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实例解说:电子电器产品的MTBF平均无故障时间测试

 

  •      GRGT环境可靠性项目包括:霉菌试验,盐雾腐蚀试验,气体腐蚀试验,氙灯老化试验,碳弧灯老化试验,振动试验,冲击试验,高低温试验,温度冲击试验,高低气压试验,耐久性试验,三综合试验,温湿度试验,防尘防水试验,温度循环及冲击等试验。可完成国标、行业标准、国际标准、航空标准的试验,是华南地区最大的综合性实验室。在全国华中、华东、华北、西北地区重要城市均开设有独立的实验室,综合能力在国内排在前三。
  •       MTBF测试作为环境可靠性测试的一种典型试验,GRGT有着多年的经验与方法,不但可以提供最可靠的方案,同时提供最优的测试服务,本文结合例子解读MTBF平均无故障时间“Mean Time Between Failure”
  • MTBF的理解
  • 偶尔会有朋友咨询:产品的MTBF80000小时,我用这个产品,能确保80000小时内不会出故障吗?这是个有点类似于一米的长度和一斤的重量哪个大的问题,好纠结。
  • MTBFMean Time Between Failure):即平均故障间隔时间,是衡量一个产品(尤其是电器产品)的可靠性指标,单位为小时。产品的故障总数与寿命单位总数之比为故障率,用λ表示,故障率的倒数就是MTBF,即:MTBF=1/λ
  • 以硬盘为例,查询希捷一款型号为“ST2000NX0263”2TB的硬盘规格书,MTBF指标为140万小时。
  • 140万小时,约为160年,并不是说这种硬盘能用160年不出故障,由MTBF=1/λ可知, λ=1/ MTBF=1/160年,即这个型号硬盘的平均年故障率约为0.6%,一年内,平均1000只硬盘有6只会出故障。
  • 产品质量的浴盆曲线
  • 前人已通过实践证明,大多数设备的故障率是时间的函数,典型故障曲线称之为浴盆曲线(Bathtub curve,失效率曲线) ,如下图。
  • 曲线的形状呈两头高,中间低,具有明显的阶段性,可划分为三个阶段:早期的失效故障(随时间推移快速下降),使用寿命期的故障(故障率较低,且比较稳定),寿命后期的故障(接近产品的使用寿命,故障率剧增)。
  • 由浴盆曲线可知,在早期失效期,产品在开始使用时,失效率很高,但随着产品工作时间的增加,失效率迅速降低,这一阶段失效的原因大多是由于设计、原材料或制造过程中的缺陷造成的。因此,提高MTBF见效较快、投入较低,同时也是很多厂商在做的方法就是:产品在出厂前,先进行老炼筛选测试,以便及早发现、排除故障,或剔除不合格品,以保证产品的供货质量。
  • 例如:拿电源来说,根据产品的不同,出厂前都需做适当的高温老炼老炼完毕再测试包装入库。
  • 4 步入式高温老化箱
  • 5 机械老化带负载
  • 一、通过计算得出MTBF的参考值
  • 以硬盘为例,现在普通硬盘的MTBF140万小时,不可能连续运行140万小时来检验MTBF参数。事实上,MTBF普遍采用计算的方法来评估,目前国内接受度较高的主要有三个标准:MIL-HDBK-217GJB/Z299B,用于军工产品;Bellcore,用于民用产品。
  • 6普通硬盘的MTBF
  • 上述三个标准都包括了IC、二极管、电容器、继电器、连接器等常见元器件的失效模型,但事实上,由于影响元器件失效率的因素众多,包括温度、电应力、环境应力、降额设计余量、机械结构等,且这些因素的不同,相应的影响系数也不一样,导致评估的MTBF结果千差万别,在实际的操作中,会以较差的环境情况来评估,并借助于专业软件和其参数库,得出参考的MTBF值。
  • 二、通过加速寿命试验的方法评估MTBF
  • MTBF除可通过计算得到参考值外,也可以通过加速寿命试验的方法来获得。这种方法可用来预测产品的使用可靠性,但依然不能等同于实际使用的可靠性。
  • 加速寿命的试验,可以用不同的应力或应力组合来筛选。例如,根据美国环境科学学会在1981年及1984年发表的环境应力筛选有效性报告,在各种常用的筛选应力中,按其筛选效率加以比较,依次为温度循环、高温、随机振动、电应力、冷热冲击、定频正弦振动、低温、正弦扫描振动、复合环境、机械冲击、湿度、加速度、高度。其中温度循环和随机振动的效率最佳,如下图所示。
  • 7应力种类及其筛选效果图
  • 根据加速寿命试验的方法,企业可结合自身的实际条件和产品特性,有针对性的做某些试验,以评估和提高产品的MTBF
  • 8 高加速寿命试验设备
  • 人的生命是有限的,可是,为您的服务是无限的,我要把有限的生命,投入到无限的为您服务之中去。
  • 环境技术销售工程师:张先森
  • 技术支持热线:18620908348
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