摘要：仪器仪表是工业生产中很重要的设备之一，其可靠性与抗干扰性直接影响工业生产的质量及效率等。基于此种情况，加强其仪器仪表的可靠性及抗干扰性设计研究，做到合理有效地提升仪器仪表可靠性及抗干扰性的功能，可以提高工业生产的效率及质量，提升工业生产的水平。因而，我国工业生产中对于仪器仪表的可靠性及抗干扰性的普遍要求都是比较高的，并且选择仪器仪表的主要前提就是该仪器仪表的可靠性。
关键词：仪器仪表；可靠性；抗干扰
引言
随着当前相关技术手段的不断进步与发展，仪器仪表系统在工业生产当中的应用范围日渐增大，相应的技术水平也不断提高，系统本身所具备的功能性也日渐强大。与此同时，仪器仪表的应用条件却愈发苛刻，怎样能够提高系统运行可靠性与促进抗干扰性能的全面提升，现已成为仪器仪表设备的研究的一项关键性内容，下文将就针对仪器的可靠性设计与抗干扰设计展开具体分析。
1研究仪器仪表的可靠性分析及抗干扰设计的重要意义
通过合理分析仪器仪表的可靠性，并做好抗干扰设计工作，能够有效提升工业生产水平，减少工业生产资源的浪费。仪器仪表主要由两部分组成，分别是基础元件与线路，为了保证仪器仪表能够更加可靠的运行，设计人员要合理控制工业生产系统的运行效率，并结合工业生产指标，选择合适的仪器仪表。在实验室中，研究人员要结合计量检定标准，定期对各项仪器仪表进行相应的校准，有效提升仪器仪表的可靠性。研究表明，振动频率比较高的仪器仪表更容易发生损坏，而且这类仪器仪表的稳定性较差，受外界环境影响特别大，当外界湿度较大时，会严重影响各项检测数据的准确性。因此，相关研究人员在实际工作当中，要结合仪器仪表检测与鉴定情况，合理控制其可靠性，不断提升仪器仪表的抗干扰能力，进一步提升工业生产水平。
2仪器仪表可靠性设计策略
仪器仪表的设计，需要在相关模型的基础上完成可靠性设计，按照LJ6010的模块要求，分析仪器仪表的设计策略。
第一，仪器仪表可靠性设计中，各项组成元件均具有自身的特点和标准，需要利用数学计算的方法，规范仪器仪表可靠性设计的标准。仪器仪表内各项元件需遵循以失效率为主的预计方式，其计算公式为：
λGs＝λGi（πQi×Ni×n）
式中：λGs为元件模块的失效率，单位10-6/h；λGi为仪器仪表内第i个元件在整个系统内的通用失效率，单位10-6/h；πQi为仪器仪表内第i个元件在整个系统内的通用系数；Ni为i类元件的组成数量；n为仪器仪表内元件的数量。由公式确定出仪器仪表所需元件的性质，同时根据公式计算数据，比对GJB/Z299B-217F，得出单项元件的可靠性，即可大致设计出仪器仪表的可靠性。
第二，采取应力法对仪器仪表的可靠性进行预计分析，不仅能规范仪器仪表在系统内的应用过程，还能保障各项元件的准确度。应力法在可靠性设计中的应用，还要结合仪器仪表的应用环境，注重考虑仪器仪表所处系统的实际状态，预计公式为：
λp＝λb（πE×πR×πA×πS2×πC）
式中：λp为应力法失效率；λb为故障率；πE为环境系数；πR为电流因子；πA为应力因子；πS2为电压因子；πC为配置因子。此类数据有助于降低仪器仪表使用中的故障次数，维持稳定的特性。
第三，根据仪器仪表可靠性设计中的计算公式，调整可靠性设计的系统模块，与此同时比对可靠性设计的指标，评价仪器仪表设计是否符合指标要求。仪器仪表可靠性设计并没有达到成熟的状态，所以在最终设计模块内，检查仪器仪表可靠性在工业生产中的设计效益，综合考虑仪器仪表的不同需求，改进未达标的设计模块，促使仪器仪表达到最稳定的设计标准。
3仪器仪表抗干扰设计策略
3.1干扰源分析
由于仪器仪表受外界影响较大，所以需要对其运转过程中的干扰源进行分析。具体干扰源引入方式包括静电感应和电磁感应。此外，设备和仪表在正常工作时，由于其正常运转会产生感应电动势，从而会严重影响仪器仪表的稳定性，所以对设计人员而言，应该准确分析仪器仪表的干扰源，有效提高仪器仪表的稳定性。图1为超声波探伤仪自检系统的构成。为提高该装置运行的稳定性，检测过程需要结合变成和程序存储空间，优化程序设计，将字符高位以0补齐8位，从而可形成4个8位二进制数值0X45、0XE1、0X10、0X11，这种操作能有效提高该仪器的抗干扰性。
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图1超声波探伤仪自检系统
3.2抗干扰设计
3.2.1共模干扰抑制
为确保仪器仪表与信号源外壳的安全性，通常均需对其采取接地处理，确保其能够始终维持在零电位的状态下。信号源电路、仪器仪表系统需保证接地的稳定性，一旦所采取的接地方式不恰当，便会导致地回路导入干扰的出现。较为常见的一种情况便是两点接地导致地电位差的出现并造成共模干扰的发生。因而，仪器仪表回路大都是选用的在系统位置进行单点接地的方式。为了促进仪器仪表抗干扰能力的增强，一般在低电平测量仪器仪表内，将二次仪器仪表和地进行绝缘处理，从而使得共模干扰电压泄露途径被隔断，促使干扰无法进入到系统当中。在具体应用过程当中，大都是把屏蔽与接地联合起来加以运用，实现对绝大多数干扰情况的有效处理。若能够使屏蔽层在信号侧和仪器仪表侧均进行接地处理，那么地电位差便会经由屏蔽层而产生回路。众所周知，地电阻阻值小于屏蔽层电阻，因此在屏蔽层中便会出现电位梯度，经由屏蔽层与信号导线间的分布电容耦合于信号电路内，屏蔽层应进行单点接地，同时信号导线屏蔽层的接地同样也应当能够和系统接地处于同一侧的位置。从本质上来说，二次仪器仪表外部保护主要是考虑到安全需求所进行的接地处理，在必要时一般是采取双层屏蔽浮地保护形式，即为在仪器仪表外壳内再重新套入一个内部屏蔽罩体。这一内部屏蔽罩体和信号输入一侧甚至是外壳间均采取电气连接的方式，由内屏蔽层引出导线来和信号导线的屏蔽层互相连接起来，信号线则可被屏蔽于信号源进行单点接地处理。由此便可利用仪器仪表的输入保护屏蔽和信号屏蔽来促使信号源保持良好的稳定性，使之长期保持在等电位的运行状态下，能够极大的促进仪器仪表抗干扰性能的全面提升。
3.2.2串模干扰抑制
1）滤波。针对变化速率较为迟缓的直流信号可在仪器仪表输入端新增滤波电路，以确保所混杂于其中的干扰信号能够降至最低。但在具体的工程设计阶段，此类方法应用的相对较少。
2）屏蔽。为避免电场干扰的产生，可将信号导线采用金属进行包裹。一般是在导线外部包裹一层金属网。采取屏蔽处理主要是为了将“场”的耦合切断，实现对各类“场”干扰的有效抑制。屏蔽层必须予以接地，避免干扰现象的发生。
3）信号导线扭绞。因为将信号导线扭绞起来可促使信号回路的包围面积大幅度降低，并且可确保两根信号导线至干扰源的距离大致接近，分布电容亦可基本一致，使通过磁场和电场的感应耦合进到回路内的串模干扰大幅度降低。
结语
综上所述，随着时代的发展，仪器仪表的应用范围与技术也在广泛发展。同时其使用的条件与环境也越来越严苛。基于此，只有不断找出仪器仪表干扰的因素并加以解决，有效提升仪器仪表的可靠性能，优化其体系，才能保证仪器仪表系统的正常运行，进而提升工业生产的效率与质量。
参考文献：
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［2］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）：17，11.
［3］闫旭.仪器仪表的可靠性分析及抗干扰设计［J］.中国高新技术企业，2017（10）：25-26.
论文作者:徐龙江
论文发表刊物:《基层建设》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/14
标签：仪器仪表论文; 抗干扰论文; 可靠性论文; 屏蔽论文; 干扰论文; 工业生产论文; 导线论文; 《基层建设》2020年第1期论文;