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檢測認證專業(yè)知識分享

MTBF測試方法有哪些,檢測內(nèi)容是什么?

什么是MTBF?
MTBF:即平均無故障壽命時間
英文全稱:Mean Time Between Failure
測試目的:衡量一個產(chǎn)品(尤其是電器產(chǎn)品)的可靠性指標

單位:通常以小時為單位,如:Ec. 5000000 hours

MTBF測試方法

MTBF預(yù)測法
MTBF預(yù)測法是通過在模擬測試軟件PCT中輸入各種影響因素參數(shù),以筆記本電腦(主板)舉例,輸入測試條件:計算標準(Calculate standard),計算方法(Calculate Method),溫度(Temperature),環(huán)境(Environment ),部件質(zhì)量(Component Quality)等,由軟件根據(jù)查詢數(shù)據(jù)庫中產(chǎn)品各參數(shù)進行模擬建模并計算出MTBF值,這是一個預(yù)估值。
可靠性預(yù)測法參考標準:
MIL-HDBK-217 《電子設(shè)備可靠性預(yù)計手冊》
說明:美國國防部可靠性分析中心及Rome實驗室提出并成為行業(yè)標準
GJB/Z 299B 《電子設(shè)備可靠性預(yù)計手冊》
說明:我國軍用標準
Bellcore SR-332 《電子設(shè)備可靠性預(yù)計程序》

說明:AT&TBell實驗室提出并成為商用電子產(chǎn)品MTBF值計算的行業(yè)標準


MTBF實驗法
MTBF實驗法分為三種:
1、全壽命試驗:全壽命試驗要求所有樣品都在試驗中最終都失效,只需要采用簡單的算術(shù)平均值就可以計算出MTBF;
2、截尾貫序試驗:在試驗期間,對受試設(shè)備進行連續(xù)地或短間隔地監(jiān)測并將累積的相關(guān)試驗時間和相關(guān)失效數(shù)與確定是否接收、拒收或繼續(xù)試驗的判據(jù)進行比較;
3、定時或定數(shù)截尾試驗:在試驗期間對受試設(shè)備進行連續(xù)地或短間隔地監(jiān)測,累積相關(guān)試驗時間直至或超過預(yù)定的相關(guān)試驗時間(接收)或發(fā)生了預(yù)定的相關(guān)失效數(shù)(拒收)。

注:在實際中,所有待測樣品在測試過程中都會失效,特別是對可靠性水平高的產(chǎn)品,測試時間可能是幾年、十年甚至幾百年,所以這種方法只能用于使用壽命較短的產(chǎn)品。


可靠性試驗法的標準參考:
GB/T 5080.7-1986 《設(shè)備可靠性試驗 恒定失效率假設(shè)的有效性檢驗》
GB/T 9813.1-2016 5.9 《計算機通用規(guī)范 第1部分:臺式微型計算機 可靠性試驗》
GB/T 9813.2-2016 5.9 《計算機通用規(guī)范 第2部分:便攜式微型計算機 可靠性試驗》
GB/T 14081-2010 5.9 《信息處理用鍵盤通用規(guī)范 可靠性試驗》

GB/T 18220-2012 5.17 《信息技術(shù)手持式信息處理設(shè)備通用規(guī)范可靠性及壽命試驗》


MTBF加速法
在企業(yè)生產(chǎn)制造過程中,出廠前需要了解產(chǎn)品的可靠性,評估產(chǎn)品的售后風險,這種情況用我們傳統(tǒng)的MTBF計算方式顯然不行,因為等我們產(chǎn)品實際MTBF測試值出來后,產(chǎn)品差不多已經(jīng)到淘汰或者更新?lián)Q代了,得到的測試數(shù)值已經(jīng)意義不大,這時候就需要我們用其他方法模擬并計算出產(chǎn)品MTBF值,如:MTBF加速法
MTBF加速法是在實驗室中以加速壽命試驗的方法,在可接受的試驗時間里,不破壞產(chǎn)品原有設(shè)計特性的情況下評估產(chǎn)品的MTBF值,影響電子產(chǎn)品的加速因子主要包括:溫度、濕度、電阻、電壓等。
加速法測試標準參考:

GB/T 34986-2017 《產(chǎn)品加速試驗方法》


MTBF加速法案例
以上海某醫(yī)療器械公司某監(jiān)測儀為例,介紹加速壽命試驗的開展過程。
Step1.根據(jù)產(chǎn)品特點確定評價路徑
功能單一,選擇整機驗證。
Step 2.確定樣品數(shù)量
整機3臺。
Step 3.給定預(yù)期使用期限和置信度
預(yù)期使用期限10年,置信度99%。產(chǎn)品預(yù)期使用期限10年,計劃用平均無故障時間來模擬產(chǎn)品的預(yù)期使用壽命,即MTBF=10年=87600h
Step 4.確定臨床使用模式
某監(jiān)測儀使用階段有三種模式,分別為貯存模式、待機模式和工作模式。
Step 5.確定臨床使用應(yīng)力剖面
考慮到某監(jiān)測儀用于手術(shù)前對患者的監(jiān)測,臨床使用應(yīng)力主要為溫度和濕度。產(chǎn)品的使用溫濕度為25℃,60%RH;
Step 6.確定應(yīng)力大小
產(chǎn)品的最高耐受溫濕度為:
貯存模式最高耐受溫濕度:60℃  93%RH
待機模式最高耐受溫濕度:55℃  85%RH
工作模式最高耐受溫濕度:45℃  85%RH
為避免產(chǎn)品在過高溫度下?lián)p壞,且避免因溫度變化引入更多的變量,計劃采用恒定45℃,85%RH為試驗溫濕度。
Step 7.選擇失效模型
根據(jù)臨床使用應(yīng)力剖面,參考D.S.Peck提出的溫度和濕度應(yīng)力的加速模型:Peck模型
Step 8.根據(jù)文獻資料確定模型中系數(shù)數(shù)值
查閱Telcordia SR-332 2016版電子產(chǎn)品可靠性預(yù)計標準,確定系數(shù)Ea取1.0eV,n取2.66。

Step 9.計算加速因子

加速模型:

其中,n取2.66,Ea取1.0eV
計算加速系數(shù)AF=2.525*11.607=29.3
Step 10.確定加速試驗時間
置信度為99%,查正態(tài)分布表得Z=2.58
累計試驗時間Ttot=MTBF*Z/AF=87600*2.58/29.3=7714h;
設(shè)置10%的裕度,則總測試時間為Ttot=8485h。
提供3臺樣機進行試驗,假設(shè)樣品未出現(xiàn)故障,每臺設(shè)備都完成了整個試驗周期,則每臺樣機需要測試時間T=8485/3=2828h=117.8天。
Step 11.應(yīng)力施加
產(chǎn)品實際使用中,每周使用7天,每天使用5小時,待機3小時,其余時間為貯存時間;
為模擬產(chǎn)品實際使用情況,以24h為周期對產(chǎn)品施加工作應(yīng)力,每24h循環(huán)中先連續(xù)工作5h,然后待機3h,最后貯存16h。
Step 12.結(jié)論

3臺樣機在45℃,85%RH環(huán)境下以第5節(jié)中規(guī)定的方式施加工作應(yīng)力,若持續(xù)試驗117.8天無故障,則認為產(chǎn)品的MTBF値下限為10年(其中裕度10%)。


由以上各方法總結(jié)出,定時截尾試驗、序貫試驗等方法雖然非常有用,但試驗時間太過漫長,尤其是在產(chǎn)品可靠性水平特別高的情況下。
在實際生產(chǎn)中,為了縮短產(chǎn)品上市時間,降低產(chǎn)品成本,滿足人們對經(jīng)濟高效加速試驗方法的需求,加速試驗方法更為有效的解決了問題。該方法通過提高產(chǎn)品試驗的應(yīng)力水平或者增大交變應(yīng)力施加的頻度而縮短試驗時間,并發(fā)現(xiàn)和減少產(chǎn)品的失效模式,以便快速評估產(chǎn)品的可靠性水平并使其得到增長。

我們秉承科學嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度,以客戶為中心,高效統(tǒng)籌安排測試計劃,竭力縮短測試時間的周期,為客戶提供快捷、公正的第三方咨詢檢測等服務(wù)。服務(wù)區(qū)域遍布廣東廣州、深圳、東莞、佛山、中山、珠海、清遠、惠州、茂名、揭陽、梅州、江門、肇慶、汕頭、潮州、河源、韶關(guān)及全國各地如您有相關(guān)產(chǎn)品需要咨詢,歡迎您直接來電咨詢我司工作人員,獲得詳細的費用報價與周期方案等信息,深圳訊科期待您的光臨!

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