tǒng)，復(fù)雜系統(tǒng)等系統(tǒng)[17] 。
   3.3.2 硬件可靠性設(shè)計(jì)
   可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的內(nèi)容很多，主要包括[8]：
   1. 制定元器件大綱
    為了達(dá)到和保持設(shè)備的固有可靠性，減少元器件、零部件品種、降低保障費(fèi)用和系統(tǒng)壽命周期費(fèi)用，必須控制標(biāo)準(zhǔn)元器件和非標(biāo)準(zhǔn)元器件的選擇和使用。 元器件一般指的是電子、電氣系統(tǒng)的基礎(chǔ)產(chǎn)品；而零部件一般指的是機(jī)械系統(tǒng)的基礎(chǔ)產(chǎn)品裝備就是由各種基礎(chǔ)產(chǎn)品即由各種元器件、零部件構(gòu)成的。由于其數(shù)量、品種眾多， 所以它們的性能、可靠性、費(fèi)用等參數(shù)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)性能、可靠性、壽命周期費(fèi)用等影響極大。如果承制方在研制早期就開始對(duì)元器件、零部件的應(yīng)用、選擇、控制予以重視，并貫徹于系統(tǒng)壽命周期，就能大大提高系統(tǒng)的優(yōu)化程度。一個(gè)有效的元器件大綱所需要的投資，可以從降低系統(tǒng)壽命周期費(fèi)用，提高系統(tǒng)效能得到補(bǔ)償。比如使用標(biāo)準(zhǔn)件可以提高產(chǎn)品的固有可靠性和互換性，消除使用非標(biāo)準(zhǔn)件所需的設(shè)計(jì)、制造和試驗(yàn)費(fèi)用，從而降低產(chǎn)品的成本。
    元器件大綱的主要內(nèi)容包括：元器件控制大綱、元器件的標(biāo)準(zhǔn)化、元器件應(yīng)用指南、元器件的篩選等。 制定元器件大綱應(yīng)考慮裝備任務(wù)的關(guān)鍵性、元器件的重要性、生產(chǎn)的數(shù)量、裝備的維修方案、元器件的供應(yīng)、所占新元器件的百分比、元器件的標(biāo)準(zhǔn)化狀況等。元器件大綱中的各項(xiàng)工作與其他分析有關(guān)。如與安全性、質(zhì)量控制、維修性和耐久性等分析有關(guān)。上述任何一種分析都可能提出對(duì)不同元器件、零部件的要求。在某些情況下，為了滿足系統(tǒng)的要求，需要質(zhì)量更高的新設(shè)計(jì)的元器件。而在另一種情況下，為了減少系統(tǒng)壽命周期費(fèi)用和保證供應(yīng)，則需要采用標(biāo)準(zhǔn)件。因而元器件大綱的制定和執(zhí)行必須充分體現(xiàn)權(quán)衡分析的精神。
   2. 降額設(shè)計(jì)
    降額設(shè)計(jì)就是使元器件或設(shè)備工作時(shí)承受的工作應(yīng)力適當(dāng)?shù)陀谠骷蛟O(shè)備規(guī)定的額值，從而達(dá)到降低故障率、提高使用可靠性的目的。電子產(chǎn)品和機(jī)械產(chǎn)品都應(yīng)做適當(dāng)?shù)慕殿~設(shè)計(jì)，因電子產(chǎn)品的可靠性對(duì)其電應(yīng)力和溫度應(yīng)力敏感，故而降額設(shè)計(jì)技術(shù)對(duì)電子產(chǎn)品則顯得尤為重要，成為可靠性設(shè)計(jì)中的組成部分。 對(duì)于各類電子元器件，都有其的降額范圍，在此范圍內(nèi)工作應(yīng)力的變化對(duì)其失效率有較明顯的影響，在設(shè)計(jì)上也較容易實(shí)現(xiàn)，并且不會(huì)在設(shè)備體積、重量和成本方面付出過(guò)大的代價(jià)。過(guò)度的降額并無(wú)益處，會(huì)使元器件的特性發(fā)生變化或?qū)е略骷?shù)量不必要的增加或無(wú)法找到適合的元器件，反而對(duì)設(shè)備的正常工作和可靠性不利。
   3. 簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)
   簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)就是在保證產(chǎn)品性能要求的前提下，盡可能使產(chǎn)品設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單化。簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)可以提高產(chǎn)品的固有可靠性和基本可靠性。 為了實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，可采取以下措施：
  1) 盡可能減少產(chǎn)品組成部分的數(shù)量及其相互間的聯(lián)接。例如可利用*的數(shù)控 加工及精密鑄造工藝，把過(guò)去要求很多零部組件裝配成的復(fù)雜部件實(shí)行整體加工及整體鑄造，成為一個(gè)部件；
   2) 盡可能實(shí)現(xiàn)零、部、組件的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化與通用化，控制非標(biāo)準(zhǔn)零、部、 組件的比率。盡可能減少標(biāo)準(zhǔn)件的規(guī)格、品種數(shù)。爭(zhēng)取用較少的零、部、組件實(shí)現(xiàn)多種功能；
  3) 盡可能采用經(jīng)過(guò)考驗(yàn)的可靠性有保證的零、部、組件以至整機(jī)；
   4) 盡可能采用模塊化設(shè)計(jì)。
    4. 余度設(shè)計(jì)
    余度技術(shù)是系統(tǒng)或設(shè)備獲得高可靠性、高安全性和高生存能力的設(shè)計(jì)方法之一。特別是當(dāng)元器件或零部件質(zhì)量與可靠性水平比較低、采用一般設(shè)計(jì)已經(jīng)無(wú)法滿足設(shè)備的可靠性要求時(shí)，余度技術(shù)就具有重要的應(yīng)用價(jià)值。 “余度”就是指系統(tǒng)或設(shè)備具有一套以上完成給定功能的單元，只有當(dāng)規(guī)定的幾套單元都發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)或設(shè)備才會(huì)喪失功能，這就使系統(tǒng)或設(shè)備的任務(wù)可靠性得到提高。各種余度系統(tǒng)可靠性模型已在第二章介紹。但是余度使系統(tǒng)或設(shè)備的復(fù)雜性、重量和體積增加，使系統(tǒng)或設(shè)備的基本可靠性降低。系統(tǒng)或設(shè)備是否采用余度技術(shù)，需從可靠性、安全性指標(biāo)要求的高低；元器件和成品的可靠性水平；非余度和余度方案的技術(shù)可行性；研制周期和費(fèi)用，使用、維護(hù)和保障條件，質(zhì)量、體積和功耗的限制等方面進(jìn)行權(quán)衡分析后確定。
   為提高系統(tǒng)或設(shè)備的可靠性而采用余度技術(shù)時(shí)，需與其他傳統(tǒng)工程設(shè)計(jì)相結(jié)合。因?yàn)椴皇歉鞣N余度技術(shù)在各類系統(tǒng)和設(shè)備上都可以實(shí)現(xiàn)，因此應(yīng)根據(jù)需要與可能來(lái)確定。可以較全面的采用，也可以局部地采用，不過(guò)一般在系統(tǒng)的較低層次單元中采用余度技術(shù)，針對(duì)系統(tǒng)中的可靠性關(guān)鍵環(huán)節(jié)采用余度技術(shù)時(shí)對(duì)提高系統(tǒng)可靠性、減少系統(tǒng)的復(fù)雜性更有效。同時(shí)需注意，采用某些余度技術(shù)時(shí)會(huì)增加若干故障檢測(cè)和余度通道切換裝置，它們的不可靠度應(yīng)保證低于受控部分的50%，否則采用余度布局所獲得的可靠性增長(zhǎng)將會(huì)被它們的故障所抵消。 此外，余度技術(shù)也不能用來(lái)解決設(shè)備超負(fù)荷之類的問(wèn)題。
   余度設(shè)計(jì)的任務(wù)包括：
  1) 確定余度等級(jí)(根據(jù)任務(wù)可靠性和安全性要求，確定余度系統(tǒng)抗故障工作的能力)；
  2) 選定余度類型(根據(jù)產(chǎn)品類型及約束條件和采用余度的目的來(lái)確定)；
 3) 確定余度配置方案；
 4) 確定余度管理方案。
 5. EMC 電磁兼容設(shè)計(jì)
    電磁兼容設(shè)計(jì)的目的就是使系統(tǒng)即不受外部電磁干擾的影響，也不對(duì)其他電子設(shè)備產(chǎn)生影響。 智能電磁流量計(jì)中常用的抗電磁干擾的措施有：濾波技術(shù)，去藕電路，電磁屏蔽技術(shù)和接地技術(shù)等等。
    6. 故障自動(dòng)檢測(cè)和診斷技術(shù)
   對(duì)于復(fù)雜的系統(tǒng)，為了保證能及時(shí)檢測(cè)出故障裝置或單元模塊，使系統(tǒng)能在狀態(tài)下工作，就需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行在線測(cè)試和診斷。
   3.3.3 軟件的可靠性設(shè)計(jì)
   軟件的可靠度是指軟件在規(guī)定的條件下、規(guī)定的時(shí)間內(nèi)不引起系統(tǒng)故障的概率。這種概率是系統(tǒng)輸入與系統(tǒng)使用的函數(shù)，也是軟件中存在缺陷的函數(shù)。 軟件的可靠性設(shè)計(jì)是指在遵循軟件工程規(guī)范的基礎(chǔ)上，在軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中采用一些專門的技術(shù)應(yīng)用到軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中，以提高軟件的可靠性。軟件的可靠性設(shè)計(jì)就是要求盡量將軟件程序規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化，盡可能的把復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)化為幾個(gè)小任務(wù)加以實(shí)現(xiàn)。
   軟件的可靠性設(shè)計(jì)的技術(shù)有[7]：軟件在線檢查，軟件容錯(cuò)，軟件重用，軟件故障樹分析，軟件失效模式與效應(yīng)分析，軟件復(fù)雜性控制等方法： 1. 軟件在線檢查 軟件在線檢查的對(duì)象是軟件的故障，在硬件支持下(假定硬件中不存在故障)自檢測(cè)試系統(tǒng)。 軟件在線測(cè)試的方法根據(jù)故障的不同而不同，但是通用的一些技術(shù)為： 1）檢測(cè)軟件執(zhí)行的時(shí)間。如果執(zhí)行時(shí)間超過(guò)一定界限，便認(rèn)為軟件發(fā)生故障。 2）在軟件執(zhí)行中設(shè)置標(biāo)志，程序執(zhí)行結(jié)束前檢查標(biāo)志以判斷軟件是否有問(wèn)題。
   2. 容錯(cuò)設(shè)計(jì)
   對(duì)于軟件失效后果特別嚴(yán)重的場(chǎng)合，如飛機(jī)的飛行控制系統(tǒng)、空中交通管制系統(tǒng)、核反應(yīng)堆安全控制系統(tǒng)等，可采用容錯(cuò)設(shè)計(jì)方法。此時(shí)，軟件的故障率要求低于0.001h-1。常用的容錯(cuò)方法如下：
   1) N 版本編程法 N 版本編程法的核心是：通過(guò)多個(gè)模塊或版本不同的設(shè)計(jì)軟件， 對(duì)于相同初始條件和相同輸入的操作結(jié)果，實(shí)行多數(shù)表決，防止其中某一軟件模塊/版本的故障提供錯(cuò)誤的服務(wù)，以實(shí)現(xiàn)軟件容錯(cuò)。為使此種容錯(cuò)技術(shù)具有良好的結(jié)果，必須注意： a）使軟件的需求說(shuō)明具有性和精確性。這是保證軟件設(shè)計(jì)錯(cuò)誤不相關(guān)的前提。因?yàn)檐浖男枨笳f(shuō)明是不同設(shè)計(jì)組織和人員的共同出發(fā)點(diǎn)。 b）設(shè)計(jì)全過(guò)程的不相關(guān)性。它要求各個(gè)不同的軟件設(shè)計(jì)人員彼此不交流，程序設(shè)計(jì)使用不同的算法、不同的編程語(yǔ)言、不同的編譯程序、不同的設(shè)計(jì)工具、不同的實(shí)現(xiàn)方法和不同的測(cè)試方法。為了保證軟件設(shè)計(jì)的不相關(guān)性，甚至提出設(shè)計(jì)人員應(yīng)具有不同的受教育背景，來(lái)自不同地域、不同的國(guó)家。
   2）恢復(fù)塊技術(shù) 恢復(fù)塊技術(shù)的設(shè)計(jì)思想是：把一些*的故障測(cè)試和恢復(fù)特性引人單一版本軟件。其目的在于：用可接收性測(cè)試（Acceptance Test）實(shí)現(xiàn)軟件的故障測(cè)試。該測(cè)試對(duì)首先啟動(dòng)的模塊運(yùn)行結(jié)果實(shí)行。如果測(cè)試不通過(guò)，則恢復(fù)系統(tǒng)的原來(lái)狀態(tài)，在相同的硬件上執(zhí)行另一模塊；若以后的可接受性測(cè)試得以通過(guò)，則被認(rèn)為完成了恢復(fù)功能。 恢復(fù)塊技術(shù)的要點(diǎn)是：可接收性測(cè)試準(zhǔn)則，恢復(fù)點(diǎn)的狀態(tài)保持和選擇策略，以及不同算法的設(shè)計(jì)。
   3. 軟件重用
   限度地重用現(xiàn)有的成熟軟件，不僅能縮短開發(fā)周期，提高開發(fā)效率，也能提高軟件的可維護(hù)性和可靠性。因?yàn)楝F(xiàn)有的成熟軟件，已經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的運(yùn)行檢測(cè)，大量的錯(cuò)誤已在開發(fā)、運(yùn)行和維護(hù)過(guò)程中排除，應(yīng)該是比較可靠的。在項(xiàng)目規(guī)劃開始階段就要把軟件重用列入工作中的一部分，作為提高可靠性的一種必要手段。 軟件重用不僅僅是指軟件本身，也可以是軟件的開發(fā)思想方法、文檔，甚至環(huán)境、數(shù)據(jù)等，包括三個(gè)方面內(nèi)容的重用： (1)開發(fā)過(guò)程重用，指開發(fā)規(guī)范、各種開發(fā)方法、工具和標(biāo)準(zhǔn)等。 (2)軟件構(gòu)件重用，指文檔、程序和數(shù)據(jù)等。 (3)知識(shí)重用，如相關(guān)領(lǐng)域?qū)I(yè)知識(shí)的重用。 一般用的比較多的是軟件構(gòu)件重用。 軟件重用的過(guò)程如下：候選，選擇，資格，分類和存儲(chǔ)，查找和檢索。在選擇可重用構(gòu)件時(shí)，一定要有嚴(yán)格的選擇標(biāo)準(zhǔn)，可重用的構(gòu)件必須是經(jīng)過(guò)嚴(yán)格測(cè)試的、甚至是經(jīng)過(guò)可靠性和正確性證明的構(gòu)件，應(yīng)模塊化（實(shí)現(xiàn)單一、的完整的功能）、結(jié)構(gòu)清晰（可讀、可理解、規(guī)模適當(dāng)），且有高度可適應(yīng)性。
   4. 軟件故障樹分析
   軟件的故障樹分析法是一種系統(tǒng)化、形式化的分析方法，是以演繹的方法找出導(dǎo)致系統(tǒng)故障的各種原因，進(jìn)而找到系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，以改進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 故障樹分析法[16]是一種從系統(tǒng)到部件，再到零件，按“下降形”分析的方法。它從系統(tǒng)開始，通過(guò)由邏輯符號(hào)繪制出的一個(gè)逐漸展開成樹狀的分枝圖，來(lái)分析故障事件（又稱頂端事件）發(fā)生的概率。同時(shí)也可以用來(lái)分析零件、部件或子系統(tǒng)故障對(duì)系統(tǒng)故障的影響，其中包括人為因素和環(huán)境條件等在內(nèi)。它對(duì)系統(tǒng)故障不但可以做定性的而且還可以做定量的分析；不僅可以分析由單一構(gòu)件所引起的系統(tǒng)故障，而且也可以分析多個(gè)構(gòu)件不同模式故障而產(chǎn)生的系統(tǒng)故障情況。--擴(kuò)展閱讀：開封中儀流量?jī)x表有限公司專業(yè)生產(chǎn)電磁流量計(jì)、孔板流量計(jì)、渦街流量計(jì)、文丘里流量計(jì)、v錐流量計(jì)、v型錐流量計(jì)、噴嘴流量計(jì)、插入式電磁流量計(jì)、智能電磁流量計(jì)、分體式電磁流量計(jì)、一體式電磁流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)孔板、一體化孔板流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴流量計(jì)、長(zhǎng)徑噴嘴流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴、長(zhǎng)徑噴嘴、插入式渦街流量計(jì)、智能渦街流量計(jì)、錐型流量計(jì)、v錐型流量計(jì)、節(jié)流裝置、節(jié)流孔板、限流孔板等流量產(chǎn)品，更多有關(guān)電磁流量計(jì)、孔板流量計(jì)、渦街流量計(jì)的信息請(qǐng)?jiān)L問(wèn)開封中儀網(wǎng)站：