论文部分内容阅读
摘要：近年来，随着科学技术和电子信息产业的迅速发展，电子设备在国防、工业、农业、商业、科研和民用等方面的应用种类越来越多。工作中，对电子设备可靠性的设计研究，主要是在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力，所以可靠性是产品质量的时间指标，是产品性能能否在实际使用中得到充分发挥的关键之一。基于此，本文将着重分析探讨电子设备可靠性设计要点。
关键词：电子设备；设计；可靠性
1、电子设备可靠性设计的必要性
第一，可靠性是整个电子设备使用寿命周期的必要存在因素。不论是设备的设计方面，还是设备的安装、使用以及维修过程中都离不开可靠性。现在面临的最大挑战就是重视电子设备的可靠性设计。电子设备的可靠性衡量标准主要体现在设计过程中，所有的固有标准都是为可靠性设计提供有力条件的。如果未把电子设备的可靠性设计提到重要日程上来，就有可能影响产品的质量及销售量。另一方面，现在科技技术发展日新月异，电子设备逐步向智能化，多功能化方向发展。由于电子设备功能不断提高，就要求设计者在元器件的选择上科学实用，以确保电子设备的可靠性。
2、影响电子设备可靠性的因素分析
2.1、机械条件影响
具体来讲，机械条件就是指电子设备在使用过程中，因不同运载工具所受到的冲击、振动等机械作用。对设备的影响通常表现为元器件损坏失效、结构件变形以及金属件的破坏。
2.2、气候条件影响
一般而言，气候条件涵盖了气压、温度、日照、大气污染等要素，对电子设备所产生的影响通常表现为导致电气性能降低、损坏结构、器件不灵活，严重的话，还会致使电子设备无法正常工作。
2.3、生产条件影响
通常情况下，电子设备在成功研制后都需要应用到生产活动中的。生产条件包括生产厂的设备状况、生产能力、生产技术、生产管理水平等，倘若要促使生产设备要顺利进行投产，符合生产条件各方面的要求是很有必要的，这样才能够更好地投入到生产活动中。
2.4、电磁干扰影响
众所周知，电子设备在工作过程中，周围不可避免地受到各种电磁波的影响，从而就会干扰到设备内部或者外部。受电磁干扰，就会导致电子设备噪声不断加大，无法确保设备稳定地工作，甚至无法保证安全地工作。
3、电子设备可靠性设计要点
3.1、耐环境设计
1）室内环境。电子设备在室内环境变化过程中，也能够正常工作，这样才能具有相应的可靠性。对于室内环境变化，是指在室内环境里面，可能有其他的电子设备。而不管在任何时候，两种或两种以上电子设备都同时工作的时候，任何一个电子设备都能够抵抗其他电子设备产生的电磁干扰，同时还能有效的降低自身产生的电磁干扰。
2）室外环境。电子设备处于室外时，所承受的环境比室内环境恶劣很多，要保证能够适应室外环境工作，也要求电子设备具有可靠性，这样才能稳定工作。在室外，电子设备需要经受天气变化产生的影响，如太阳的照射、雨水的冲刷。为了有效的降低外界环境损害，在设计的时候可以使用防水防晒的密封接插件，同时对于电子设备本身也需要采用防水等特殊材质进行设计。电子设备在使用的过程中，都需要设计散热口，外露环境如果沙尘比较多时，就需要对散热口做好特殊保护，以提高防尘保护，避免灰尘等对设备产生影响。对于不同环境下使用的电子设备，应该根据具体环境进行特殊设计，这样才能有效的提高电子设备适应环境变化的能力，提高使用的可靠性。
3.2、电子兼容设计
系统的电磁兼容性指的是系统中各电气及电子系统、分系统、仪器设备以及元件等，在执行任务过程中所遇到的所有电磁环境中，不降低性能、参数在允许的范围内，还可以进行有效有序地工作的性育；电磁干扰主要来自于功能干扰源、非功能干扰源以自然干扰源这三类。根据传播途径可将其分为传导干扰源与辐射干扰源两类；根据频带则可将其分为窄频带干扰与宽频带干扰两类；为了使系统具备电磁兼容性，那么在总体设计过程中就要使以下几个问题得到良好的解决：频率与频谱、信号电平以及阻抗的选择；恰当的布置仪器与电路。在设计电磁兼容中的许多环节需要采取相应的措施，如：接地、屏蔽、滤波、仪器电路与结构设计以及防静电等。电磁兼容性的测试与验证也是最后一个必不可少的环节。
3.3、热设计
热设计的主要目的是为了能够让电子设备承受外界环境的能力得到保证，让它能够最大程度的把电子设备运行所产生的热量散发出去。在具体的设计过程中应该要根据设备的实际情况，先设计出和实际设备比较相似的模型，然后对所有的模型进行热计算，计算出来的结果应该要满足工程应用所允许的误差范围。在测量试制造出来的电子设备温度，在测量之后把测量的实际结果和计算结果进行对比，采取相应的措施来进行改正和调整，让机箱的热设计能够有效的满足预期的效果。如果是采用密封机箱，就能够起到很好的电磁屏蔽和防尘的作用，所以就有必要对密封机箱的温升推算进行探讨。在安装电子设备的过程中，和基座的接触面积不大，所以如果是依靠基座来进行传导散热，散热量就会比较小，主要就是辐射和对流的散热，在工程上他们散发的热量可以采用下面这个方式来进行计算：
密封机箱在自然散热的过程中散热量主要取决于机箱的表面积，如果要想让机箱的温升保持在一定的范围内，同时机箱表面积是确定的，它所散发出来的热量就是有一定的范围的，如果超过了这个范围就需要选择通风机箱或者是其他一些方式来进行散热。
3.4、减震设计
第一，通过降低振源的强度来进行减震设计。对于高速运转的电子设备，为了有效保证它的动平衡，可以通过减少不平衡位置产生的激振动，从而达到减震的能力；对于舰载天线，可以把它的迎风面积进行优化设计，减少面积大小，从而减少风载减小激振；在电子设备中的雷达，在转动的时候会和相关器件如轴承产生摩擦生成激振，要有效的进行减震设计，这就需要配置高精度的轴承，从而减少摩擦。第二，通过对减振体进行消振来进行减震设计。对于振源体产生的激振抑制效果不好或者是无法完成时，可以对减振体进行特殊设计，从而有效的完成消振。如在减震体上安装特殊装置一弹簧减震器，让它能有效的和减振体进行相互作用吸收振源体产生的动能，减少振源体的振动强度。
总言之，当今时代，消费者对电子设备的要求也逐渐提高，因此，提高电子设备的可靠性和质量是非常有必要的，最行之有效的办法就是提高电子设备的可靠性设计。因此，在以后的电子设备可靠性设计过程中，我们要切实考虑各因素，不断优化技术水平，以提升整体设计有效性，促进电子设备行业的快速发展。
参考文献
[1]成功.电子设备可靠性分析与软件开发[D].西北工业大学，2003.
[2]车永明.现代电子设备的可靠性设计技术[J].电子产品可靠性与环境试验，2003，06：24-29.
[3]刘芳芳，黄会雄.电子设备可靠性设计方法研究[J].电子测试，2007，Z1：99-102.
关键词：电子设备；设计；可靠性
1、电子设备可靠性设计的必要性
第一，可靠性是整个电子设备使用寿命周期的必要存在因素。不论是设备的设计方面，还是设备的安装、使用以及维修过程中都离不开可靠性。现在面临的最大挑战就是重视电子设备的可靠性设计。电子设备的可靠性衡量标准主要体现在设计过程中，所有的固有标准都是为可靠性设计提供有力条件的。如果未把电子设备的可靠性设计提到重要日程上来，就有可能影响产品的质量及销售量。另一方面，现在科技技术发展日新月异，电子设备逐步向智能化，多功能化方向发展。由于电子设备功能不断提高，就要求设计者在元器件的选择上科学实用，以确保电子设备的可靠性。
2、影响电子设备可靠性的因素分析
2.1、机械条件影响
具体来讲，机械条件就是指电子设备在使用过程中，因不同运载工具所受到的冲击、振动等机械作用。对设备的影响通常表现为元器件损坏失效、结构件变形以及金属件的破坏。
2.2、气候条件影响
一般而言，气候条件涵盖了气压、温度、日照、大气污染等要素，对电子设备所产生的影响通常表现为导致电气性能降低、损坏结构、器件不灵活，严重的话，还会致使电子设备无法正常工作。
2.3、生产条件影响
通常情况下，电子设备在成功研制后都需要应用到生产活动中的。生产条件包括生产厂的设备状况、生产能力、生产技术、生产管理水平等，倘若要促使生产设备要顺利进行投产，符合生产条件各方面的要求是很有必要的，这样才能够更好地投入到生产活动中。
2.4、电磁干扰影响
众所周知，电子设备在工作过程中，周围不可避免地受到各种电磁波的影响，从而就会干扰到设备内部或者外部。受电磁干扰，就会导致电子设备噪声不断加大，无法确保设备稳定地工作，甚至无法保证安全地工作。
3、电子设备可靠性设计要点
3.1、耐环境设计
1）室内环境。电子设备在室内环境变化过程中，也能够正常工作，这样才能具有相应的可靠性。对于室内环境变化，是指在室内环境里面，可能有其他的电子设备。而不管在任何时候，两种或两种以上电子设备都同时工作的时候，任何一个电子设备都能够抵抗其他电子设备产生的电磁干扰，同时还能有效的降低自身产生的电磁干扰。
2）室外环境。电子设备处于室外时，所承受的环境比室内环境恶劣很多，要保证能够适应室外环境工作，也要求电子设备具有可靠性，这样才能稳定工作。在室外，电子设备需要经受天气变化产生的影响，如太阳的照射、雨水的冲刷。为了有效的降低外界环境损害，在设计的时候可以使用防水防晒的密封接插件，同时对于电子设备本身也需要采用防水等特殊材质进行设计。电子设备在使用的过程中，都需要设计散热口，外露环境如果沙尘比较多时，就需要对散热口做好特殊保护，以提高防尘保护，避免灰尘等对设备产生影响。对于不同环境下使用的电子设备，应该根据具体环境进行特殊设计，这样才能有效的提高电子设备适应环境变化的能力，提高使用的可靠性。
3.2、电子兼容设计
系统的电磁兼容性指的是系统中各电气及电子系统、分系统、仪器设备以及元件等，在执行任务过程中所遇到的所有电磁环境中，不降低性能、参数在允许的范围内，还可以进行有效有序地工作的性育；电磁干扰主要来自于功能干扰源、非功能干扰源以自然干扰源这三类。根据传播途径可将其分为传导干扰源与辐射干扰源两类；根据频带则可将其分为窄频带干扰与宽频带干扰两类；为了使系统具备电磁兼容性，那么在总体设计过程中就要使以下几个问题得到良好的解决：频率与频谱、信号电平以及阻抗的选择；恰当的布置仪器与电路。在设计电磁兼容中的许多环节需要采取相应的措施，如：接地、屏蔽、滤波、仪器电路与结构设计以及防静电等。电磁兼容性的测试与验证也是最后一个必不可少的环节。
3.3、热设计
热设计的主要目的是为了能够让电子设备承受外界环境的能力得到保证，让它能够最大程度的把电子设备运行所产生的热量散发出去。在具体的设计过程中应该要根据设备的实际情况，先设计出和实际设备比较相似的模型，然后对所有的模型进行热计算，计算出来的结果应该要满足工程应用所允许的误差范围。在测量试制造出来的电子设备温度，在测量之后把测量的实际结果和计算结果进行对比，采取相应的措施来进行改正和调整，让机箱的热设计能够有效的满足预期的效果。如果是采用密封机箱，就能够起到很好的电磁屏蔽和防尘的作用，所以就有必要对密封机箱的温升推算进行探讨。在安装电子设备的过程中，和基座的接触面积不大，所以如果是依靠基座来进行传导散热，散热量就会比较小，主要就是辐射和对流的散热，在工程上他们散发的热量可以采用下面这个方式来进行计算：
密封机箱在自然散热的过程中散热量主要取决于机箱的表面积，如果要想让机箱的温升保持在一定的范围内，同时机箱表面积是确定的，它所散发出来的热量就是有一定的范围的，如果超过了这个范围就需要选择通风机箱或者是其他一些方式来进行散热。
3.4、减震设计
第一，通过降低振源的强度来进行减震设计。对于高速运转的电子设备，为了有效保证它的动平衡，可以通过减少不平衡位置产生的激振动，从而达到减震的能力；对于舰载天线，可以把它的迎风面积进行优化设计，减少面积大小，从而减少风载减小激振；在电子设备中的雷达，在转动的时候会和相关器件如轴承产生摩擦生成激振，要有效的进行减震设计，这就需要配置高精度的轴承，从而减少摩擦。第二，通过对减振体进行消振来进行减震设计。对于振源体产生的激振抑制效果不好或者是无法完成时，可以对减振体进行特殊设计，从而有效的完成消振。如在减震体上安装特殊装置一弹簧减震器，让它能有效的和减振体进行相互作用吸收振源体产生的动能，减少振源体的振动强度。
总言之，当今时代，消费者对电子设备的要求也逐渐提高，因此，提高电子设备的可靠性和质量是非常有必要的，最行之有效的办法就是提高电子设备的可靠性设计。因此，在以后的电子设备可靠性设计过程中，我们要切实考虑各因素，不断优化技术水平，以提升整体设计有效性，促进电子设备行业的快速发展。
参考文献
[1]成功.电子设备可靠性分析与软件开发[D].西北工业大学，2003.
[2]车永明.现代电子设备的可靠性设计技术[J].电子产品可靠性与环境试验，2003，06：24-29.
[3]刘芳芳，黄会雄.电子设备可靠性设计方法研究[J].电子测试，2007，Z1：99-102.