關于儀器儀表并聯系統的介紹與說明——天先數智

并聯系統又稱為冗余系統。為了使系統可靠地運行，往往在系統的工作過程中使所需要的零件(或部件)有一定的貯備。因此，冗余系統是指為了完成某一工作目的所設置的設備除了滿足運行的需要外，還具有一定冗余的系統。例如，為了使計算機在掉電以后能保存程序，一般都設置備用電源，一旦主電源掉電，備用電源就會自動地接入，保證程序的執行。這種方法同樣用于自動控制系統中的自動化儀表。如日本I系列儀表，就設有備用電源。又如在電子線路中整流元件有可能開路或斷路，為了排除由此而引起系統失效的可能性，在線路中也采用冗余技術。特別是對于工藝中的防爆系統、引爆裝置、價值昂貴的系統以及危及人身安全的系統用得更為普遍。

貯備系統結構是一種僅用一個單元工作的并聯形式。當工作單元失效，備用單元立即替換并投入，使系統保持正常工作，如圖2一16所示。其中A為轉換開關。按照轉換開關的不同，可分為理想開關系統與非理想開關系統，按照貯備件在貯備期中失效與否可分為冷貯備和熱貯備系統。本節僅討論冷貯備系統。冷貯備是指備用的部件在貯備期中不發生失效，且貯備期的長短對使用壽命沒有影響。“理想開關”是指開關使用期間不發生故障。先討論由兩個獨立部件組成的冷貯備系統，系統有三種狀態形式。圖中Ej、52分別表示工作部件相備用部件正常狀態，E1表示工作部件失效狀態。系統要能運行到規定的工作時間*的要求，或者第一單元單獨運行到達時間‘；或第單元在‘l時發生故障，第二單元接著運行至規定的時間。可靠性中系統的概念是由系統和單元之間的功能關系定義的。在實際問題中，系統與單元之間的關系錯綜復雜，除串聯、并聯、貯備、混聯等系統外，還有大型復雜的非串聯、并聯系統，構成為網絡系統。運用網絡簡化技術和布爾代數加法展開定理，可建立起它們的可靠性邏輯表達式。

在實際工程問題中，有時可能不允許直接加入4，D和c，及之間的直接傳遞通路，這時要借助于一個監測／轉換部件互來實現，如圖2—19(d)所示，它就是團2—18所給出的結構。對于這種復雜的情況，就不那么容易直觀地建立起它的可靠性邏輯表達式，這時要使用布爾代數展開定理。在使用這一定理。

可維修系統是指系統的組成單元(或零、部件)發生故障后，經過修理使系統恢復到正常工作狀態。儀表的維修性是指在規定的使用條件下，在規定的時間內，按照規定的程序和方法維修時，保持或恢復到能完成規定功能的能力。因此，維修性不是指具體酌維修技術問題或如何排除故障的方法問題。維修性與可靠性一樣，是產品設計階段人們賦予它的固有性能之一。

對于不可維修系統來說，我們總是希望系統具有較高的可靠性，或者說系統不易發生故障。對于可維修系統來說，不僅如此，而且還希望產品本身一旦發生故障時，在規定的維修條下，如何便于發現故障、排除故障，這稱為維修性設計問題。顯然，由于故障發冷的原因、部件、程度不同，系統所處環境不同，以及維修設備及修理人員水平不同，因而修復時間是一個隨機變量。人們需要研究修復時間這一隨機變量的變化規律。因此，研究可修復系統的可靠性，不僅包含系統的狹義可靠性，而且還應包維修因素在內的廣義可靠性。

產品的維修性不僅是一個定性的能力表示，而且可以定量的加以描述。這些定量的指標稱為維修性特征量，其中包括維修度4J，修復率P及平均維修時間MTTR等。維修度是可維修的產品，在規定的使用條件下，在規定時間內，按規定的程序和方法進行維修時，保持或恢復到能完成規定功能狀態的概率。一般將維修度記為44，它是維修時間的函數，故記為稱為維修度函數。

有效度是對可修復系統綜合考慮可靠度和維修度的廣義可靠性指標。其定義為：對于可修復產品，在規定的條件下使用，在規定維修條件下修復，在規定的時間具有或維持其規定功能處于正常狀態的概率。前面所討論的可靠度指的是儀表(系統)在規定的工作時間內正常工作(不考慮維修)的概率。因此，它表示了故障前的時間段內的可靠度。但大多數儀表是允許在一定的維修時間內停機維修的。如果磁柵尺在這段時間內可以修好，就說這臺儀表(系統)還是可用的。因此，有效度比可靠度在同一時間段內對儀表設備正常運行的要求要寬些。如有效度4(480)＝o．98所表示曲是100臺儀表在規定的480h的工作時間內的每一瞬時，有98臺儀表處于正常運行狀態就達到要求。它不管出現故障是哪一臺儀表，在什么時間出現故障，中間是否經過維修等。而可靠度R(480)＝o．98，則要求100臺儀表(系統)中應有98臺無故障地運行480h。

這樣對儀表正常運行的要求顯然要高得多。因為有效度工作時間c與維修時間?的函數，記為4(‘，?)。顯然，隨著工作時間‘及維修時間?取值不同，有效度是不同的。

維修是提高儀表系統有效度的有磁柵尺效途徑之一。而實施維修時，除儀表系統本身之外、還需要維修工利用維修工具及維修設備．對儀表系統的故障組件(或儀器儀表)進行修理；修復后組件繼續工作。由若干組件(或儀器儀表)和一個或多個維修工(包括維修工具和儀器設備)組成的系統稱為可維修儀表系統。這里僅討論組成系統的各組件(或儀表)的壽命分布和維修時間分布及其它出現的有關分布均為指數分布的情形。這種可維修系統通常可以用馬爾可夫過程來描述。馬爾可夫過程的基本概念是系統“狀態”(如工作、不工作)及狀態“轉換”(如由工作狀態轉到由于故障而處于不工作的狀態．或從不工作狀態轉到田修理而處于工作的狀態)。