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《杭州电子科技大学》 2011年
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在线近红外光谱分析系统失效分析

应冬青  
【摘要】:在线近红外光谱分析系统(Near-infrared Spectroscopy System, NIRS)是一种先进的在线分析仪器,集近红外光谱技术、工业自动化技术为一体,具有快速、无污染、多组份实时测量等特点,在制药工业、食品工业、石油化工等领域有广泛应用。国内在线分析仪器普遍存在可靠性较差的弱点,导致在实际应用中维护成本难以承受。因此,有效提高产品的可靠性,成为国内在线分析仪器厂商急待解决的问题,本文正是在这样的背景下对在线近红外光谱分析系统的可靠性开展了相关的研究工作,主要体现在以下几个方面: 第一,简述了近红外光谱技术的发展状况和在线仪器所面临的问题,同时总结了可靠性工作的发展历史和在仪器仪表领域的应用。针对近红外分析仪器的行业发展状况、应用特点,提出开展在线近红外光谱分析系统可靠性工作的必要性。 第二,简要介绍可靠性工程的相关理论,同时指出失效分析在可靠性工作中的地位。详细的介绍了分析仪器的失效理论,仪器的失效定义和主要失效模式,结合失效分析技术和仪器失效分析的特点,指出了分析仪器失效分析的一般过程。 第三,阐述了近红外光谱技术的原理,讲述了近红外光谱的信息源,测量分析方法和测量过程。简述了在线光谱分析系统的结构和组成。对该系统的性能进行分析,研究了性能参数如何对测量准确性产生影响,为后续失效分析提供理论依据和参考。 第四深入参与NIR系统的研发、测试及生产过程。参照在线近红外光谱系统的结构特点,将其划分为光源、光谱仪、多路复用器和预处理系统的四个子系统,分别对各个子系统做失效分析。确定各个子系统失效的主要模式和机理,根据各自特点建立故障树,分析并模拟了仪器的关键因素、关键器件受损或差异对近红外光谱仪性能的影响,根据失效发生的机理提出相应的改进措施,并且通过实验验证切实可行。另外,以系统的可靠性需求为基础,应用相关国家标准,进行了系统测试,包括:在线近红外光谱系统的整机测试、可靠性环境试验。从测试的结果看,主要的性能参数符合指标要求,主要存在的问题就是仪器的温漂较大,严重影响仪器的可靠性。通常在应用时要配备分析小屋,至少保证用户一个生产周期内温度没有较大的偏差。 本文根据近红外光谱分析系统的特点,将故障树失效分析理论运用到在线近红外光谱分析系统中,明确了各个子系统中主要的失效模式和机理,提出相应的改进和预防措施,有效的提高系统可靠性。
【学位授予单位】:杭州电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:O657.33

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