電磁兼容與可靠性設(shè)計(jì)

1、成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院電電 磁磁 兼兼 容與可靠性設(shè)計(jì)容與可靠性設(shè)計(jì) 為什么要學(xué)該課程？電磁兼容與可靠性的關(guān)系為什么要學(xué)該課程？電磁兼容與可靠性的關(guān)系？成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院可靠性可靠性 產(chǎn)品產(chǎn)品在規(guī)定條件下和在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成內(nèi)，完成規(guī)定規(guī)定功能功能的能力。的能力。產(chǎn)品可靠性定義的要素是三個(gè)產(chǎn)品可靠性定義的要素是三個(gè)“規(guī)定規(guī)定” 。v“規(guī)定條件規(guī)定條件”包括使用時(shí)的環(huán)境條件和工作條件。包括使用時(shí)的環(huán)境條件和工作條件。v“規(guī)定時(shí)間規(guī)定時(shí)間”是指產(chǎn)品規(guī)定了的任務(wù)時(shí)間。是指產(chǎn)品規(guī)定了的任務(wù)時(shí)間。v“規(guī)定功能規(guī)定功能”是指產(chǎn)品規(guī)定了的必須具備的功能及是指產(chǎn)品規(guī)定了的必須具

2、備的功能及其技術(shù)指標(biāo)。其技術(shù)指標(biāo)。成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院v產(chǎn)品或產(chǎn)品的一部分不能或?qū)⒉荒芡瓿深A(yù)定功能的產(chǎn)品或產(chǎn)品的一部分不能或?qū)⒉荒芡瓿深A(yù)定功能的事件或狀態(tài)，稱之為事件或狀態(tài)，稱之為故障故障。（即產(chǎn)品喪失了規(guī)定的。（即產(chǎn)品喪失了規(guī)定的功能）功能）故障的表現(xiàn)形式，叫做故障的表現(xiàn)形式，叫做故障模式故障模式。引起故障的物理化學(xué)變化等內(nèi)在原因，稱引起故障的物理化學(xué)變化等內(nèi)在原因，稱故障機(jī)理。故障機(jī)理。v不可修產(chǎn)品（如電子元器件）：不可修產(chǎn)品（如電子元器件）：失效失效v產(chǎn)品的故障按其故障的規(guī)律可以分為兩大類：產(chǎn)品的故障按其故障的規(guī)律可以分為兩大類：偶然故障偶然故障漸變故障漸變故障成都理工大學(xué) 信息工

3、程學(xué)院v壽命剖面壽命剖面產(chǎn)品從制造到壽命終結(jié)或退出使用這段時(shí)間內(nèi)產(chǎn)品從制造到壽命終結(jié)或退出使用這段時(shí)間內(nèi)所經(jīng)歷的全部事件和環(huán)境的時(shí)序描述。它包含所經(jīng)歷的全部事件和環(huán)境的時(shí)序描述。它包含一個(gè)或多個(gè)任務(wù)剖面。一個(gè)或多個(gè)任務(wù)剖面。通常把產(chǎn)品的壽命剖面分為通常把產(chǎn)品的壽命剖面分為后勤后勤和和使用使用兩個(gè)階兩個(gè)階段。段。成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院任務(wù)剖面任務(wù)剖面v產(chǎn)品在完成規(guī)定任務(wù)這段時(shí)間內(nèi)所經(jīng)歷的產(chǎn)品在完成規(guī)定任務(wù)這段時(shí)間內(nèi)所經(jīng)歷的事件和環(huán)境的時(shí)序描述。任務(wù)剖面一般應(yīng)事件和環(huán)境的時(shí)序描述。任務(wù)剖面一般應(yīng)包括：包括：產(chǎn)品的工作狀態(tài)；產(chǎn)品的工作狀態(tài)；維修方案；維修方案；產(chǎn)品工作的時(shí)間與順序；產(chǎn)品工作的時(shí)間

4、與順序；產(chǎn)品所處的環(huán)境產(chǎn)品所處的環(huán)境(外加的與誘發(fā)的外加的與誘發(fā)的)的時(shí)間與順的時(shí)間與順序；序；任務(wù)成功或致命故障的定義。任務(wù)成功或致命故障的定義。成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院v基本可靠性基本可靠性產(chǎn)品在規(guī)定的條件下，產(chǎn)品在規(guī)定的條件下，無故障無故障的持續(xù)時(shí)間或的持續(xù)時(shí)間或概率。概率。v在沒有后勤保障情況下系統(tǒng)在沒有后勤保障情況下系統(tǒng)工作能力的度量工作能力的度量。v考慮所有需要維修保障的故障?？紤]所有需要維修保障的故障。采用冗余，降低基本可靠性。采用冗余，降低基本可靠性。通常等于或低于任務(wù)可靠性。通常等于或低于任務(wù)可靠性。成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院v任務(wù)可靠性任務(wù)可靠性產(chǎn)品在規(guī)定的產(chǎn)品在規(guī)定的任

5、務(wù)剖面任務(wù)剖面內(nèi)完成規(guī)定功能的能內(nèi)完成規(guī)定功能的能力力v系統(tǒng)完成任務(wù)能力的度量系統(tǒng)完成任務(wù)能力的度量 v只考慮引起任務(wù)失敗的故障只考慮引起任務(wù)失敗的故障v通過冗余提高任務(wù)可靠性通過冗余提高任務(wù)可靠性v通常高于基本可靠性通常高于基本可靠性 成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院v固有可靠性固有可靠性產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、制造過程中賦予的固有屬性。產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、制造過程中賦予的固有屬性。產(chǎn)品的開發(fā)者可以控制。產(chǎn)品的開發(fā)者可以控制。v使用可靠性使用可靠性產(chǎn)品在實(shí)際使用過程中表現(xiàn)出的可靠性。產(chǎn)品在實(shí)際使用過程中表現(xiàn)出的可靠性。除固有可靠性的影響因素外，還要考慮安裝、除固有可靠性的影響因素外，還要考慮安裝、操作使用、維修保障等

6、方面因素的影響。操作使用、維修保障等方面因素的影響。成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院v可靠度可靠度產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率概率稱為稱為可靠度可靠度。依定義可知，系統(tǒng)的可靠度是時(shí)間的。依定義可知，系統(tǒng)的可靠度是時(shí)間的函數(shù)，表示為：函數(shù)，表示為：v式中，式中，R(t)可靠度函數(shù)；可靠度函數(shù)；v 產(chǎn)生故障前的工作時(shí)間產(chǎn)生故障前的工作時(shí)間；v t 規(guī)定的時(shí)間規(guī)定的時(shí)間 )()(tPtR 成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院依定義可知，可靠度函數(shù)依定義可知，可靠度函數(shù)R(t)為：為： 式中，式中，vN0 t = 0時(shí)，在規(guī)定條件下進(jìn)行工作的產(chǎn)品

7、時(shí)，在規(guī)定條件下進(jìn)行工作的產(chǎn)品數(shù)；數(shù)；vr(t) 在在0到到 t 時(shí)刻的工作時(shí)間內(nèi)，產(chǎn)品的累計(jì)時(shí)刻的工作時(shí)間內(nèi)，產(chǎn)品的累計(jì)故障數(shù)。故障數(shù)。00)()(NtrNtR 成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院不可靠度不可靠度v產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，喪產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，喪失規(guī)定功能的概率稱為失規(guī)定功能的概率稱為累積故障概率累積故障概率（又（又叫叫不可靠度不可靠度）。）。依定義可知，產(chǎn)品的累積故障概率是時(shí)間的依定義可知，產(chǎn)品的累積故障概率是時(shí)間的函數(shù)，即函數(shù)，即 顯然，以下關(guān)系成立：顯然，以下關(guān)系成立：0)()(NtrtF 1)()( tFtR成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院故障率函數(shù)故障率函

8、數(shù)v故障率故障率工作到某時(shí)刻尚未發(fā)生故障的產(chǎn)品，在該時(shí)刻后工作到某時(shí)刻尚未發(fā)生故障的產(chǎn)品，在該時(shí)刻后單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生故障的概率，稱之為產(chǎn)品的單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生故障的概率，稱之為產(chǎn)品的故障故障率率。用數(shù)學(xué)符號(hào)表示為：用數(shù)學(xué)符號(hào)表示為：式中，式中， (t) 故障率；故障率； dr(t) t 時(shí)刻后，時(shí)刻后，dt 時(shí)間內(nèi)故障的產(chǎn)品數(shù)；時(shí)間內(nèi)故障的產(chǎn)品數(shù)； Ns(t) 殘存產(chǎn)品數(shù)，即到殘存產(chǎn)品數(shù)，即到t 時(shí)刻尚未故障的產(chǎn)時(shí)刻尚未故障的產(chǎn)品數(shù)。品數(shù)。dttNtdrts)()()( 成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院可按下式進(jìn)行工程計(jì)算：可按下式進(jìn)行工程計(jì)算： 式中，式中，r(t) t 時(shí)刻后，時(shí)刻后，t 時(shí)間內(nèi)故障的

9、時(shí)間內(nèi)故障的產(chǎn)品數(shù)；產(chǎn)品數(shù)； t 所取時(shí)間間隔；所取時(shí)間間隔； Ns(t) 殘存產(chǎn)品數(shù)。殘存產(chǎn)品數(shù)。對(duì)于低故障率的元部件常以對(duì)于低故障率的元部件常以 10-9/h 為故障率的為故障率的單位，稱之為菲特（單位，稱之為菲特（Fit）。）。ttNtrts )()()( 成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院平均故障前時(shí)間（平均故障前時(shí)間（MTTF）v設(shè)設(shè)N0個(gè)不可修復(fù)的產(chǎn)品在同樣條件下進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)得個(gè)不可修復(fù)的產(chǎn)品在同樣條件下進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)得其全部故障時(shí)間為其全部故障時(shí)間為t1,t2, tN0。其平均故障前時(shí)間（用。其平均故障前時(shí)間（用符號(hào)符號(hào)TTF表示）為：表示）為：v當(dāng)當(dāng)N0趨向無窮時(shí)，趨向無窮時(shí)，TTF為產(chǎn)

10、品故障時(shí)間這一隨機(jī)變量的數(shù)學(xué)為產(chǎn)品故障時(shí)間這一隨機(jī)變量的數(shù)學(xué)期望，因此，期望，因此，v當(dāng)產(chǎn)品的壽命服從指數(shù)分布時(shí)，當(dāng)產(chǎn)品的壽命服從指數(shù)分布時(shí)， 00)()(dttRdtttfTTF 10 dteTtTF 0101NiiTFtNT成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院平均故障間隔時(shí)間（平均故障間隔時(shí)間（MTBF）v一個(gè)可修系統(tǒng)在使用過程中發(fā)生了一個(gè)可修系統(tǒng)在使用過程中發(fā)生了N0 次故障，每次故障，每次故障修復(fù)后又重新投入使用，測(cè)得其每次次故障修復(fù)后又重新投入使用，測(cè)得其每次 工作工作持續(xù)時(shí)間為持續(xù)時(shí)間為t1,t2,tN0 。其平均故障間隔時(shí)間為。其平均故障間隔時(shí)間為式中，式中，T 產(chǎn)品總的工作時(shí)間。產(chǎn)品總的

11、工作時(shí)間。v顯然，系統(tǒng)的平均故障間隔時(shí)間與系統(tǒng)的維修效顯然，系統(tǒng)的平均故障間隔時(shí)間與系統(tǒng)的維修效果有關(guān)。果有關(guān)。01001NTtNTNiiBF 成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院?jiǎn)栴}問題v某微型計(jì)算機(jī)的某微型計(jì)算機(jī)的MTBF=10000小時(shí)，是否意味著小時(shí)，是否意味著該計(jì)算機(jī)每工作該計(jì)算機(jī)每工作10000小時(shí)才出一次故障？小時(shí)才出一次故障？v有一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的有一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的MTBF為為2000h，試求失效（故，試求失效（故障）率和可靠性。障）率和可靠性。 越小、越小、MTBF越長的機(jī)器就是好機(jī)器。可靠越長的機(jī)器就是好機(jī)器?？煽啃砸呀?jīng)成為衡量計(jì)算機(jī)性能的主要指標(biāo)之一，并性已經(jīng)成為衡量計(jì)算機(jī)性能的主要指標(biāo)

12、之一，并且通常用且通常用MTBF或或MTTF來直接表示其可靠性的大來直接表示其可靠性的大小。小。成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院v可維性可維性對(duì)于可修復(fù)產(chǎn)品，只考慮其發(fā)生故障的概率對(duì)于可修復(fù)產(chǎn)品，只考慮其發(fā)生故障的概率顯然是不合適的，還應(yīng)考慮被修復(fù)的可能性。顯然是不合適的，還應(yīng)考慮被修復(fù)的可能性。維修（維修（Service）是指為保持和恢復(fù)產(chǎn)品完成是指為保持和恢復(fù)產(chǎn)品完成規(guī)定的功能而采取的技術(shù)和管理措施。規(guī)定的功能而采取的技術(shù)和管理措施。所謂所謂“可維性可維性”（Serviceability），），是指系是指系統(tǒng)在給定時(shí)間內(nèi)，按規(guī)定的程序和方法進(jìn)行維統(tǒng)在給定時(shí)間內(nèi)，按規(guī)定的程序和方法進(jìn)行維修時(shí)，保持

13、或恢復(fù)到能完成規(guī)定功能的能力。修時(shí)，保持或恢復(fù)到能完成規(guī)定功能的能力。它通常是從判定故障到排除故障所需要的時(shí)間，它通常是從判定故障到排除故障所需要的時(shí)間，包括故障診斷、故障定位、系統(tǒng)校正和恢復(fù)等包括故障診斷、故障定位、系統(tǒng)校正和恢復(fù)等時(shí)間，是系統(tǒng)維護(hù)效率的度量。時(shí)間，是系統(tǒng)維護(hù)效率的度量。成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院v可維性可維性“可保持性可保持性”（Maintainability）是指系統(tǒng)在給是指系統(tǒng)在給定時(shí)間內(nèi)，可隔離故障或修復(fù)的概率。它表征了定時(shí)間內(nèi)，可隔離故障或修復(fù)的概率。它表征了系統(tǒng)可以正常運(yùn)行的概率。它是自動(dòng)故障處理系系統(tǒng)可以正常運(yùn)行的概率。它是自動(dòng)故障處理系統(tǒng)中的一個(gè)重要指標(biāo)，也是

14、反映維護(hù)人員對(duì)系統(tǒng)統(tǒng)中的一個(gè)重要指標(biāo)，也是反映維護(hù)人員對(duì)系統(tǒng)保養(yǎng)好壞程度的一個(gè)重要指標(biāo)。保養(yǎng)好壞程度的一個(gè)重要指標(biāo)。維修率維修率是指修理時(shí)間已達(dá)到某一時(shí)刻，但尚未修是指修理時(shí)間已達(dá)到某一時(shí)刻，但尚未修復(fù)的產(chǎn)品，在該時(shí)刻后的單位時(shí)間內(nèi)完成修理的復(fù)的產(chǎn)品，在該時(shí)刻后的單位時(shí)間內(nèi)完成修理的概率，通常用概率，通常用表示。表示。成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院 v可維性可維性平均修復(fù)時(shí)間（平均修復(fù)時(shí)間（MTTR）是指產(chǎn)品修復(fù)時(shí)間的平均值。是指產(chǎn)品修復(fù)時(shí)間的平均值。修復(fù)時(shí)間是隨機(jī)變量。修復(fù)時(shí)間是隨機(jī)變量。MTTR可理解為產(chǎn)品修復(fù)時(shí)間的數(shù)學(xué)期望。當(dāng)維修時(shí)可理解為產(chǎn)品修復(fù)時(shí)間的數(shù)學(xué)期望。當(dāng)維修時(shí)間服從指數(shù)分布時(shí)，間

15、服從指數(shù)分布時(shí)，系統(tǒng)的系統(tǒng)的MTTR和和MTBF有關(guān)。從提高系統(tǒng)可用性角度有關(guān)。從提高系統(tǒng)可用性角度來看，提高來看，提高M(jìn)TTR比減少故障數(shù)更為有效。比減少故障數(shù)更為有效。 10 dtetMTTRt成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院v可用性可用性可用性（可用性（Availability）也叫有效性或利用率。它是可也叫有效性或利用率。它是可維系統(tǒng)在某時(shí)刻具有或維持規(guī)定功能的能力，即系統(tǒng)維系統(tǒng)在某時(shí)刻具有或維持規(guī)定功能的能力，即系統(tǒng)在執(zhí)行任務(wù)的任意時(shí)刻能正常工作的概率。在執(zhí)行任務(wù)的任意時(shí)刻能正常工作的概率。對(duì)可修復(fù)系統(tǒng)，當(dāng)考慮到可靠性和維修性時(shí)，綜合評(píng)對(duì)可修復(fù)系統(tǒng)，當(dāng)考慮到可靠性和維修性時(shí)，綜合評(píng)價(jià)的尺度

16、就是價(jià)的尺度就是有效度有效度A(t)，它表示產(chǎn)品在規(guī)定條件，它表示產(chǎn)品在規(guī)定條件下保持規(guī)定功能的能力。可用下式計(jì)算：下保持規(guī)定功能的能力?？捎孟率接?jì)算：MTBF反映了可靠性的含義；反映了可靠性的含義；MTTR反映維修活動(dòng)的反映維修活動(dòng)的一種能力一種能力。兩者結(jié)合即為固有有效度。兩者結(jié)合即為固有有效度A(t)。MTTRMTBFMTBFtA )(成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院v系統(tǒng)系統(tǒng)系統(tǒng)系統(tǒng)是由相互作用和相互依賴的若干是由相互作用和相互依賴的若干單元單元結(jié)結(jié)合成的具有特定功能的有機(jī)整體。合成的具有特定功能的有機(jī)整體。v“系統(tǒng)系統(tǒng)”、“單元單元”相對(duì)概念相對(duì)概念可以是按可以是按產(chǎn)品層次產(chǎn)品層次劃分：零

17、部件、組件、劃分：零部件、組件、設(shè)備、分系統(tǒng)、系統(tǒng)、裝備中任何相對(duì)的兩層設(shè)備、分系統(tǒng)、系統(tǒng)、裝備中任何相對(duì)的兩層“系統(tǒng)系統(tǒng)”包含包含“單元單元”，其層次高于，其層次高于“單元單元”v產(chǎn)品產(chǎn)品可以指任何層次，也可視為系統(tǒng)或單可以指任何層次，也可視為系統(tǒng)或單元。元。 進(jìn)行系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院v現(xiàn)代質(zhì)量觀認(rèn)為，質(zhì)量包含了系統(tǒng)的現(xiàn)代質(zhì)量觀認(rèn)為，質(zhì)量包含了系統(tǒng)的性能性能特性特性、專門特性專門特性、經(jīng)濟(jì)性、時(shí)間性、適應(yīng)、經(jīng)濟(jì)性、時(shí)間性、適應(yīng)性性等方面，是系統(tǒng)滿足使用要求的特性總等方面，是系統(tǒng)滿足使用要求的特性總和。和。v大型工程系統(tǒng)（如軍事裝備等）的研制過大型工程系統(tǒng)（如軍事裝備等）的

18、研制過程可分為程可分為（戰(zhàn)術(shù)）技術(shù)指標(biāo)論證（戰(zhàn)術(shù)）技術(shù)指標(biāo)論證、方案論方案論證及確認(rèn)證及確認(rèn)、工程研制（包括初步設(shè)計(jì)與詳工程研制（包括初步設(shè)計(jì)與詳細(xì)設(shè)計(jì)階段）細(xì)設(shè)計(jì)階段）、設(shè)計(jì)定型設(shè)計(jì)定型、生產(chǎn)定型生產(chǎn)定型五個(gè)五個(gè)階段。階段。 成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院v浴盆曲線：浴盆曲線：大多數(shù)產(chǎn)品的故障率隨時(shí)間的大多數(shù)產(chǎn)品的故障率隨時(shí)間的變化曲線形似浴盆，故稱之為浴盆曲線。變化曲線形似浴盆，故稱之為浴盆曲線。由于產(chǎn)品故障機(jī)理的不同，產(chǎn)品的故障率由于產(chǎn)品故障機(jī)理的不同，產(chǎn)品的故障率隨時(shí)間的變化大致可以分為隨時(shí)間的變化大致可以分為3個(gè)階段：個(gè)階段：t t使用壽命使用壽命早期早期故障故障偶然故障偶然故障耗損故障

19、耗損故障A AB B規(guī)定的規(guī)定的故障率故障率維修后故障維修后故障率下降率下降 (t)成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院早期故障階段早期故障階段。產(chǎn)品投入使用的初期，故障率較。產(chǎn)品投入使用的初期，故障率較高，且存在迅速下降的特征。該階段產(chǎn)品的故障高，且存在迅速下降的特征。該階段產(chǎn)品的故障主要是設(shè)計(jì)和制造中的缺陷，投入使用后很容易主要是設(shè)計(jì)和制造中的缺陷，投入使用后很容易暴露出來。暴露出來。偶然故障階段偶然故障階段。產(chǎn)品投入使用一段時(shí)間后，故障。產(chǎn)品投入使用一段時(shí)間后，故障率可降到一個(gè)較低的水平，且基本處于平穩(wěn)狀態(tài)，率可降到一個(gè)較低的水平，且基本處于平穩(wěn)狀態(tài)，可近似認(rèn)為故障率是常數(shù)?？山普J(rèn)為故障率是常數(shù)

20、。耗損故障階段耗損故障階段。產(chǎn)品投入使用相當(dāng)長的時(shí)間后，。產(chǎn)品投入使用相當(dāng)長的時(shí)間后，進(jìn)入產(chǎn)品的耗損故障期，特點(diǎn)是故障率迅速上升，進(jìn)入產(chǎn)品的耗損故障期，特點(diǎn)是故障率迅速上升，很快出現(xiàn)大批量的產(chǎn)品故障或報(bào)廢。很快出現(xiàn)大批量的產(chǎn)品故障或報(bào)廢。成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院可靠性分配可靠性分配系統(tǒng)可靠性分配就是系統(tǒng)可靠性分配就是將使用方提出的，在系統(tǒng)將使用方提出的，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)任務(wù)書(或合同或合同)中規(guī)定的可靠性指標(biāo)，自中規(guī)定的可靠性指標(biāo)，自上而下，由大到小，從整體到局部，逐步分上而下，由大到小，從整體到局部，逐步分解，分配到各分系統(tǒng)，設(shè)備和元器件解，分配到各分系統(tǒng)，設(shè)備和元器件。返回返回成都理

21、工大學(xué) 信息工程學(xué)院v可靠性分配的目的可靠性分配的目的可靠性分配的可靠性分配的目的是使各級(jí)設(shè)計(jì)人員明確其目的是使各級(jí)設(shè)計(jì)人員明確其可靠性設(shè)計(jì)要求，根據(jù)要求估計(jì)所需的人力、可靠性設(shè)計(jì)要求，根據(jù)要求估計(jì)所需的人力、時(shí)間和資源，并研究實(shí)現(xiàn)這個(gè)要求的可能性時(shí)間和資源，并研究實(shí)現(xiàn)這個(gè)要求的可能性及辦法及辦法。如同性能指標(biāo)一樣，是設(shè)計(jì)人員在可靠性方如同性能指標(biāo)一樣，是設(shè)計(jì)人員在可靠性方面的一個(gè)設(shè)計(jì)目標(biāo)。面的一個(gè)設(shè)計(jì)目標(biāo)。 成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院可靠性預(yù)計(jì)可靠性預(yù)計(jì)v可靠性預(yù)計(jì)的概念可靠性預(yù)計(jì)的概念可靠性預(yù)計(jì)是在設(shè)計(jì)階段對(duì)系統(tǒng)可靠性進(jìn)行可靠性預(yù)計(jì)是在設(shè)計(jì)階段對(duì)系統(tǒng)可靠性進(jìn)行定量的估計(jì)，是定量的估計(jì)，是根

22、據(jù)歷史的產(chǎn)品可靠性數(shù)據(jù)、根據(jù)歷史的產(chǎn)品可靠性數(shù)據(jù)、系統(tǒng)的構(gòu)成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、系統(tǒng)的工作環(huán)境系統(tǒng)的構(gòu)成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、系統(tǒng)的工作環(huán)境等等因素估計(jì)組成系統(tǒng)的部件及系統(tǒng)的可靠性。因素估計(jì)組成系統(tǒng)的部件及系統(tǒng)的可靠性。系統(tǒng)的可靠性預(yù)計(jì)是根據(jù)組成系統(tǒng)的元件、系統(tǒng)的可靠性預(yù)計(jì)是根據(jù)組成系統(tǒng)的元件、部件的可靠性來估計(jì)的，是一個(gè)部件的可靠性來估計(jì)的，是一個(gè)自下而上，自下而上，從局部到整體、由小到大從局部到整體、由小到大的一種系統(tǒng)綜合過的一種系統(tǒng)綜合過程。程。 成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院 可靠性預(yù)計(jì)與分配都是可靠性設(shè)計(jì)分可靠性預(yù)計(jì)與分配都是可靠性設(shè)計(jì)分析的重要環(huán)節(jié)，兩者相輔相成，相互支持。析的重要環(huán)節(jié)，兩者相輔相成，相

23、互支持。 前者是前者是自下而上自下而上的歸納綜合過程，后的歸納綜合過程，后者是者是自上而下自上而下的演繹分解過程。分配結(jié)果的演繹分解過程。分配結(jié)果是可靠性預(yù)計(jì)的依據(jù)和目標(biāo)，預(yù)計(jì)的相對(duì)是可靠性預(yù)計(jì)的依據(jù)和目標(biāo)，預(yù)計(jì)的相對(duì)結(jié)果是可靠性分配與指標(biāo)調(diào)整的基礎(chǔ)。設(shè)結(jié)果是可靠性分配與指標(biāo)調(diào)整的基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)各階段均相互交替反復(fù)進(jìn)行多次。計(jì)各階段均相互交替反復(fù)進(jìn)行多次。 成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院v電磁兼容電磁兼容 EMC（Electromagnetic Compatibility） v 電磁兼容性（電磁兼容性（EMC）是指設(shè)備或系統(tǒng)在其）是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中符合要求電磁環(huán)境中符合要求運(yùn)行運(yùn)行并不對(duì)其環(huán)

24、境中的并不對(duì)其環(huán)境中的任何設(shè)備產(chǎn)生無法忍受的電磁干擾的能力。任何設(shè)備產(chǎn)生無法忍受的電磁干擾的能力。 電磁兼容電磁兼容成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院v因此，因此，EMC包括兩個(gè)方面的要求：一方面包括兩個(gè)方面的要求：一方面是指設(shè)備在正常運(yùn)行過程中對(duì)所在環(huán)境產(chǎn)是指設(shè)備在正常運(yùn)行過程中對(duì)所在環(huán)境產(chǎn)生的電磁干擾不能超過一定的限值；生的電磁干擾不能超過一定的限值；(不干不干擾其它電子產(chǎn)品擾其它電子產(chǎn)品)v另一方面是指器具對(duì)所在環(huán)境中存在的電另一方面是指器具對(duì)所在環(huán)境中存在的電磁干擾具有一定程度的抗擾度，即電磁敏磁干擾具有一定程度的抗擾度，即電磁敏感性（不被其他電子產(chǎn)品干擾）。感性（不被其他電子產(chǎn)品干擾）。 成

25、都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院電磁干擾電磁干擾EMI(Electro Magnetic Interference) 所謂所謂“干擾干擾”，指設(shè)備受到干擾后性能降，指設(shè)備受到干擾后性能降低以及對(duì)設(shè)備產(chǎn)生干擾的干擾源這二層意思低以及對(duì)設(shè)備產(chǎn)生干擾的干擾源這二層意思 。，一切不希望有的東西都可稱做，一切不希望有的東西都可稱做“干擾干擾”。 其次是其次是“電磁電磁”。電荷如果靜止，稱為靜電。電荷如果靜止，稱為靜電。當(dāng)不同的電位向一致移動(dòng)時(shí)，便發(fā)生了靜電。當(dāng)不同的電位向一致移動(dòng)時(shí)，便發(fā)生了靜電放電，產(chǎn)生電流，電流周圍產(chǎn)生磁常如果電流放電，產(chǎn)生電流，電流周圍產(chǎn)生磁常如果電流的方向和大小持續(xù)不斷變化就產(chǎn)生了電磁波

26、。的方向和大小持續(xù)不斷變化就產(chǎn)生了電磁波。 成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院產(chǎn)生電磁干擾的條件1.突然變化的電壓或電流，即突然變化的電壓或電流，即dV/dt 或或 dI/dt 很大很大2.輻射天線或傳導(dǎo)導(dǎo)體輻射天線或傳導(dǎo)導(dǎo)體設(shè)計(jì)中，遇到電壓、電流的突然變化，需設(shè)計(jì)中，遇到電壓、電流的突然變化，需要考慮潛在的電磁干擾問題要考慮潛在的電磁干擾問題成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院常見干擾源雷電雷電NEMP脈沖電路脈沖電路ESD無線通信無線通信感性負(fù)載通斷感性負(fù)載通斷直流電機(jī)、變頻調(diào)速器直流電機(jī)、變頻調(diào)速器成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院電磁輻射對(duì)人體的影響電磁輻射對(duì)人體的影響v1、生物體對(duì)電磁輻射能量的吸收、生物體對(duì)

27、電磁輻射能量的吸收電離輻射和非電離輻射電離輻射和非電離輻射 電磁輻射的量子能量電磁輻射的量子能量 whf ，其中其中h 6.62 10-34JS 是是普朗克常數(shù)，普朗克常數(shù)，f f是頻率（是頻率（HzHz） f31015Hz 量子的能量可以使原子和分子電量子的能量可以使原子和分子電離離電離輻射，例如電離輻射，例如X射線輻射、射線輻射、射線輻射。射線輻射。 f31015Hz 量子的能量不能使原子和分子電量子的能量不能使原子和分子電離離非電離輻射。非電離輻射。 電磁干擾和電磁污染屬于非電離輻射電磁干擾和電磁污染屬于非電離輻射。成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院諧振吸收諧振吸收 當(dāng)輻射頻率與生物體（或某些器

28、官，例如眼當(dāng)輻射頻率與生物體（或某些器官，例如眼睛、大腦睛、大腦）的固有頻率諧振時(shí)，吸收最強(qiáng)。）的固有頻率諧振時(shí)，吸收最強(qiáng)。人體固有諧振頻率的范圍大約為人體固有諧振頻率的范圍大約為30M3000M Hz*，一般成年人的諧振吸收頻率約為，一般成年人的諧振吸收頻率約為400 MHz。成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院3、電磁輻射對(duì)人體的影響電磁輻射對(duì)人體的影響 目前，一般認(rèn)為電磁輻射對(duì)人體的影響包括三個(gè)方目前，一般認(rèn)為電磁輻射對(duì)人體的影響包括三個(gè)方面面、熱效應(yīng)、熱效應(yīng) 輻射功能密度輻射功能密度S S10mW/cm10mW/cm2 2（E E110V/m110V/m），人體），人體吸收的輻射能轉(zhuǎn)化為熱量，超

29、過人體體溫調(diào)節(jié)能力時(shí)，吸收的輻射能轉(zhuǎn)化為熱量，超過人體體溫調(diào)節(jié)能力時(shí)，會(huì)引起人體會(huì)引起人體 （或局部組織）體溫明顯升高（或局部組織）體溫明顯升高, , 或引起或引起生理功能紊亂生理功能紊亂( (人的體溫每升高一度人的體溫每升高一度, ,基礎(chǔ)代謝增加約基礎(chǔ)代謝增加約514%514%，組織中的氧的需求量增加，組織中的氧的需求量增加50100%50100%）。熱效應(yīng)）。熱效應(yīng)首先損傷人體上對(duì)熱比較敏感的器官，首先損傷人體上對(duì)熱比較敏感的器官， 例如眼睛、例如眼睛、大腦、男性生殖器等大腦、男性生殖器等。成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院v例如：眼睛的晶狀體含有較多的水分，能夠例如：眼睛的晶狀體含有較多的水分，

30、能夠吸收較多的微波能量，但血管又較少，不易吸收較多的微波能量，但血管又較少，不易帶走過量的熱。在微波照射下，可能眼的表帶走過量的熱。在微波照射下，可能眼的表層組織角膜還沒有出現(xiàn)傷害，而晶狀體已出層組織角膜還沒有出現(xiàn)傷害，而晶狀體已出現(xiàn)水腫。在大強(qiáng)度、長時(shí)間作用下會(huì)造成晶現(xiàn)水腫。在大強(qiáng)度、長時(shí)間作用下會(huì)造成晶狀體混濁狀體混濁, ,嚴(yán)重的將導(dǎo)致白內(nèi)障嚴(yán)重的將導(dǎo)致白內(nèi)障( (100mW/ 100mW/ cmcm2 2）。）。 S S10mW/cm10mW/cm2 2， 不會(huì)引起體溫明顯的升高，不會(huì)引起體溫明顯的升高，但可能使體內(nèi)局部小范圍內(nèi)出現(xiàn)顯著的能量但可能使體內(nèi)局部小范圍內(nèi)出現(xiàn)顯著的能量吸收吸收

31、( (諧振吸收諧振吸收) )，引起生理功能的障礙。，引起生理功能的障礙。成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院 、非熱效應(yīng)、非熱效應(yīng) S1mW/cm2（E61.4 V/m），長時(shí)間照射也不），長時(shí)間照射也不會(huì)引起體溫明顯的升高，但會(huì)出現(xiàn)煩躁、頭暈、疲勞、會(huì)引起體溫明顯的升高，但會(huì)出現(xiàn)煩躁、頭暈、疲勞、食欲不振、失眠、記憶力減退、脫發(fā)、白血球升高、植食欲不振、失眠、記憶力減退、脫發(fā)、白血球升高、植物神經(jīng)功能紊亂、腦電圖和心電圖的變化等癥狀物神經(jīng)功能紊亂、腦電圖和心電圖的變化等癥狀*。 這這些一般稱為電磁輻射的非熱效應(yīng)，這些癥狀在脫離輻射些一般稱為電磁輻射的非熱效應(yīng)，這些癥狀在脫離輻射源后一般是可以逐漸恢復(fù)的

32、。源后一般是可以逐漸恢復(fù)的。、三致作用（致癌、致畸、致突變作用）、三致作用（致癌、致畸、致突變作用） 這是電磁輻射的遠(yuǎn)期效應(yīng)，在國內(nèi)外已經(jīng)引起了重這是電磁輻射的遠(yuǎn)期效應(yīng)，在國內(nèi)外已經(jīng)引起了重視，但尚無一致的意見。一些研究者的實(shí)驗(yàn)表明：長時(shí)視，但尚無一致的意見。一些研究者的實(shí)驗(yàn)表明：長時(shí)間的電磁輻射可能誘發(fā)癌癥，也可能引起染色體的畸變，間的電磁輻射可能誘發(fā)癌癥，也可能引起染色體的畸變，具有致畸、致突變作用具有致畸、致突變作用*。成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院v 根據(jù)電磁波產(chǎn)生的機(jī)理不同，我們一般將電磁根據(jù)電磁波產(chǎn)生的機(jī)理不同，我們一般將電磁干擾劃分為干擾劃分為自然電磁干擾自然電磁干擾和和人為電磁干擾

33、人為電磁干擾兩種。兩種。 非人為因素產(chǎn)生的電磁波，構(gòu)成了電磁環(huán)境的一非人為因素產(chǎn)生的電磁波，構(gòu)成了電磁環(huán)境的一部分，我們把這部分電磁波所形成的電磁環(huán)境稱部分，我們把這部分電磁波所形成的電磁環(huán)境稱為自然電磁環(huán)境。在自然電磁環(huán)境中，靜電、雷為自然電磁環(huán)境。在自然電磁環(huán)境中，靜電、雷電和自然輻射是電和自然輻射是3種最重要的電磁干擾。種最重要的電磁干擾。 自然電磁環(huán)境自然電磁環(huán)境成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院v1 靜電靜電 v靜電的形成靜電的形成v如下圖所示，繞原子如下圖所示，繞原子A的原子核旋轉(zhuǎn)的電子，的原子核旋轉(zhuǎn)的電子，在外力的作用下，離開原來的原子在外力的作用下，離開原來的原子A而侵入而侵入其他的原

34、子其他的原子B。A原子因缺少電子數(shù)而呈帶原子因缺少電子數(shù)而呈帶正電現(xiàn)象，稱為陽離子，正電現(xiàn)象，稱為陽離子，B原子因增加電子原子因增加電子數(shù)而呈帶負(fù)電現(xiàn)象，稱為陰離子。當(dāng)外力數(shù)而呈帶負(fù)電現(xiàn)象，稱為陰離子。當(dāng)外力持續(xù)作用時(shí)，陽離子和陰離子的分布會(huì)變持續(xù)作用時(shí)，陽離子和陰離子的分布會(huì)變得越來越不均勻，對(duì)外將表現(xiàn)為帶電現(xiàn)象。得越來越不均勻，對(duì)外將表現(xiàn)為帶電現(xiàn)象。成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院v 當(dāng)兩個(gè)不同的物體相互接觸時(shí)，就會(huì)使得一當(dāng)兩個(gè)不同的物體相互接觸時(shí)，就會(huì)使得一個(gè)物體失去一些電子個(gè)物體失去一些電子(如電子轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體如電子轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體)而帶正電，另一個(gè)得到一些剩余電子的物體則帶而帶正電，另

35、一個(gè)得到一些剩余電子的物體則帶負(fù)電。若在分離的過程中電荷難以中和，電荷就負(fù)電。若在分離的過程中電荷難以中和，電荷就會(huì)積累使物體帶上靜電。會(huì)積累使物體帶上靜電。成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院v 所以物體與其他物體接觸后再分離，就會(huì)帶上所以物體與其他物體接觸后再分離，就會(huì)帶上靜電。在日常生活中，脫衣服產(chǎn)生的靜電也是因靜電。在日常生活中，脫衣服產(chǎn)生的靜電也是因?yàn)闉椤敖佑|分離接觸分離”而產(chǎn)生的。而產(chǎn)生的。v 常見材料的摩擦起電序列為：人體、玻璃、云常見材料的摩擦起電序列為：人體、玻璃、云母、聚酰胺、毛織品、毛皮、絲綢、鋁、紙、棉母、聚酰胺、毛織品、毛皮、絲綢、鋁、紙、棉花、鋼鐵、木頭、硬橡膠、聚脂薄膜、聚

36、乙烯、花、鋼鐵、木頭、硬橡膠、聚脂薄膜、聚乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯聚氯乙烯、聚四氟乙烯(PVC)。在這個(gè)序列表中，。在這個(gè)序列表中，兩種材料相差間隔越大，摩擦起電就越容易。但兩種材料相差間隔越大，摩擦起電就越容易。但并不是說，摩擦起電越容易，材料表面積累的靜并不是說，摩擦起電越容易，材料表面積累的靜電荷就越多。摩擦起電引起的電荷積累還有一些電荷就越多。摩擦起電引起的電荷積累還有一些其他條件的限制，比如兩種材料接近的緊密程度、其他條件的限制，比如兩種材料接近的緊密程度、分離的速率、濕度及兩材料的導(dǎo)電性等。分離的速率、濕度及兩材料的導(dǎo)電性等。 成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院 潮濕的空氣也是正負(fù)電荷中

37、和的路徑。人潮濕的空氣也是正負(fù)電荷中和的路徑。人體是良好的靜電載體，能夠通過摩擦起電體是良好的靜電載體，能夠通過摩擦起電充電到幾千伏。通過人的活動(dòng)，這些不受充電到幾千伏。通過人的活動(dòng)，這些不受歡迎的靜電荷就會(huì)被帶到一些敏感區(qū)域晃歡迎的靜電荷就會(huì)被帶到一些敏感區(qū)域晃來晃去。這些大量的靜電一旦找到合適的來晃去。這些大量的靜電一旦找到合適的放電路徑，就會(huì)產(chǎn)生放電現(xiàn)象。放電路徑，就會(huì)產(chǎn)生放電現(xiàn)象。 成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院l靜電的危害靜電的危害 靜電場(chǎng)的強(qiáng)度取決于充電物體上的電荷數(shù)量和與靜電場(chǎng)的強(qiáng)度取決于充電物體上的電荷數(shù)量和與它的電荷量不同的物體之間的距離。人體上的電它的電荷量不同的物體之間的距離

38、。人體上的電壓通常會(huì)達(dá)到壓通常會(huì)達(dá)到8kV10kV，有時(shí)電壓會(huì)更高，達(dá)，有時(shí)電壓會(huì)更高，達(dá)到到12kV15kV。許多文獻(xiàn)上稱，人體的電壓可。許多文獻(xiàn)上稱，人體的電壓可以達(dá)到以達(dá)到30kV。但這是假設(shè)身體的最小輝光放電半。但這是假設(shè)身體的最小輝光放電半徑為徑為1cm時(shí)推斷的。實(shí)際上，人體上許多部位的時(shí)推斷的。實(shí)際上，人體上許多部位的輝光放電半徑小于輝光放電半徑小于1cm，因此在通常條件下是不，因此在通常條件下是不會(huì)出現(xiàn)這么高電壓的。人體上的最高電壓應(yīng)該是會(huì)出現(xiàn)這么高電壓的。人體上的最高電壓應(yīng)該是20kV左右。左右。 成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院 靜電放電或傳導(dǎo)性瞬態(tài)表現(xiàn)出更大的敏感性。靜電放電或傳

39、導(dǎo)性瞬態(tài)表現(xiàn)出更大的敏感性。整體的性能表現(xiàn)為電子設(shè)備的性能越來越差，直整體的性能表現(xiàn)為電子設(shè)備的性能越來越差，直至完全損壞。至完全損壞。 要密切注意元件在不易察覺的放電電壓下發(fā)要密切注意元件在不易察覺的放電電壓下發(fā)生的損壞，這一點(diǎn)非常重要。人體有感覺的靜電生的損壞，這一點(diǎn)非常重要。人體有感覺的靜電放電電壓為放電電壓為3000V5000V，然而，元件發(fā)生損，然而，元件發(fā)生損壞時(shí)的電壓僅幾百伏。這勢(shì)必會(huì)對(duì)電子電路的性壞時(shí)的電壓僅幾百伏。這勢(shì)必會(huì)對(duì)電子電路的性能產(chǎn)生影響。相對(duì)于自然界的靜電來說，電子器能產(chǎn)生影響。相對(duì)于自然界的靜電來說，電子器件是非常嬌貴的，正是基于這一因素，是否采取件是非常嬌貴的，

40、正是基于這一因素，是否采取了防靜電措施是衡量電子器件質(zhì)量好壞的一個(gè)非了防靜電措施是衡量電子器件質(zhì)量好壞的一個(gè)非常重要的指標(biāo)。常重要的指標(biāo)。 成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院2 雷電雷電l雷電的形成雷電的形成 人們通常把發(fā)生閃電的云稱為雷雨云，其實(shí)有幾人們通常把發(fā)生閃電的云稱為雷雨云，其實(shí)有幾種云都與閃電有關(guān)，如層積云、雨層云、積云和種云都與閃電有關(guān)，如層積云、雨層云、積云和積雨云，最重要的是積雨云，一般專業(yè)書中講的積雨云，最重要的是積雨云，一般專業(yè)書中講的雷雨云就是指積雨云。雷雨云就是指積雨云。 云的形成過程是空氣中的水汽經(jīng)由各種原因達(dá)到云的形成過程是空氣中的水汽經(jīng)由各種原因達(dá)到飽和或過飽和狀態(tài)而發(fā)

41、生凝結(jié)的過程。使空氣中飽和或過飽和狀態(tài)而發(fā)生凝結(jié)的過程。使空氣中水汽達(dá)到飽和是形成云的一個(gè)必要條件，其主要水汽達(dá)到飽和是形成云的一個(gè)必要條件，其主要方式有：方式有：成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院 (1)水汽含量不變，空氣降溫冷卻；水汽含量不變，空氣降溫冷卻； (2) 溫度不變，增加水汽含量；溫度不變，增加水汽含量； (3) 既增加水汽含量，又降低溫度。既增加水汽含量，又降低溫度。 但對(duì)云的形成來說，降溫過程是最主要的過程。但對(duì)云的形成來說，降溫過程是最主要的過程。而降溫冷卻過程中又以上升運(yùn)動(dòng)而引起的降溫冷而降溫冷卻過程中又以上升運(yùn)動(dòng)而引起的降溫冷卻作用最為普遍。卻作用最為普遍。 積雨云是一種在強(qiáng)烈

42、垂直對(duì)流過程中形成的云。積雨云是一種在強(qiáng)烈垂直對(duì)流過程中形成的云。由于地面吸收太陽的輻射熱量遠(yuǎn)大于空氣層，所由于地面吸收太陽的輻射熱量遠(yuǎn)大于空氣層，所以白天地面溫度升高較多，夏日這種升溫更為明以白天地面溫度升高較多，夏日這種升溫更為明顯，近地面的大氣的溫度由于熱傳導(dǎo)和熱輻射也顯，近地面的大氣的溫度由于熱傳導(dǎo)和熱輻射也跟著升高，氣體溫度升高必然膨脹，密度減小，跟著升高，氣體溫度升高必然膨脹，密度減小，成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院 壓強(qiáng)也隨著降低，根據(jù)力學(xué)原理它就要上升，上壓強(qiáng)也隨著降低，根據(jù)力學(xué)原理它就要上升，上方的空氣層密度相對(duì)說來就較大，就要下沉。熱方的空氣層密度相對(duì)說來就較大，就要下沉。熱氣

43、流在上升過程中膨脹降壓，同時(shí)與高空低溫空氣流在上升過程中膨脹降壓，同時(shí)與高空低溫空氣進(jìn)行熱交換，于是上升氣團(tuán)中的水汽凝結(jié)而出氣進(jìn)行熱交換，于是上升氣團(tuán)中的水汽凝結(jié)而出現(xiàn)霧滴，就形成了云。在強(qiáng)對(duì)流過程中，云中的現(xiàn)霧滴，就形成了云。在強(qiáng)對(duì)流過程中，云中的霧滴進(jìn)一步降溫，變成過冷水滴、冰晶或雪花，霧滴進(jìn)一步降溫，變成過冷水滴、冰晶或雪花，并隨高度逐漸增多。在凍結(jié)高度并隨高度逐漸增多。在凍結(jié)高度(-10)，由于過，由于過冷水大量?jī)鼋Y(jié)而釋放潛熱，使云頂突然向上發(fā)展，冷水大量?jī)鼋Y(jié)而釋放潛熱，使云頂突然向上發(fā)展，達(dá)到對(duì)流層頂附近后，向水平方向鋪展，形成云達(dá)到對(duì)流層頂附近后，向水平方向鋪展，形成云砧，是積雨云

44、的顯著特征。砧，是積雨云的顯著特征。 成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院 積雨云形成過程中，在大氣電場(chǎng)、溫差起電效應(yīng)積雨云形成過程中，在大氣電場(chǎng)、溫差起電效應(yīng)和破碎起電效應(yīng)的同時(shí)作用下，正負(fù)電荷分別在和破碎起電效應(yīng)的同時(shí)作用下，正負(fù)電荷分別在云的不同部位積聚。當(dāng)電荷積聚到一定程度，就云的不同部位積聚。當(dāng)電荷積聚到一定程度，就會(huì)在云與云之間或云與地之間發(fā)生放電，也就是會(huì)在云與云之間或云與地之間發(fā)生放電，也就是人們平常所說的雷電。當(dāng)云層放電時(shí)，由于云中人們平常所說的雷電。當(dāng)云層放電時(shí)，由于云中的電流很強(qiáng)，通道上的空氣瞬間被燒得灼熱，溫的電流很強(qiáng)，通道上的空氣瞬間被燒得灼熱，溫度高達(dá)度高達(dá)600020000

45、，所以發(fā)出耀眼的強(qiáng)光，所以發(fā)出耀眼的強(qiáng)光，這就是閃電，而閃道上的高溫會(huì)使空氣急劇膨脹，這就是閃電，而閃道上的高溫會(huì)使空氣急劇膨脹，同時(shí)也會(huì)使水滴汽化膨脹，從而產(chǎn)生沖擊波，這同時(shí)也會(huì)使水滴汽化膨脹，從而產(chǎn)生沖擊波，這種強(qiáng)烈的沖擊波活動(dòng)形成了雷聲。種強(qiáng)烈的沖擊波活動(dòng)形成了雷聲。成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院 雷擊通常有雷擊通常有3種形式：種形式：直擊雷、感應(yīng)雷和球形雷直擊雷、感應(yīng)雷和球形雷。直擊雷直擊雷是帶電的云層與大地上某一點(diǎn)之間發(fā)生迅是帶電的云層與大地上某一點(diǎn)之間發(fā)生迅猛的放電現(xiàn)象，猛的放電現(xiàn)象，感應(yīng)雷感應(yīng)雷是當(dāng)直擊雷發(fā)生以后，云是當(dāng)直擊雷發(fā)生以后，云層帶電迅速消失，地面某些范圍由于散流電阻大，層

46、帶電迅速消失，地面某些范圍由于散流電阻大，出現(xiàn)局部高電壓，或在直擊雷放電過程中，強(qiáng)大出現(xiàn)局部高電壓，或在直擊雷放電過程中，強(qiáng)大的脈沖電流對(duì)周圍的導(dǎo)線或金屬物產(chǎn)生電磁感應(yīng)，的脈沖電流對(duì)周圍的導(dǎo)線或金屬物產(chǎn)生電磁感應(yīng)，發(fā)生高電壓而發(fā)生閃擊現(xiàn)象的二次雷，發(fā)生高電壓而發(fā)生閃擊現(xiàn)象的二次雷，球形雷球形雷比比較多見于山區(qū)，其登堂入室的報(bào)道常見于報(bào)端。較多見于山區(qū)，其登堂入室的報(bào)道常見于報(bào)端。 成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院l雷電的破壞作用雷電的破壞作用 雷電以其巨大的破壞力給人類社會(huì)帶來了慘重的雷電以其巨大的破壞力給人類社會(huì)帶來了慘重的災(zāi)難。雷電具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：沖擊電流非常大，災(zāi)難。雷電具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：沖

47、擊電流非常大，其電流高達(dá)幾萬至幾十萬安培。持續(xù)時(shí)間短，一其電流高達(dá)幾萬至幾十萬安培。持續(xù)時(shí)間短，一般雷擊分為般雷擊分為3個(gè)階段，即先導(dǎo)放電、主放電和余個(gè)階段，即先導(dǎo)放電、主放電和余光放電，整個(gè)過程一般不會(huì)超過光放電，整個(gè)過程一般不會(huì)超過60s。雷電流變。雷電流變化梯度大，有的可達(dá)化梯度大，有的可達(dá)10KA/s。沖擊電壓高，強(qiáng)。沖擊電壓高，強(qiáng)大的電流產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，其感應(yīng)電壓可高達(dá)上億大的電流產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，其感應(yīng)電壓可高達(dá)上億伏。伏。 雷電危害可分成直擊雷、感應(yīng)雷和浪涌雷電危害可分成直擊雷、感應(yīng)雷和浪涌3種。 成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院 在雷暴活動(dòng)區(qū)域內(nèi)，雷云直接通過人體、建筑物在雷暴活動(dòng)區(qū)域內(nèi)，

48、雷云直接通過人體、建筑物或設(shè)備等對(duì)地放電所產(chǎn)生的電擊現(xiàn)象，稱為或設(shè)備等對(duì)地放電所產(chǎn)生的電擊現(xiàn)象，稱為直接直接雷擊雷擊。此時(shí)雷電的主要破壞力在于電流特性而不。此時(shí)雷電的主要破壞力在于電流特性而不在于放電產(chǎn)生的高電位。雷電擊中人體、建筑物在于放電產(chǎn)生的高電位。雷電擊中人體、建筑物或設(shè)備時(shí)，強(qiáng)大的雷電流轉(zhuǎn)變成熱能。在雷電流或設(shè)備時(shí)，強(qiáng)大的雷電流轉(zhuǎn)變成熱能。在雷電流流過的通道上，物體水分受熱汽化而劇烈膨脹，流過的通道上，物體水分受熱汽化而劇烈膨脹，產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊性機(jī)械力。產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊性機(jī)械力。 感應(yīng)雷的破壞也稱為二次破壞。雷電流變化梯度感應(yīng)雷的破壞也稱為二次破壞。雷電流變化梯度很大，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的很大

49、，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的交變磁場(chǎng)交變磁場(chǎng)，使得周圍的金屬，使得周圍的金屬構(gòu)件產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種電流可能向周圍物體放構(gòu)件產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種電流可能向周圍物體放電，如附近有可燃物就會(huì)引發(fā)火災(zāi)和爆炸，而感電，如附近有可燃物就會(huì)引發(fā)火災(zāi)和爆炸，而感應(yīng)到正在聯(lián)機(jī)的導(dǎo)線上就會(huì)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生強(qiáng)烈的破應(yīng)到正在聯(lián)機(jī)的導(dǎo)線上就會(huì)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生強(qiáng)烈的破壞性。壞性。成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院 感應(yīng)雷主要有兩種：靜電感應(yīng)雷和電磁感應(yīng)雷。感應(yīng)雷主要有兩種：靜電感應(yīng)雷和電磁感應(yīng)雷。 靜電感應(yīng)雷：靜電感應(yīng)雷：帶有大量負(fù)電荷的雷云所產(chǎn)生的電帶有大量負(fù)電荷的雷云所產(chǎn)生的電場(chǎng)場(chǎng)E將會(huì)在架空明線上感生出被電場(chǎng)束縛的正電將會(huì)在架空明線上感生出被電場(chǎng)束縛

50、的正電荷。當(dāng)雷云對(duì)地放電或?qū)υ崎g放電時(shí)，云層中的荷。當(dāng)雷云對(duì)地放電或?qū)υ崎g放電時(shí)，云層中的負(fù)電荷在一瞬間消失了負(fù)電荷在一瞬間消失了(嚴(yán)格說是大大減弱嚴(yán)格說是大大減弱)，于，于是在線路上感應(yīng)出的這些被束縛的正電荷也就在是在線路上感應(yīng)出的這些被束縛的正電荷也就在一瞬間失去了束縛，在電勢(shì)能的作用下，這些正一瞬間失去了束縛，在電勢(shì)能的作用下，這些正電荷將沿著線路產(chǎn)生大電流沖擊，從而對(duì)電器設(shè)電荷將沿著線路產(chǎn)生大電流沖擊，從而對(duì)電器設(shè)備產(chǎn)生不同程度的影響。備產(chǎn)生不同程度的影響。 成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院 電磁感應(yīng)雷電磁感應(yīng)雷：雷擊發(fā)生在供電線路附近，或擊在：雷擊發(fā)生在供電線路附近，或擊在避雷針上會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)

51、大的交變電磁場(chǎng)，此交變電磁避雷針上會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的交變電磁場(chǎng)，此交變電磁場(chǎng)的能量將感應(yīng)于線路并最終作用到設(shè)備上場(chǎng)的能量將感應(yīng)于線路并最終作用到設(shè)備上(由于由于避雷針的存在，建筑物上落雷機(jī)會(huì)反倒增加，內(nèi)避雷針的存在，建筑物上落雷機(jī)會(huì)反倒增加，內(nèi)部設(shè)備遭感應(yīng)雷危害的機(jī)會(huì)和程度一般來說是增部設(shè)備遭感應(yīng)雷危害的機(jī)會(huì)和程度一般來說是增加了加了)，對(duì)用電設(shè)備造成極大危害。，對(duì)用電設(shè)備造成極大危害。 最常見的電子設(shè)備危害不是由于直接雷擊引起的，最常見的電子設(shè)備危害不是由于直接雷擊引起的，而是由于雷擊發(fā)生時(shí)在電源和通信線路中感應(yīng)的而是由于雷擊發(fā)生時(shí)在電源和通信線路中感應(yīng)的電流浪涌電流浪涌引起的。浪涌電壓可以從電源

52、線或信號(hào)引起的。浪涌電壓可以從電源線或信號(hào)線等途徑竄入電腦設(shè)備線等途徑竄入電腦設(shè)備.成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院 3 自然輻射自然輻射 自然輻射干擾源的種類非常多，主要有電子噪聲、自然輻射干擾源的種類非常多，主要有電子噪聲、大地表面磁場(chǎng)、大地磁層、大地表面的電場(chǎng)、大大地表面磁場(chǎng)、大地磁層、大地表面的電場(chǎng)、大地內(nèi)部的電場(chǎng)、大氣中的電流電場(chǎng)、閃電和雷暴地內(nèi)部的電場(chǎng)、大氣中的電流電場(chǎng)、閃電和雷暴的電場(chǎng)、太陽無線電輻射和銀河系無線電輻射等。的電場(chǎng)、太陽無線電輻射和銀河系無線電輻射等。 電子噪聲主要來自設(shè)備內(nèi)部的元器件，是決定接電子噪聲主要來自設(shè)備內(nèi)部的元器件，是決定接收機(jī)噪聲系數(shù)的重要因素。常見的電子噪

53、聲源包收機(jī)噪聲系數(shù)的重要因素。常見的電子噪聲源包括熱噪聲、散彈噪聲、分配噪聲、括熱噪聲、散彈噪聲、分配噪聲、l/f噪聲和天線噪聲和天線噪聲等。熱噪聲具有極寬的頻譜，能量隨溫度而噪聲等。熱噪聲具有極寬的頻譜，能量隨溫度而變化，溫度越低，噪聲越小。變化，溫度越低，噪聲越小。 成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院 大氣中的電荷在電場(chǎng)作用下沿電場(chǎng)方向移動(dòng)，大氣中的電荷在電場(chǎng)作用下沿電場(chǎng)方向移動(dòng)，形成一個(gè)恒定的電流流入大地，從而把正電荷輸送形成一個(gè)恒定的電流流入大地，從而把正電荷輸送到大地上。對(duì)整個(gè)地球來說可產(chǎn)生到大地上。對(duì)整個(gè)地球來說可產(chǎn)生1.5kA數(shù)量級(jí)的數(shù)量級(jí)的電流，因此地球很像一個(gè)巨大的發(fā)電機(jī)。電流，因此

54、地球很像一個(gè)巨大的發(fā)電機(jī)。 宇宙噪聲主要來自太陽輻射和銀河系無線電輻宇宙噪聲主要來自太陽輻射和銀河系無線電輻射。太陽輻射可分為熱輻射和非熱輻射兩類，熱輻射。太陽輻射可分為熱輻射和非熱輻射兩類，熱輻射頻譜從十幾兆赫到射頻譜從十幾兆赫到30GHz，在太陽黑子劇烈活動(dòng)，在太陽黑子劇烈活動(dòng)期的輻射強(qiáng)度比靜止期大期的輻射強(qiáng)度比靜止期大60dB。銀河系無線電輻。銀河系無線電輻射頻率在射頻率在150MHz200MHz頻段內(nèi)。因此宇宙噪聲頻段內(nèi)。因此宇宙噪聲在在20MHz500MHz頻率范圍內(nèi)影響相當(dāng)明顯。頻率范圍內(nèi)影響相當(dāng)明顯。成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院1 輻射干擾源輻射干擾源 雷達(dá)系統(tǒng)、電視和廣播發(fā)射系統(tǒng)

55、、射頻感應(yīng)及雷達(dá)系統(tǒng)、電視和廣播發(fā)射系統(tǒng)、射頻感應(yīng)及介質(zhì)加熱設(shè)備、射頻及微波醫(yī)療設(shè)備、各種電加介質(zhì)加熱設(shè)備、射頻及微波醫(yī)療設(shè)備、各種電加工設(shè)備、通信發(fā)射臺(tái)站、衛(wèi)星地球通信站、大型工設(shè)備、通信發(fā)射臺(tái)站、衛(wèi)星地球通信站、大型電力發(fā)電站、輸變電設(shè)備、高壓及超高壓輸電線、電力發(fā)電站、輸變電設(shè)備、高壓及超高壓輸電線、地鐵列車及電氣火車以及大多數(shù)家用電器等都是地鐵列車及電氣火車以及大多數(shù)家用電器等都是可以產(chǎn)生各種形式、不同頻率、不同強(qiáng)度的電磁可以產(chǎn)生各種形式、不同頻率、不同強(qiáng)度的電磁輻射源。輻射源。 人工電磁干擾人工電磁干擾成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院 常見的常見的信息輻射干擾源信息輻射干擾源有發(fā)送設(shè)備、本

56、地振蕩器、非有發(fā)送設(shè)備、本地振蕩器、非線性器件和核爆脈沖等。線性器件和核爆脈沖等。 1. 發(fā)送設(shè)備發(fā)送設(shè)備: 發(fā)送設(shè)備通過發(fā)送天線輻射出去，有發(fā)送設(shè)備通過發(fā)送天線輻射出去，有時(shí)通過編織屏蔽層和通風(fēng)管道輻射出去，通過連接時(shí)通過編織屏蔽層和通風(fēng)管道輻射出去，通過連接電纜向外輻射。電纜向外輻射。 雷達(dá)系統(tǒng)、電視和廣播發(fā)射系統(tǒng)、射頻感應(yīng)及介雷達(dá)系統(tǒng)、電視和廣播發(fā)射系統(tǒng)、射頻感應(yīng)及介質(zhì)加熱設(shè)備、射頻及微波醫(yī)療設(shè)備、各種電加工設(shè)質(zhì)加熱設(shè)備、射頻及微波醫(yī)療設(shè)備、各種電加工設(shè)備、通信發(fā)射臺(tái)站、衛(wèi)星地球通信站、大型電力發(fā)備、通信發(fā)射臺(tái)站、衛(wèi)星地球通信站、大型電力發(fā)電站、輸變電設(shè)備、高壓及超高壓輸電線、地鐵列電站

57、、輸變電設(shè)備、高壓及超高壓輸電線、地鐵列車及電氣火車以及大多數(shù)家用電器等都是可以產(chǎn)生車及電氣火車以及大多數(shù)家用電器等都是可以產(chǎn)生各種形式、不同頻率、不同強(qiáng)度的電磁輻射源。各種形式、不同頻率、不同強(qiáng)度的電磁輻射源。 成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院 2. 本地振蕩器本地振蕩器 在多數(shù)設(shè)備中，主要的發(fā)射源是在多數(shù)設(shè)備中，主要的發(fā)射源是印制電路板印制電路板(PCB)上電路上電路(時(shí)鐘、視頻和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器，及其他時(shí)鐘、視頻和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器，及其他振蕩器振蕩器)中流動(dòng)的電流。中流動(dòng)的電流。 在大多數(shù)情況下，這些由本地設(shè)備的振蕩電路在大多數(shù)情況下，這些由本地設(shè)備的振蕩電路產(chǎn)生的輻射干擾的總功率往往不是太大。但因?yàn)楫a(chǎn)生

58、的輻射干擾的總功率往往不是太大。但因?yàn)檫@些干擾源距離較短，且與被干擾者處于相同的這些干擾源距離較短，且與被干擾者處于相同的電磁環(huán)境，它們的影響往往不容忽視。在電子設(shè)電磁環(huán)境，它們的影響往往不容忽視。在電子設(shè)備的設(shè)計(jì)與施工過程中，人們一般比較重視外來備的設(shè)計(jì)與施工過程中，人們一般比較重視外來的電磁干擾對(duì)設(shè)備工作的影響，采取的措施也比的電磁干擾對(duì)設(shè)備工作的影響，采取的措施也比較得當(dāng)，但對(duì)本設(shè)備內(nèi)部的干擾源往往重視不夠較得當(dāng)，但對(duì)本設(shè)備內(nèi)部的干擾源往往重視不夠。成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院 3. 設(shè)備功能非線性產(chǎn)生的輻射設(shè)備功能非線性產(chǎn)生的輻射 所謂設(shè)備功能非線性所產(chǎn)生的輻射干擾，指所謂設(shè)備功能非線性

59、所產(chǎn)生的輻射干擾，指的是電路中器件工作在非線性狀態(tài)時(shí)所產(chǎn)生的干的是電路中器件工作在非線性狀態(tài)時(shí)所產(chǎn)生的干擾。如丙類放大器、檢波器、混頻器等都工作在擾。如丙類放大器、檢波器、混頻器等都工作在器件的非線性狀態(tài)，它們的輸出端將產(chǎn)生不希望器件的非線性狀態(tài)，它們的輸出端將產(chǎn)生不希望有的有的諧波分量諧波分量和互調(diào)產(chǎn)物。這些諧波分量和互調(diào)和互調(diào)產(chǎn)物。這些諧波分量和互調(diào)產(chǎn)物在電路中傳導(dǎo)后，當(dāng)輻射條件具備時(shí)，將以產(chǎn)物在電路中傳導(dǎo)后，當(dāng)輻射條件具備時(shí)，將以電磁波的形式向空中輻射。電磁波的形式向空中輻射。成都理工大學(xué) 信息工程學(xué)院 4. 核電磁脈沖輻射核電磁脈沖輻射 核電磁脈沖輻射是能量很大的一種特殊的輻核電磁脈沖

60、輻射是能量很大的一種特殊的輻射干擾源。爆炸核武器時(shí)，核輻射與周圍環(huán)境相射干擾源。爆炸核武器時(shí)，核輻射與周圍環(huán)境相互作用，使帶電粒子強(qiáng)烈運(yùn)動(dòng)，由此產(chǎn)生核電磁互作用，使帶電粒子強(qiáng)烈運(yùn)動(dòng)，由此產(chǎn)生核電磁脈沖。這種強(qiáng)脈沖的突出特點(diǎn)是：脈沖上升時(shí)間脈沖。這種強(qiáng)脈沖的突出特點(diǎn)是：脈沖上升時(shí)間極短，僅有極短，僅有l(wèi)0ns左右；頻譜極寬，由超長波到微左右；頻譜極寬，由超長波到微波波段的低端；脈沖的場(chǎng)強(qiáng)極強(qiáng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為波波段的低端；脈沖的場(chǎng)強(qiáng)極強(qiáng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為10V/m，磁場(chǎng)強(qiáng)度為，磁場(chǎng)強(qiáng)度為100A/m；脈沖釋放的能量極；脈沖釋放的能量極大，可為大，可為4109J。這樣強(qiáng)大的核電磁脈沖所產(chǎn)。這樣強(qiáng)大的核電磁脈沖