汽車零部件檢測實驗室

實例解說:電子電器產品的MTBF平均無故障時間測試

 

  •      GRGT環境可靠性項目包括:霉菌試驗,鹽霧腐蝕試驗,氣體腐蝕試驗,氙燈老化試驗,碳弧燈老化試驗,振動試驗,沖擊試驗,高低溫試驗,溫度沖擊試驗,高低氣壓試驗,耐久性試驗,三綜合試驗,溫濕度試驗,防塵防水試驗,溫度循環及沖擊等試驗。可完成國標、行業標準、國際標準、航空標準的試驗,是華南地區最大的綜合性實驗室。在全國華中、華東、華北、西北地區重要城市均開設有獨立的實驗室,綜合能力在國內排在前三。
  •       MTBF測試作為環境可靠性測試的一種典型試驗,GRGT有著多年的經驗與方法,不但可以提供最可靠的方案,同時提供最優的測試服務,本文結合例子解讀MTBF平均無故障時間“Mean Time Between Failure”
  • MTBF的理解
  • 偶爾會有朋友咨詢:產品的MTBF80000小時,我用這個產品,能確保80000小時內不會出故障嗎?這是個有點類似于一米的長度和一斤的重量哪個大的問題,好糾結。
  • MTBFMean Time Between Failure):即平均故障間隔時間,是衡量一個產品(尤其是電器產品)的可靠性指標,單位為小時。產品的故障總數與壽命單位總數之比為故障率,用λ表示,故障率的倒數就是MTBF,即:MTBF=1/λ
  • 以硬盤為例,查詢希捷一款型號為“ST2000NX0263”2TB的硬盤規格書,MTBF指標為140萬小時。
  • 140萬小時,約為160年,并不是說這種硬盤能用160年不出故障,由MTBF=1/λ可知, λ=1/ MTBF=1/160年,即這個型號硬盤的平均年故障率約為0.6%,一年內,平均1000只硬盤有6只會出故障。
  • 產品質量的浴盆曲線
  • 前人已通過實踐證明,大多數設備的故障率是時間的函數,典型故障曲線稱之為浴盆曲線(Bathtub curve,失效率曲線) ,如下圖。
  • 曲線的形狀呈兩頭高,中間低,具有明顯的階段性,可劃分為三個階段:早期的失效故障(隨時間推移快速下降),使用壽命期的故障(故障率較低,且比較穩定),壽命后期的故障(接近產品的使用壽命,故障率劇增)。
  • 由浴盆曲線可知,在早期失效期,產品在開始使用時,失效率很高,但隨著產品工作時間的增加,失效率迅速降低,這一階段失效的原因大多是由于設計、原材料或制造過程中的缺陷造成的。因此,提高MTBF見效較快、投入較低,同時也是很多廠商在做的方法就是:產品在出廠前,先進行老煉篩選測試,以便及早發現、排除故障,或剔除不合格品,以保證產品的供貨質量。
  • 例如:拿電源來說,根據產品的不同,出廠前都需做適當的高溫老煉老煉完畢再測試包裝入庫。
  • 4 步入式高溫老化箱
  • 5 機械老化帶負載
  • 一、通過計算得出MTBF的參考值
  • 以硬盤為例,現在普通硬盤的MTBF140萬小時,不可能連續運行140萬小時來檢驗MTBF參數。事實上,MTBF普遍采用計算的方法來評估,目前國內接受度較高的主要有三個標準:MIL-HDBK-217GJB/Z299B,用于軍工產品;Bellcore,用于民用產品。
  • 6普通硬盤的MTBF
  • 上述三個標準都包括了IC、二極管、電容器、繼電器、連接器等常見元器件的失效模型,但事實上,由于影響元器件失效率的因素眾多,包括溫度、電應力、環境應力、降額設計余量、機械結構等,且這些因素的不同,相應的影響系數也不一樣,導致評估的MTBF結果千差萬別,在實際的操作中,會以較差的環境情況來評估,并借助于專業軟件和其參數庫,得出參考的MTBF值。
  • 二、通過加速壽命試驗的方法評估MTBF
  • MTBF除可通過計算得到參考值外,也可以通過加速壽命試驗的方法來獲得。這種方法可用來預測產品的使用可靠性,但依然不能等同于實際使用的可靠性。
  • 加速壽命的試驗,可以用不同的應力或應力組合來篩選。例如,根據美國環境科學學會在1981年及1984年發表的環境應力篩選有效性報告,在各種常用的篩選應力中,按其篩選效率加以比較,依次為溫度循環、高溫、隨機振動、電應力、冷熱沖擊、定頻正弦振動、低溫、正弦掃描振動、復合環境、機械沖擊、濕度、加速度、高度。其中溫度循環和隨機振動的效率最佳,如下圖所示。
  • 7應力種類及其篩選效果圖
  • 根據加速壽命試驗的方法,企業可結合自身的實際條件和產品特性,有針對性的做某些試驗,以評估和提高產品的MTBF
  • 8 高加速壽命試驗設備
  • 人的生命是有限的,可是,為您的服務是無限的,我要把有限的生命,投入到無限的為您服務之中去。
  • 環境技術銷售工程師:張先森
  • 技術支持熱線:18620908348
  • emailzhanghp@grgtest.com
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