平均无故障间隔时间可靠性试验(MTBF)是研究产品寿命特征的方法,这种方法可在实验室模拟各种使用条件来进行。它是将产品放在特定的试验条件下考察其失效(损坏)随时间变化规律。通常对于可修复(能修复、值得修复、有修复价值)的产品采用。可修复的产品在寿命周期内可以发生多次故障,每次故障修复后可继续使用。电子设备是最典型的可修复产品,几乎所有组成层级较高的产品和大系统均具有可修复性,因此,MTBF使用最为广泛。
平均无故障时间中的“时间”如何理解?
平均无故障时间,这个时间指的是所有受试设备的累积相关试验时间。时间可置换为距离、循环次数或其他适用于受试设备的量或单位。失效数是指试验过程中出现的累积相关失效数。具体的可靠性试验应对可以计入的相关试验时间及相关失效数加以明确的规定。
经常看到很多重点研发计划的任务书中要求项目申报过程中需要提供可靠性平均无故障间隔时间MTBF≥5000小时的第三方测试报告,受试产品的数量仅有1台,要求需要提供带CNAS和CMA资质的检测报告。
在这种情况下,无论是用定时截尾或序贯截尾的试验方案,都是不可取,为何呢?因为测试的周期太长,例如GB/T5080.7定时截尾5:4方案,需要实际测试5500小时,需要做半年多,测试成本也不菲,需要五六十万,或许这台产品本身的售价可能都没这么多,显然,这种方式是不经济不实惠的。这种情况下,只有采用加速寿命的方法来实现,通过加大环境应力在短时间内激发产品存在的固有故障,采用标准GB/T34986-2017产品加速试验方法进行测试。
简要介绍一下高温加速模型阿伦尼斯模型以及激活能Ea怎么选择
1、高温加速模型:阿伦尼斯Arrhenius模型
阿伦尼斯模型适用于单纯考虑热效应试验的加速模型,当温度是影响产品老化及使用寿命的绝对因素时,采用该加速模型来模拟整个寿命周期的可靠性表现。
其中公式中各个参数代表的含义解释如下AT,i:加速因子,在所有的加速模型中都是表达一个含义,也就相当于加速系数,计算出他就能将整个寿命周期时间转换成加速试验的时间;
Ea:是析出故障的耗费能量,又称激活能。不同产品的激活能是不一样的。一般来说,激活能的值在0.3ev~1.2ev之间;
K:是玻尔兹曼常数,其值为8.617385×10-5 ev/K;
Ttest:测试条件下(加速状态下)的温度值。此处的温度值是绝对温度值,以K(开尔文)作单位;
Tfield:是使用条件下(非加速状态下)的温度值。此处的温度值是绝对温度值,以K(开尔文)作单位
从公式中可以看出,激活能越大,加速系数也越大,越容易被加速失效,加速试验效果越明显。如果,在激活能确定的情况下,温度差越大,加速系数也越大。
但是,这里要特别注意,执行加速测试的前提时,增加应力产生相同的失效模式,如果加速应力超出产品、材料本身的极限温度范围,可以产生的新的失效模式,那么加速试验得到的加速系数也就没有意义了。
2、阿伦尼斯模型有下述特点:
(1)该模型反映的是产品某特性量与激活能和所施加应力的关系;
(2)阿伦尼斯模型使用的寿命与温度的表达形式及加速因子都是基于退化量相同导出的。这就为加速寿命试验提供了另外一条途径,即利用某性能参数或特征量退化数据对产品的可靠性进行评定、推断。
(3)从公式中可以看出,激活能越大,加速系数也越大,越容易被加速失效,加速试验效果越明显;(4)在激活能确定的情况下,温度差越大,加速系数也越大;
3、激活能Ea及失效模式:
对于消费电子产品激活能Ea如何选择?
推荐的取值范围为0.5-0.8,建议取0.6或者0.7,当然0.65也没问题,基本思路就是温度上升10度,寿命降低一半,0.65算出来最接近,但是工程师通常取整,所以0.7出现的更多一些。
对于汽车产品激活能Ea如何选择?汽车产品的安全性要求很高,所以通常都相对保守,一般取值为0.4-0.5,具体看企业的策略吧。
我们秉承科学严谨的工作态度,以客户为中心,高效统筹安排测试计划,竭力缩短测试时间的周期,为客户提供快捷、公正的第三方咨询检测等服务。服务区域遍布广东广州、深圳、东莞、佛山、中山、珠海、清远、惠州、茂名、揭阳、梅州、江门、肇庆、汕头、潮州、河源、韶关及全国各地如您有相关产品需要咨询,欢迎您直接来电咨询我司工作人员,获得详细的费用报价与周期方案等信息,深圳讯科期待您的光临!