第一章可靠性與抗干擾技術概述xxx東南大學自控系工業自動化教研室1感謝你的觀看2019年6月6

第一章可靠性與抗干擾技術概述xxx1感謝你的觀看2019第2頁本章主要內容研究抗干擾技術的重要性可靠性概念微機測控系統可靠性設計任務與方法電磁兼容性設計及常用術語干擾的分類干擾的耦合方式單片機測控系統可靠性設計的主要途經感謝你的觀看第2頁本章主要內容研究抗干擾技術的重要性感謝你的觀看第3頁可靠性概念可靠性定義及其定量描述可靠性的經典定義：產品在規定條件下和規定時間內，完成規定功能的能力。描述可靠性的定量指標：可靠度失效率平均壽命系統的可靠性模型串聯結構模型并聯結構模型混聯結構模型K/n系統感謝你的觀看第3頁可靠性概念可靠性定義及其定量描述感謝你的觀看第4頁可靠度可靠度是產品在規定條件下和規定時間內，完成規定功能的概率，一般記為R。它是時間的函數，故也記為R（t）,稱為可靠度函數。

如果用隨機變量T表示產品從開始工作到發生失效或故障的時間，其概率密度為f（t）如上圖所示，若用t表示某一指定時刻，則該產品在該時刻的可靠度感謝你的觀看第4頁可靠度可靠度是產品在規定條件下和規定時間內，完成規第5頁失效率失效率：失效率是工作到某時刻尚未失效的產品，在該時刻后單位時間內發生失效的概率。一般記為λ,它也是時間t的函數,故也記為λ(t),稱為失效率函數,有時也稱為故障率函數或風險函數.

感謝你的觀看第5頁失效率失效率：失效率是工作到某時刻尚未失效的產品，第6頁平均壽命平均壽命：平均壽命是壽命的平均值，對不可修復產品常用失效前平均時間，一般記為MTTP，對可修復產品則常用平均無故障工作時間，一般記為MTBF。它們都表示無故障工作時間T的期望E（T）或簡記為t.當產品的可靠度為R(t)時，平均無故障時間可表示為：感謝你的觀看第6頁平均壽命平均壽命：平均壽命是壽命的平均值，對不可修第7頁串聯結構模型串聯系統可靠性：串聯系統是組成系統的所有單元中任一單元失效就會導致整流器個系統失效的系統。假定各單元是統計獨立的，則其可靠性數學模型為：

式中，Rs(t)——系統可靠度；Ri(t)——第i單元可靠度感謝你的觀看第7頁串聯結構模型串聯系統可靠性：串聯系統是組成系統的所第8頁并聯結構模型并聯系統可靠性：并聯系統是組成系統的所有單元都失效時才失效的失效的系統。并聯系統對提高系統的可靠度有顯著的效果感謝你的觀看第8頁并聯結構模型并聯系統可靠性：并聯系統是組成系統的所第9頁混聯結構模型混聯系統是由串聯和并聯混合組成的系統。混聯結構應用較多的是雙重結構，又叫備份系統。有如圖1.2-7所示的三種結構形式。感謝你的觀看第9頁混聯結構模型混聯系統是由串聯和并聯混合組成的系統。第10頁混聯結構模型感謝你的觀看第10頁混聯結構模型感謝你的觀看第11頁混聯結構模型感謝你的觀看第11頁混聯結構模型感謝你的觀看第12頁K/n系統感謝你的觀看第12頁K/n系統感謝你的觀看第13頁使用條件連續使用一次使用可否修復可修復不可修復可修復不可修復維修種類預防維修事后維修用到耗損期一定時間后報廢預防維修

產品示例電子系統、計算機、通信機、雷達、飛機、生產設備家用電器、機械裝置電子元器件、機械零件、一般消費品實行預防維修的零部件、廣播設備用電子管武器、過載荷繼電器、救生器具保險絲、閃光燈雷管常用指示可靠度、有效度、平均無故障工作時間、平均修復時間平均無故障工作時間、有效壽命、有效度失效率、平均壽命失效率,更換壽命成功率成功率各類產品常用的可靠性指標感謝你的觀看第13頁使用條件連續使用一次使用可否修復可修復不可修復可第14頁微機測控系統可靠性設計任務與方法可靠性設計的任務元器件本身的性能與可靠性系統結構設計安裝與調試外部電氣條件外部空間條件外部機械條件可靠性設計的一般方法元器件級可靠性措施部件及系統級的可靠性措施外內感謝你的觀看第14頁微機測控系統可靠性設計任務與方法可靠性設計的任務第15頁元器件級可靠性措施嚴格管理元器件的購置、儲運；老化、篩選、測試降額使用選用集成度高的元器件感謝你的觀看第15頁元器件級可靠性措施嚴格管理元器件的購置、儲運；感第16頁部件及系統級的可靠性措施冗余技術電磁兼容性設計信息冗余技術時間冗余技術故障自動檢測與診斷技術軟件可靠性技術失效保險技術感謝你的觀看第16頁部件及系統級的可靠性措施冗余技術感謝你的觀看第17頁電磁兼容性設計及常用術語所謂電磁兼容性（ElectromagneticCompatibility,EMC）是指電子裝置在預定的工作環境條件下，既不受周圍電磁場的影響，也不影響周圍的環境，不發生性能變異或誤動作，而按設計要求正常工作的能力。EMC不等式：

干擾源強度＊傳播衰減因子<設備抗干擾能力電磁兼容標準的內容EMC常用術語感謝你的觀看第17頁電磁兼容性設計及常用術語所謂電磁兼容性（Elec第18頁電磁干擾現象開關電源數字脈沖電路數字視頻設備220AC感謝你的觀看第18頁電磁干擾現象開關電源數字脈沖電路數字視頻設備22第19頁形成干擾的基本要素

干擾源，指產生干擾的元件、設備或信號，用數學語言描述如下：du/dt，

di/dt大的地方就是干擾源。如：雷電、繼電器、可控硅、電機、高頻時鐘等都可

能成為干擾源。傳播路徑，指干擾從干擾源傳播到敏感器件的通路或媒介。典型的干擾傳

播路徑是通過導線的傳導和空間的輻射。敏感器件，指容易被干擾的對象。如：A/D、D/A變換器，單片機，數字IC，

弱信號放大器等。

感謝你的觀看第19頁形成干擾的基本要素干擾源，指產生干擾的元件、設第20頁常見干擾源無線通信雷電脈沖電路ESD感性負載通斷直流電機、變頻調速器感謝你的觀看第20頁常見干擾源無線通信雷電脈沖電路ESD感性負載通斷電磁兼容標準的內容

電磁兼容標準

干擾發射

敏感度

傳導

輻射

傳導

輻射電源線信號/控制線天線端口

電場

磁場

電源線/信號線

射頻

瞬態天線端口

電場

磁場

靜電放電第21頁感謝你的觀看電磁兼容標準的內容電磁兼容標準干擾發第22頁干擾的分類按噪聲產生的原因分類放電噪聲高頻振蕩噪聲浪涌噪聲按噪聲傳導模式分類常模噪聲與共模噪聲按噪聲波形及性質分類持續正弦波偶發脈沖電壓波形脈沖列感謝你的觀看第22頁干擾的分類按噪聲產生的原因分類感謝你的觀看第23頁常模噪聲與共模噪聲感謝你的觀看第23頁常模噪聲與共模噪聲感謝你的觀看第24頁干擾的耦合方式直接耦合（濾波去耦）公共阻抗耦合電容耦合電磁感應耦合輻射耦合漏電偶耦合感謝你的觀看第24頁干擾的耦合方式直接耦合（濾波去耦）感謝你的觀看第25頁公共阻抗耦合噪聲源與干擾對象之間具有公共阻抗常見的公共阻抗耦合有：公共地電源阻抗電路去耦感謝你的觀看第25頁公共阻抗耦合噪聲源與干擾對象之間具有公共阻抗感謝第26頁電容耦合電位變化在干擾源與干擾對象之間引起的靜電感應，又稱靜電耦合或電場耦合。感謝你的觀看第26頁電容耦合電位變化在干擾源與干擾對象之間引起的靜電第27頁電磁感應耦合磁場耦合感謝你的觀看第27頁電磁感應耦合磁場耦合感謝你的觀看第28頁輻射耦合天線效應環天線偶極天線縫隙天線V主板電纜子板PCB電纜感謝你的觀看第28頁輻射耦合天線效應V主板電纜子板PCB電纜感謝你的第29頁漏電偶耦合感謝你的觀看第29頁漏電偶耦合感謝你的觀看第30頁噪聲的傳遞方式感謝你的觀看第30頁噪聲的傳遞方式感謝你的觀看第31頁感謝你的觀看第31頁感謝你的觀看第32頁單片機測控系統可靠性設計的主要途經精心選擇元器件元部件要精密調整采用硬件抗干擾技術采用軟件抗干擾技術數字濾波信息傳送過程的自動檢測系統運行狀態監視與發生故障時的自動恢復感謝你的觀看第32頁單片機測控系統可靠性設計的主要途經精心選擇元器件第33頁感謝你的觀看第33頁感謝你的觀看

第一章可靠性與抗干擾技術概述xxx東南大學自控系工業自動化教研室34感謝你的觀看2019年6月6

第一章可靠性與抗干擾技術概述xxx1感謝你的觀看2019第35頁本章主要內容研究抗干擾技術的重要性可靠性概念微機測控系統可靠性設計任務與方法電磁兼容性設計及常用術語干擾的分類干擾的耦合方式單片機測控系統可靠性設計的主要途經感謝你的觀看第2頁本章主要內容研究抗干擾技術的重要性感謝你的觀看第36頁可靠性概念可靠性定義及其定量描述可靠性的經典定義：產品在規定條件下和規定時間內，完成規定功能的能力。描述可靠性的定量指標：可靠度失效率平均壽命系統的可靠性模型串聯結構模型并聯結構模型混聯結構模型K/n系統感謝你的觀看第3頁可靠性概念可靠性定義及其定量描述感謝你的觀看第37頁可靠度可靠度是產品在規定條件下和規定時間內，完成規定功能的概率，一般記為R。它是時間的函數，故也記為R（t）,稱為可靠度函數。

如果用隨機變量T表示產品從開始工作到發生失效或故障的時間，其概率密度為f（t）如上圖所示，若用t表示某一指定時刻，則該產品在該時刻的可靠度感謝你的觀看第4頁可靠度可靠度是產品在規定條件下和規定時間內，完成規第38頁失效率失效率：失效率是工作到某時刻尚未失效的產品，在該時刻后單位時間內發生失效的概率。一般記為λ,它也是時間t的函數,故也記為λ(t),稱為失效率函數,有時也稱為故障率函數或風險函數.

感謝你的觀看第5頁失效率失效率：失效率是工作到某時刻尚未失效的產品，第39頁平均壽命平均壽命：平均壽命是壽命的平均值，對不可修復產品常用失效前平均時間，一般記為MTTP，對可修復產品則常用平均無故障工作時間，一般記為MTBF。它們都表示無故障工作時間T的期望E（T）或簡記為t.當產品的可靠度為R(t)時，平均無故障時間可表示為：感謝你的觀看第6頁平均壽命平均壽命：平均壽命是壽命的平均值，對不可修第40頁串聯結構模型串聯系統可靠性：串聯系統是組成系統的所有單元中任一單元失效就會導致整流器個系統失效的系統。假定各單元是統計獨立的，則其可靠性數學模型為：

式中，Rs(t)——系統可靠度；Ri(t)——第i單元可靠度感謝你的觀看第7頁串聯結構模型串聯系統可靠性：串聯系統是組成系統的所第41頁并聯結構模型并聯系統可靠性：并聯系統是組成系統的所有單元都失效時才失效的失效的系統。并聯系統對提高系統的可靠度有顯著的效果感謝你的觀看第8頁并聯結構模型并聯系統可靠性：并聯系統是組成系統的所第42頁混聯結構模型混聯系統是由串聯和并聯混合組成的系統。混聯結構應用較多的是雙重結構，又叫備份系統。有如圖1.2-7所示的三種結構形式。感謝你的觀看第9頁混聯結構模型混聯系統是由串聯和并聯混合組成的系統。第43頁混聯結構模型感謝你的觀看第10頁混聯結構模型感謝你的觀看第44頁混聯結構模型感謝你的觀看第11頁混聯結構模型感謝你的觀看第45頁K/n系統感謝你的觀看第12頁K/n系統感謝你的觀看第46頁使用條件連續使用一次使用可否修復可修復不可修復可修復不可修復維修種類預防維修事后維修用到耗損期一定時間后報廢預防維修

產品示例電子系統、計算機、通信機、雷達、飛機、生產設備家用電器、機械裝置電子元器件、機械零件、一般消費品實行預防維修的零部件、廣播設備用電子管武器、過載荷繼電器、救生器具保險絲、閃光燈雷管常用指示可靠度、有效度、平均無故障工作時間、平均修復時間平均無故障工作時間、有效壽命、有效度失效率、平均壽命失效率,更換壽命成功率成功率各類產品常用的可靠性指標感謝你的觀看第13頁使用條件連續使用一次使用可否修復可修復不可修復可第47頁微機測控系統可靠性設計任務與方法可靠性設計的任務元器件本身的性能與可靠性系統結構設計安裝與調試外部電氣條件外部空間條件外部機械條件可靠性設計的一般方法元器件級可靠性措施部件及系統級的可靠性措施外內感謝你的觀看第14頁微機測控系統可靠性設計任務與方法可靠性設計的任務第48頁元器件級可靠性措施嚴格管理元器件的購置、儲運；老化、篩選、測試降額使用選用集成度高的元器件感謝你的觀看第15頁元器件級可靠性措施嚴格管理元器件的購置、儲運；感第49頁部件及系統級的可靠性措施冗余技術電磁兼容性設計信息冗余技術時間冗余技術故障自動檢測與診斷技術軟件可靠性技術失效保險技術感謝你的觀看第16頁部件及系統級的可靠性措施冗余技術感謝你的觀看第50頁電磁兼容性設計及常用術語所謂電磁兼容性（ElectromagneticCompatibility,EMC）是指電子裝置在預定的工作環境條件下，既不受周圍電磁場的影響，也不影響周圍的環境，不發生性能變異或誤動作，而按設計要求正常工作的能力。EMC不等式：

干擾源強度＊傳播衰減因子<設備抗干擾能力電磁兼容標準的內容EMC常用術語感謝你的觀看第17頁電磁兼容性設計及常用術語所謂電磁兼容性（Elec第51頁電磁干擾現象開關電源數字脈沖電路數字視頻設備220AC感謝你的觀看第18頁電磁干擾現象開關電源數字脈沖電路數字視頻設備22第52頁形成干擾的基本要素

干擾源，指產生干擾的元件、設備或信號，用數學語言描述如下：du/dt，

di/dt大的地方就是干擾源。如：雷電、繼電器、可控硅、電機、高頻時鐘等都可

能成為干擾源。傳播路徑，指干擾從干擾源傳播到敏感器件的通路或媒介。典型的干擾傳

播路徑是通過導線的傳導和空間的輻射。敏感器件，指容易被干擾的對象。如：A/D、D/A變換器，單片機，數字IC，

弱信號放大器等。

感謝你的觀看第19頁形成干擾的基本要素干擾源，指產生干擾的元件、設第53頁常見干擾源無線通信雷電脈沖電路ESD感性負載通斷直流電機、變頻調速器感謝你的觀看第20頁常見干擾源無線通信雷電脈沖電路ESD感性負載通斷電磁兼容標準的內容

電磁兼容標準

干擾發射

敏感度

傳導

輻射

傳導

輻射電源線信號/控制線天線端口

電場

磁場

電源線/信號線

射頻

瞬態天線端口

電場

磁場

靜電放電第54頁感謝你的觀看電磁兼容標準的內容電磁兼容標準干擾發第55頁干擾的分類按噪聲產生的原因分類放電噪聲高頻振蕩噪聲浪涌噪聲按噪聲傳導模式分類常模噪聲與共模噪聲按噪聲波形及性質分類持續正弦波偶發脈沖電壓波形脈沖列感謝你的觀看第22頁干