仪器仪表的可靠性分析及抗干扰设计
徐立佳
【摘? 要】近年来，随着工业领域的不断发展，工业生产规模随之扩大，仪器仪表在工业生产中的重要性逐步凸显，仪器仪表的可靠性一直是影响甚至决定工业产品最终质量的关键因素。因此，提高仪器仪表的可靠性和抗干扰能力，从而更好地投入工业生产加工当中，具有重要的现实意义。鉴于此，论文着重分析仪器仪表的可靠性及抗干扰能力，在介绍常见仪器仪表故障检测方法的同时，开展可靠性与抗干扰方面的设计，旨在更好地提高仪器仪表的应用效果。
【Abstract】In recent years， with the continuous development of the industrial field， the scale of industrial production is expanding accordingly， and the importance of instrument and meter in industrial production is gradually highlighted. The reliability of instrument and meter has always been a key factor that affects or even determines the final quality of industrial products. Therefore， it is of great practical significance to improve the reliability and anti-interference ability of instrument and meter， so as to better put them into industrial production and processing. In view of this， the paper emphatically analyzes the reliability and anti-interference ability of instrument and meter， introduces common failure detection methods of instrument and meter， and at the same time， develops reliability and anti-interference design， aiming to better improve the application effect of instrument and meter.
【關键词】仪器仪表;可靠性分析;抗干扰设计
【Keywords】instrument and meter; reliability analysis; anti-interference design
【中图分类号】TP202+.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文献标志码】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章编号】1673-1069（2021）05-0167-02
1 引言
可靠性与抗干扰能力作为仪器仪表在正常投入运转中最为关键的两个影响因素，甚至决定着仪器仪表在进行生产加工中的精确效果。特别是随着近年来仪器仪表应用范围的扩大和技术含量的提升，其使用条件和环境也日趋严格。因此，提高仪器仪表的可靠性与抗干扰能力至关重要[1]。
2 仪器仪表的可靠性及抗干扰设计概述
2.1 重要性分析
工作人员提高仪器仪表的可靠性和抗干扰水平，有利于加速工业生产的发展速度，减少不必要的资源浪费。以某生产系统为例，该生产系统中，工作人员将一部分精力和时间应用到仪器仪表可靠性和抗干扰方面的研究中，从而保证工业系统能够处于平稳运行的状态，更能够减少不必要的故障出现[2]。而仪器仪表由两部分组成，分别为基础元件和线路。对于基础元件而言，要结合工业生产指标，选择适当的仪器仪表，还要结合计量检定的标准，定期对其进行相应的校准，致力于提高仪器仪表的可靠性。而根据相关实验证明，振动频率较高的仪器仪表则更容易发生损坏，因为这类仪器仪表的稳定性相对较差，再加上受到外部环境影响较大，而工作人员在实际研究中也需要结合其具体测定和检定情况，不断地控制其可靠性，并推动工业生产的持续性提升[3]。
2.2 可靠性分析
在仪器仪表可靠性设计过程中，相关工作人员需要结合当前的工作操作环境进行全面分析，还要对仪器仪表的平衡系统加以综合测评，了解仪器仪表的内部参数，对于提高使用质量方面提供理论依据，还要了解仪器仪表设备的最终使用价值，需要从以下两方面入手：
第一方面，相关技术人员在进行可靠性设计时，要确保仪器仪表中所涉及的电子元件具备较高的可靠性，能够达到生产标准，通过组件质量确保仪器仪表的可靠性，对于一些相对复杂烦琐的部分，要进行精简设计，在保证功能完整的同时，确定能够投入正常使用。要注重仪器仪表中的一些重要环节机械部分是否能够保持正常运转，确保重要零件部分的牢固、可靠、完整。开展仪器仪表的合理化设计，减少故障发生的概率，处理阶段要精简。以可靠性为主，尽量减少一些烦琐的环节。
第二方面，设计人员要不断学习新技术，将新技术和新理念应用到仪器仪表设计中。确保仪器仪表的设计能够符合现阶段大部分生产机器的需要，积极推动现代化发展，在提升设计合理性的同时，注重仪器仪表的使用不应当全部自动化，仍然需要保留一部分自由控制设计。
3 常见的仪器仪表故障检测方法
目前，常见的仪器仪表故障检查方法包括以下几点：
第一点是自诊断方法，许多仪器仪表是以单片机作为基础，而自身会存在自动检测的功能，因此，系统在处于维护过程中需要了解仪器仪表自身的自动检测特性来判断其出现的故障[4]。
第二点是仪表线路的诊断，一些智能化的仪表内部具有自动诊断功能，而利用这一功能，在实际仪器仪表的可靠性与抗干扰分析当中，设计时能够在最短时间内找到测量环节中出现的故障。同时，机械产品制造过程需要与仪器仪表运行机制相适应，能够客观反映出机械制造工艺的可靠性水平，并且在实际应用过程中进行定量的计算。
第三点是观察法，仪器仪表出现故障后，工作人员要了解故障前后的情况并加以对比，判断其外观是不是人为损坏，但外观正常时排除人为损坏这一情况，需要及时断电，还要对仪器仪表所涉及的一些机械零件部分进行仿真模拟分析，了解其中出现的问题并找出科学解决方法，保证机械产品质量和水平。将各个部件作为重点检查对象，并进行针对性的处理。
第四点是替代法，目前许多智能仪表的结构均是以单元模块为主。而出现问题的主要原因也是单元模块损坏、失效或是接插不良而替换相同的部件往往能够有效排除这一原因。
4 仪器仪表的可靠性分析及抗干扰设计
4.1 干扰源
干扰源是干扰所产生的源头所在，在仪器仪表运行的过程中，无论内部或外部都有可能被干扰，而这种干扰也会严重影响仪器仪表的正常运转。一般来讲，出现干扰源的情况包括以下几方面：
第一点是静电感应。当两个物体处于对位的情况时，其中一个物体的电位出现变化，则会影响另一个物体的电位，在电容性耦合的影响下会造成一定的干扰情况。与此同时。干扰源所产生的干扰，也可能通过电压干扰的形式出现，更会影响电子设备之间的状态，因此，出现故障的电压也会影响仪器仪表的正常运行。
第二点是电磁感应。仪器仪表在具体使用过程中会与内部的电子元件产生一定的关联性，若是电磁感应出现，则会严重影响仪器仪表的正常运行，特别是在一些实际工业生产过程中，一些制造業以大功率生产机械为主，其运行过程中也会受到高压电、交流电及设备的影响，若是在仪器仪表设计时所采用的是闭合回路，其产生的干扰是以交变磁场为主，更会影响仪器仪表的正常运行。
第三点是震动以及脉冲电压都会对仪器仪表造成干扰，其对仪器仪表有着十分关键的作用。当产生感应电动势，会影响仪器仪表的正常运转，而脉冲电压干扰的情况会出现在变电器以及仪器仪表的开关和继电器等一些小型电子元件中。
4.2 抗干扰设计
仪器仪表的抗干扰设计一般可分为以下几个环节：
首先是扭绞信号线的设计。一般来讲，信号线在仪器仪表中所占的空间较大，若是完全按照信号线的走向来设计，设计时需要尽量以缩小其面积的方式为主，促使信号线与抗干扰元件能够处于相同距离的状态，彼此之间相邻的导线不会受到干扰，防止信号线扭绞时出现串模的情况。同时，还要控制仪器仪表在运行时的电磁干扰，从而保证其较高的稳定性。
其次是屏蔽干扰设计，在仪器仪表的可靠性设计过程中，不仅会存在电磁干扰，也会存在静电干扰，为防止静电干扰的危害，在设计时要采取屏蔽措施，以金属网屏蔽为主，分析屏蔽干扰。主要包括以下2种方法：①在进行设备运行抗干扰设计时，要根据机械的不同情况，采用相应的分类评估方法。如由于运行环境的不同，机械设备在运行过程中的磨损情况也会有所差异，因此，在进行评估时先要针对具体的环境，作出最初的判断，然后根据不同环境进行分类处理，再通过设备的运行分析得出评估的结论。②设备在运行中会由于多种原因，造成振动速度的不同，在对此种情况进行评估时，应首先利用现代化仪器记录机械设备的振动次数，并根据振动次数进行分级，然后利用相对应的公式进行计算，再将计算得出的数据进行科学的比较，进一步提高设备的可靠性。
5 结论
总而言之，仪器仪表的可靠性与抗干扰的设计对于稳定仪器仪表的使用、提高其生产加工中的精度至关重要，因此，要注重引进现代化制造工艺和设计技术，全面分析仪器仪表可能遇到的干扰因素，并进行针对性治理。
【参考文献】
【1】李渊.仪器仪表的可靠性分析及抗干扰设计[J].山东工业技术，2017（18）：34-38.
【2】郑淑清，曾令国.25Hz相敏轨道电路模块的可靠性及抗干扰设计[J].仪器仪表学报，2005，26（8）：951-953.
【3】吴兴纯，杨燕云，吴瑞武.计算机测控系统的故障分析以及抗干扰技术研究[J].自动化与仪器仪表，2011（5）：26-29.
【4】梁树红，麻金龙，段金松，等.核电子仪器及其抗干扰设计[J].自动化与仪器仪表，2018（10）：109-111+115.
