仪器与系统可靠性 9787111400127 机械工业出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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康瑞清 著

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出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111400127

商品编码：29902945063

包装：平装

出版时间：2013-01-01

基本信息

书名：仪器与系统可靠性

定价：26.00元

作者：康瑞清

出版社：机械工业出版社

出版日期：2013-01-01

ISBN：9787111400127

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.381kg

编辑推荐

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内容提要

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　　本书主要论述了与电子系统相关的可靠性设计基础，可靠性建模、预计与分配方法，电子仪器中常用电路的故障树分析方法，故障模式影响及危害性分析方法，以及可靠性试验方法，着重对电子系统的可靠性设计方法进行了阐述。本书是作者在总结多年教学经验的基础上撰写而成的。书中强调了基本理论的系统性与工程实用性的结合，突出理论联系实际的内容，并提出了一些实际的电子系统可靠性案例。
　　本书可用作高等院校电子类专业本科生教材，也可供广大从事可靠性工程工作的工程技术人员和相关企业管理人员参考。

目录

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前言

第1章可靠性设计基础

1.1概述

1.2可靠性的基本概念

1.3可靠性特征量

1.3.1可靠度与不可靠度

1.3.2失效率

1.3.3可靠度函数的一般表达式

1.3.4故障前平均工作时间

1.3.5平均故障间隔时间

1.4可靠性寿命分布

1.4.1指数分布

1.4.2威布尔分布

1.4.3正态分布和对数正态分布

1.4.4不同分布中可靠性特征量的选取原则

1.5习题

第2章可靠性模型

2.1可靠性框图

2.2模型的建立

2.3几种典型结构的可靠性模型

2.3.1串联结构

2.3.2并联结构

2.3.3K/N结构

2.4三态系统的可靠性模型

2.4.1三态系统的概念

2.4.2串联结构

2.4.3并联结构

2.5习题

第3章可靠性预计与分配

3.1可靠性预计

3.1.1元器件的可靠性预计

3.1.2系统的可靠性预计

3.2可靠性分配

3.2.1指数分布的情况

3.2.2等分配法

3.2.3再分配法

3.2.4AGREE分配法

3.2.5拉格朗日乘子法

3.3可靠性分配案例

3.4习题

第4章故障模式影响及危害性分析

4.1基本术语

4.2故障模式影响分析

4.2.1故障影响分析

4.2.2电子元器件的故障模式、失效机理和故障分析

4.2.3故障检测方法分析

4.2.4补偿措施分析

4.2.5故障模式影响分析的实施

4.3危害性分析

4.3.1定性分析法

4.3.2定量分析法

4.3.3绘制危害性矩阵

4.4故障模式影响和危害性分析结果

4.4.1FMECA分析程序

4.4.2FMECA报告

4.5FMECA案例

第5章故障树分析

5.1故障树概念

5.2故障树常用事件及其符号

5.2.1故障树的事件符号

5.2.2故障树的逻辑门符号

5.3故障树的建立

5.3.1原始故障树的建造

5.3.2故障树的规范化

5.3.3故障树的简化和模块分解

5.4故障树定性分析

5.4.1求小割集的方法

5.4.2定性评定故障树中的底事件

5.5故障树定量分析

5.5.1利用结构函数计算事件发生的概率

5.5.2求顶事件发生概率的近似值

5.5.3故障树的数学描述

5.6重要度分析

5.6.1概率重要度

5.6.2关键重要度

5.6.3结构重要度

5.7故障树分析报告的主要内容

5.8故障树分析案例

5.9习题

第6章电子系统的可靠性

6.1电子元器件的可靠性

6.2不同元器件的失效机理

6.2.1电阻

6.2.2电容

6.2.3电感

6.2.4继电器

6.2.5半导体器件

6.2.6集成电路

6.3元器件的正确使用

6.3.1分立半导体器件的使用

6.3.2固定电阻和电位器

6.3.3电容的选用

6.3.4集成芯片的选择

6.4潜在电路分析

6.4.1潜在分析类型

6.4.2网络树的构造

6.4.3潜电路设计规则

6.4.4案例研究

6.5降额设计

6.5.1降额的目的

6.5.2降额方法的使用

6.6可靠的电路设计

6.6.1设计简化

6.6.2采用标准部件和电路

6.6.3瞬态和过应力保护

6.7电路的容差分析

6.7.1产生容差问题的原因

6.7.2容差设计及分析方法

6.8热设计

6.8.1热设计的一般过程

6.8.2常用冷却方法及选择

6.8.3元器件的部件与安装

6.8.4印制电路板的热设计

6.9习题

第7章可靠性试验

7.1可靠性试验的分类

7.2环境应力筛选试验

7.3可靠性增长试验

7.3.1可靠性增长试验的方式

7.3.2可靠性增长模型

7.4可靠性鉴定试验

7.5可靠性验收试验

7.5.1可靠性验收方案的确定

7.5.2可靠性试验的数据分析与处理

7.6习题

参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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仪器与系统可靠性：稳健性、安全性的基石 在现代科技飞速发展的浪潮中，仪器与系统的可靠性已不再仅仅是工程领域的关注焦点，而是渗透到国民经济、国家安全乃至日常生活方方面面的核心要素。从精密医疗设备到庞大复杂的航天系统，从工业自动化生产线到交通运输网络，任何一个环节的失误都可能带来灾难性的后果。因此，深入理解和掌握仪器与系统的可靠性理论与实践，对于确保其安全、高效、持续运行至关重要。 本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角，探讨仪器与系统在设计、制造、运行和维护等各个生命周期阶段所面临的可靠性挑战，并系统性地介绍解决这些挑战的理论方法、工程技术和管理策略。我们不只是关注“仪器”和“系统”这两个字面意义上的组成部分，更着眼于它们作为一个整体所展现出的复杂行为及其对外界环境的响应能力。 第一部分：可靠性理论基石的构建 可靠性工程的核心在于量化和预测。本部分将从最基本的概念入手，为读者奠定坚实的理论基础。 可靠性的定义与度量： 我们将首先清晰界定“可靠性”的内涵，它不仅仅是“不出故障”，更包含性能的稳定性和时间的持续性。接着，我们将介绍各种关键的可靠性度量指标，如平均故障间隔时间（MTBF）、平均修复时间（MTTR）、失效概率、可靠度函数、失效率函数等。这些指标将是后续分析和评估的量化依据，我们将详细阐述它们的物理意义、计算方法及其在不同场景下的适用性。 失效的本质与机理： 理解失效是提升可靠性的前提。本部分将深入剖析各种典型的失效模式和失效机理，包括但不限于磨损、疲劳、腐蚀、过载、环境影响（如温度、湿度、振动）以及人为错误等。我们将探讨这些机理如何作用于不同的材料、组件和系统，以及它们在时间维度上的演变规律。这部分内容将涵盖材料科学、物理学、化学以及工程力学等相关学科的知识。 概率论与统计学在可靠性分析中的应用： 可靠性分析在很大程度上依赖于概率模型和统计推断。我们将介绍常用的概率分布，如指数分布、威布尔分布、伽马分布等，并阐述它们如何用于描述和预测随机的失效过程。同时，我们将讲解如何利用样本数据进行可靠性参数的估计，以及如何进行假设检验和置信区间分析，从而对系统的可靠性做出科学的判断。 可靠性建模方法： 为了对复杂的仪器与系统进行可靠性分析，我们需要建立相应的数学模型。本部分将介绍几种经典的可靠性建模方法，包括： 故障树分析（FTA）： 从顶层的不希望事件出发，通过逻辑门（AND, OR, NOT）逐级分解，识别导致该事件发生的各种基本事件（如组件失效、人为失误等），并计算顶层事件发生的概率。我们将详细讲解故障树的绘制原则、事件门的逻辑关系以及最小割集和最小通路集的概念。 事件树分析（ETA）： 从一个初始事件（如触发事件）出发，通过一系列可能发生的事件（如保护系统是否动作），分析系统最终可能达到的状态（如成功、事故等），并计算各状态发生的概率。我们将阐述事件树的构建步骤和分析方法。 马尔可夫模型： 适用于描述系统状态随时间变化的可靠性问题，特别是当系统状态转移的概率只取决于当前状态时。我们将介绍马尔可夫链的基本概念，以及如何利用其分析系统的稳态可靠性和瞬态可靠性。 可靠性框图（RBD）： 用于表示系统的串联、并联以及混合结构，并基于组件的可靠性计算整个系统的可靠性。我们将详细讲解框图的绘制规则和计算方法。 第二部分：可靠性设计与制造的实践 理论的价值在于指导实践。本部分将聚焦于如何在仪器与系统的设计和制造阶段就融入可靠性理念，从源头提升其内在质量。 可靠性设计原则与方法： 可靠性设计并非事后弥补，而是贯穿始终的设计理念。我们将探讨诸如冗余设计（串联、并联、N out of M）、容错设计、安全裕度设计、失效模式及影响分析（FMEA）和失效模式、影响及危害性分析（FMECA）等关键设计原则和方法。FMEA/FMECA将作为一项重要的风险评估工具进行详细讲解，包括其步骤、表格的设计以及如何基于分析结果提出改进措施。 元器件与材料的可靠性选择： 系统的可靠性很大程度上取决于其组成元器件的可靠性。本部分将讨论如何根据系统的工作环境、性能要求和设计寿命，科学地选择合适的元器件。我们将介绍元器件的可靠性分类、筛选方法（如加严筛选）以及供应商评估的重要性和方法。同时，材料的可靠性也是不可忽视的因素，我们将探讨材料的性能退化机理以及如何通过材料选择和处理来提高系统的长期稳定性。 设计 for Reliability (DfR) 策略： DfR是一种系统性的工程方法，旨在通过将可靠性活动集成到产品开发流程的各个阶段，从而在早期发现和解决潜在的可靠性问题。本部分将介绍DfR的具体实施策略，包括概念设计阶段的可靠性目标设定、详细设计阶段的可靠性分析与验证，以及原型制造与测试阶段的可靠性评估。 制造过程中的可靠性控制： 即使设计再优秀，不恰当的制造过程也会严重损害系统的可靠性。我们将探讨制造过程中的质量控制措施，如工艺规范的制定与执行、关键工序的监控、生产环境的控制以及首件检验和批量检验等。我们将强调过程能力指数（Cpk）等统计工具在过程控制中的作用。 环境适应性设计与测试： 仪器与系统往往需要在各种复杂和严苛的环境下工作。本部分将重点介绍环境适应性设计的要求，包括对温度、湿度、振动、冲击、电磁兼容性（EMC）、防护等级（IP等级）等方面的考虑。我们将详细阐述相关的环境测试标准和方法，如高低温试验、湿热试验、振动试验、冲击试验、盐雾试验、电磁兼容测试等，以及如何通过这些测试来验证系统的可靠性。 第三部分：系统可靠性运维与管理 仪器的生命周期远不止设计和制造，持续的运维和管理是保障其长期可靠性的关键。 可靠性测试与验证： 在系统投入使用前，必须进行充分的可靠性测试和验证，以确保其满足设计要求。本部分将介绍不同类型的可靠性测试，如加速寿命试验（ALT）、在线可靠性增长试验、综合环境可靠性试验等。我们将探讨如何设计有效的试验方案，如何分析试验数据，以及如何根据试验结果对设计进行改进。 维护策略与可靠性增长： 维护是保障系统可靠性的重要手段。我们将介绍不同类型的维护策略，如预防性维护、预测性维护、视情维护和纠正性维护，并分析它们各自的优缺点和适用场景。我们将重点探讨预测性维护（PdM）技术，如状态监测、故障诊断和剩余寿命预测，以及它们如何通过提前预警和干预来避免计划外停机，从而实现可靠性增长。 剩余寿命预测（RUL）与健康管理（PHM）： 随着技术的发展，剩余寿命预测和性能健康管理正成为提升系统可靠性的前沿技术。本部分将介绍RUL的常用模型和方法，如基于模型的方法、基于数据的（机器学习）方法。PHM则是一个更宏观的概念，它整合了监测、诊断、预测和维护，旨在主动管理系统的健康状态，最大化其可用性和可靠性。 可靠性数据收集、分析与反馈： 可靠性数据是提升可靠性的宝贵财富。我们将强调建立完善的可靠性数据收集体系的重要性，包括故障记录、维修记录、运行数据等。我们将介绍如何对收集到的数据进行统计分析，识别失效模式的出现频率、影响因素，并将分析结果反馈给设计和制造部门，形成持续改进的闭环。 可靠性管理体系与标准化： 建立有效的可靠性管理体系是实现系统可靠性的组织保障。本部分将介绍相关的国际和国内可靠性标准，如ISO 9000系列、IEC 61508（功能安全）、IEC 61025（故障树分析）等。我们将探讨如何将可靠性管理活动融入企业的质量管理体系中，以及如何进行可靠性培训和组织文化建设，培养全员的可靠性意识。 新技术的应用与展望： 随着人工智能、大数据、物联网等新技术的兴起，可靠性工程也迎来了新的发展机遇。本部分将探讨这些新技术在可靠性预测、故障诊断、维护优化等方面的应用前景，以及未来仪器与系统可靠性领域的发展趋势，如数字化孪生在可靠性分析中的应用、基于AI的自适应可靠性设计等。 本书内容丰富，理论与实践相结合，旨在为工程技术人员、科研人员、管理人员以及相关专业的学生提供一个系统、深入的学习平台。通过学习本书，读者将能够深刻理解仪器与系统可靠性的重要性，掌握分析和解决可靠性问题的基本理论和方法，并在实际工作中运用这些知识，设计、制造和维护出更加可靠、安全、高效的仪器与系统，为社会的发展和进步贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

我是一名在校的学生，目前的研究方向与仪器和系统的设计开发紧密相关。在学习过程中，我深切体会到，一个优秀的设计不仅仅在于其功能是否强大，更在于它能否稳定可靠地运行。很多时候，我们在实验室里遇到的瓶颈，并非是理论上的不足，而是设备性能的不稳定所导致的。因此，对于“可靠性”的研究，我有着强烈的学习愿望。这本书的书名，恰好契合了我当前的学术需求。我希望它能为我提供坚实的理论基础，让我能够深入理解仪器和系统可靠性的基本原理、影响因素以及评估方法。我尤其渴望学习到那些能够指导我进行可靠性设计、测试和优化的知识。如果这本书能够帮助我构建起一个系统的知识体系，让我能够更好地理解那些前沿的可靠性理论和技术，那将对我的学术研究和未来的职业发展产生深远的影响。我期待它能够成为我求学生涯中一本重要的参考书。

评分☆☆☆☆☆

作为一名质量控制部门的管理者，我一直将“可靠性”视为工作的重中之重。产品质量的生命线，很大程度上就掌握在“可靠性”的评估和控制之中。这本书的书名，就像是为我量身定做。我希望能在这本书中找到关于建立和完善仪器系统可靠性管理体系的理论指导和实践经验。我尤其关注那些关于如何制定有效的质量标准、如何进行可靠性测试和评估、以及如何通过持续改进来提升产品可靠性的内容。我希望这本书能够为我提供一些前沿的质量管理理念和工具，帮助我更有效地领导团队，确保我们生产的仪器产品能够达到并超越用户的期望。我期待它能成为我工作中一本不可或缺的“工具书”，指引我不断追求卓越的品质。

评分☆☆☆☆☆

我是在一个偶然的机会下看到这本书的书名，立刻引起了我的兴趣。虽然我并非直接从事仪器制造或维护行业，但我对“可靠性”这一概念的应用范围感到非常好奇。在现代社会，几乎所有的系统，从交通网络到通信系统，从能源供应到医疗设备，都高度依赖于仪器的稳定运行。一旦这些系统出现故障，其影响将是广泛而深远的。我希望能通过这本书，了解仪器系统可靠性背后的科学原理，以及它是如何被设计、测试和保障的。我希望它能够用一种清晰易懂的方式，向我阐释那些复杂的概念，让我能够站在一个普通读者的角度，去理解和欣赏“可靠性”的重要性。我希望这本书能够拓展我的视野，让我对我们所处的这个科技社会有更深层次的认识，了解那些支撑着现代文明运行的默默无闻的基石。

评分☆☆☆☆☆

对于一个长期从事项目管理的人来说，“仪器与系统可靠性”这个主题，就像是一块不断吸引我关注的磁石。在项目执行过程中，我们常常会遇到各种突发状况，其中很多都与设备本身的可靠性息息相关。一个小小的设备故障，可能就会导致项目进度延误，成本超支，甚至影响项目的最终交付质量。而“可靠性”的评估和管理，往往是项目风险管理中至关重要的一环。我希望能在这本书中找到关于如何量化仪器系统可靠性的方法，如何制定有效的可靠性保障计划，以及如何在项目生命周期的各个阶段，去主动管理和提升设备的可靠性。我希望它能够为我提供一套完整的理论框架和实践指导，帮助我更好地预测潜在的风险，制定更周全的应对策略，从而确保项目的顺利进行。对于那些常常让我夜不能寐的潜在风险，这本书或许能给我带来一些安心的力量，让我能够更从容地应对项目的挑战。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对科技发展充满好奇心的爱好者，尤其对那些能够影响我们日常生活方方面面的技术领域情有独钟。“仪器与系统可靠性”这个书名，对我来说，就像是解开了一个隐藏在日常生活中的“秘密”。我常常在思考，那些每天都默默为我们服务的设备，例如智能手机、家用电器、甚至更复杂的交通信号系统，它们是如何做到如此稳定和持久地工作的？这本书，我希望能够为我揭示其中的奥秘。我期待它能够用一种相对通俗易懂的语言，介绍那些保障仪器系统可靠性的关键技术和理念。我想了解，在设计制造过程中，有哪些不为人知的细节决定了它的“寿命”和“稳定性”。我希望它能够让我对那些精密仪器和复杂系统产生一种新的敬畏感，同时也能够让我更加理解科技进步背后所付出的努力和智慧。

评分☆☆☆☆☆

从书名就能感受到这本书的专业性和深度。作为一名软件工程师，虽然我的工作主要集中在软件层面，但我深知软件与硬件的协同工作至关重要。很多时候，软件的稳定性也受到底层硬件可靠性的影响。反过来，复杂的软件系统也可能成为整个仪器系统可靠性的瓶颈。我希望这本书能够提供一些关于软硬件协同可靠性分析的思路，以及如何在软件设计中考虑硬件的限制和特性，从而提升整体系统的可靠性。我尤其对那些关于故障诊断和容错机制的论述感兴趣，希望能够从中学习到一些能够应用到我的软件开发实践中的方法。我期待这本书能为我打开一扇新的窗口，让我能够从一个更广阔的视角去理解和解决技术问题，提升我所负责的系统的健壮性和鲁棒性。

评分☆☆☆☆☆

我之所以选择这本书，纯粹是被它书名所散发出的严谨和专业的学术气息所吸引。我本身从事的行业与基础科学研究相关，对任何一个系统或设备的性能稳定性都有着极高的要求。很多时候，实验数据的准确性和可重复性，直接取决于所使用的仪器设备的可靠性。我希望这本书能够为我提供关于仪器系统可靠性方面的深入理论研究，包括那些关于统计学模型、可靠性预测模型以及一些高级的分析技术。我期待能够从中了解到，在复杂的研究环境中，如何最大限度地降低仪器故障对实验结果的影响，如何选择最适合我们科研需求的可靠性高的仪器设备。这本书，我希望它能够成为我科研道路上的一盏“灯塔”，为我指引方向，帮助我做出更明智的技术决策，从而推动我的研究取得更大的进展。

评分☆☆☆☆☆

看到这本书的书名，我脑海中立刻浮现出那些曾经让我焦头烂额的仪器故障。作为一名一线技术人员，我们每天的工作就是与这些复杂的机器打交道，从实验室的精密设备到生产线上的自动化装置，它们的“脾气”总是千变万化。有时候，一个小小的传感器失灵，就可能导致整个生产流程停滞，造成的经济损失是难以估量的。而“可靠性”这个词，在我看来，不仅仅是技术指标，更是一种对稳定运行的承诺，一种对用户信任的维护。这本书的出现，让我看到了解决这些问题的希望。我渴望从中学习到系统性的方法，了解那些能够有效预测、预防和解决仪器系统失效的原理和技术。特别是那些关于失效模式分析、故障诊断和维修策略的内容，如果能为我提供一些新的视角和实用的工具，那将是极大的福音。我希望这本书能够帮助我跳出“头痛医头，脚痛医脚”的传统模式，从更宏观、更系统的角度去审视仪器与系统的可靠性问题，从而提升我解决实际问题的能力。我期待着它能像一位经验丰富的老工匠，传授我那些经过时间沉淀的智慧和技巧。

评分☆☆☆☆☆

作为一名老工程师，我见证了仪器技术从简陋到精密的巨大变迁。在多年的实践中，我深刻体会到，任何再先进的技术，如果不能保证其稳定性，都将是空中楼阁。“可靠性”这三个字，对我来说，沉甸甸的，饱含着经验的积累和对细节的敬畏。我希望这本书能够梳理出那些在仪器和系统可靠性领域，经过时间检验的经典理论和方法。我更期待能够从中看到一些关于复杂系统可靠性分析的案例，以及那些应对非线性、动态变化环境的解决方案。我不想仅仅停留在基础概念上，而是希望能够学到一些更具深度和前瞻性的内容，能够帮助我理解和应对当前以及未来技术发展带来的新挑战。我希望这本书能够成为一个“知识宝库”，让我能够从中汲取养分，不断提升自己对复杂仪器系统可靠性的理解和驾驭能力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名是《仪器与系统可靠性》，ISBN是9787111400127，出版社是机械工业出版社。 第一次翻开这本书，脑海里涌现的第一印象是它沉甸甸的学术分量，翻页的沙沙声仿佛是知识在低语。我从事的这个领域，虽然听起来高大上，但实际上每天都在与各种精密仪器打交道，它们的稳定性直接关系到我的工作效率，甚至项目的成败。所以，对“可靠性”这个概念，我有着近乎本能的关注。我一直觉得，那些看似不起眼的零部件，那些我们常常忽略的设计细节，恰恰是决定一个系统能否经受住时间考验的关键。这本书的书名，直击我内心深处的需求，让我有种相见恨晚的感觉。我迫不及待地想深入其中，去探究那些支撑起“可靠”二字的理论基石，去了解那些在设计、制造、运行过程中，能够有效提升仪器和系统稳定性的方法论。我尤其好奇，在不断迭代更新的科技浪潮中，如何才能确保这些复杂精密的“大家伙”们，在面对日益严峻的运行环境和使用强度时，依旧能保持出色的表现。这本书的出现，就像在迷雾中点亮了一盏灯，给我指明了探索的方向，让我对未来工作的开展充满了信心和期待。我希望它能为我提供一些切实可行、具有指导意义的解决方案，帮助我更好地理解和应对工作中遇到的种种挑战。