MTBF應該怎么測試和計算的?
一、測試方法
實驗方式主要有三種:
◆全壽命試驗
全壽命試驗要求所有樣品都在試驗中終都失效,只需要采用簡單的算術平均值就可以計算出MTBF。
◆序貫截尾試驗
針對試驗對象的特點,在一批數量為N的產品中,任意抽取數量為n的樣品,觀察發生r個故障出現時的時間,并計算總的測試時間。發生一次故障,就進行一次判決。
◆定數、定時截尾試驗。
定時截尾試驗指試驗到規定的時間終止。
定數截尾試驗指試驗到出現規定的故障數或失效數時而終止。
二、計算方式
產品的故障總數與壽命單位總數之比叫“故障率”(Failure rate),常用λ表示。當產品的壽命服從指數分布時,其故障率的倒數就叫做平均故障間隔時間,簡稱MTBF。即:MTBF=1/λ
標準故障率的曲線可以用眾所周知的“浴盆曲線”來描述。所有元件和系統的曲線形狀都近似相同-只是時間軸方向上的延伸率不同。它可以分 為三個區域:早期故障期(I),有效工作期(II),生命終期(III)。MTTF包含了區域I和 II,而MTBF只包含了區域(II)。
以序貫截尾試驗方法為例,介紹MTBF的一種計算方式:
M0 =規定可接受的平均無故障時間;
α =生產方風險;
β =使用方風險;
Dm =平均無故障時間的鑒別比
當生產方風險α是當實際的 m=m0時,設備被拒收的概率
使用方風險β是實際的 m=m1時,設備被接受的概率。這里m1是不可接受的平均無故障時間。
平均無故障時間的鑒別比在整理的定義是:Dm= m0/m1
假設β =α , d、 m0 、m1、r 相同,為了方便比較,設置MTBF(m1 ) =2000h
β =α=10% , Dm= m0/m1 =3 ,r=5
當故障數r為1和5時的接收時間分別為:
TA≥t (標準化判決時間)ⅹMTBF(θ1)=514ⅹ2000=10800h
TA≥t (標準化判決時間)ⅹMTBF(θ1 )=10135ⅹ2000=20700h
如表,r=5時,合格判決時間TA=20700h ;r=1時,合格判決時間TA=10800h ;
MTBF的測定(加速試驗方案)
1、加速試驗方案
引用標準GB T 34986-2017 產品加速試驗方法
在加速試驗方案中,允許對溫度應力、濕度應力、機械應力、電應力等因子進行加速。本例中,對溫濕度進行加速。加速因子模型如下:
式中,T*為總累計試驗時間 ,N為樣品數,AF為加速因子,TAF為溫度加速因子,HAF為濕度加速因子;
Ea為激活能(eV),電子產品一般取0.6eV,k為玻爾茲曼常數且k=8.6×10-5eV/K;
T為溫度、RH為相對濕度(單位%),一般情況下n取為2;
備注:加速試驗方案能大大縮小測試時間,但由加速測試推算出的MTBF可能和產品的MTBF真值之間存在一定的差距。
測試周期
開關電源MTBF測試的周期一般是采用實驗方案中規定的時間,也可以根據產品使用壽命的要求進行調整。測試周期的長短取決于開關電源的應用領域、使用環境和產品質量要求等因素。通常情況下,測試周期為1000小時至5000小時不等。