电子产品可靠性试验
45页1、2022年-2023年建筑工程管理行业文档 齐鲁斌创作電子產品可靠性試驗第一章 可靠性試驗概述1 電子產品可靠性試驗的目的 可靠性試驗是對產品進行可靠性調查、分析和評價的一種手段。試驗結果為故障分析、研究採取的糾正措施、判斷產品是否達到指標要求提供依據。具體目的有:(1) 發現產品的設計、元器件、零部件、原材料和工藝等方面的各種缺陷;(2) 為改善產品的完好性、提高任務成功性、減少維修人力費用和保障費用提供資訊; (3) 確認是否符合可靠性定量要求。 為實現上述目的,根據情況可進行實驗室試驗或現場試驗。實驗室試驗是通過一定方式的類比試驗,試驗剖面要儘量符合使用的環境剖面,但不受場地的制約,可在產品研製、開發、生產、使用的各個階段進行。具有環境應力的典型性、資料測量的準確性、記錄的完整性等特點。通過試驗可以不斷地加深對產品可靠性的認識,並可為改進產品可靠性提供依據和驗證。現場試驗是產品在使用現場的試驗,試驗剖面真實但不受控,因而不具有典型性。因此,必須記錄分析現場的環境條件、測量、故障、維修等因素的影響,即便如此,要從現場試驗中獲得及時的可靠性評價資訊仍然困難,除非用若干台設備置於現場使
2、用直至用壞,忠實記錄故障資訊後才有可能確切地評價其可靠性。當系統規模龐大、在實驗室難以進行試驗時,則樣機及小批產品的現場可靠性試驗有重要意義。2 可靠性試驗的分類2.1 電子裝備壽命期的失效分佈 目前我們認為電子裝備壽命期的典型失效分佈符合“浴盆曲線”,可以劃分為三段:早期失效段、恒定(隨機或偶然)失效段、耗損失效段。可參閱圖1.2.1。 早期失效段,也稱早期故障階段。早期失效出現在產品壽命的較早時期,產品裝配完成即進入早期失效期,其特點是故障率較高,且隨工作時間的增加迅速下降。早期故障主要是由於製造工藝缺陷和設計缺陷暴露產生,例如原材料缺陷引起絕緣不良,焊接缺陷引起虛焊,裝配和調整不當引起參數漂移,元器件缺陷引起性能失效等。早期失效可通過加強原材料和元器件的檢驗、工藝檢驗、不同級別的環境應力篩選等嚴格的品質管制措施加以暴露和排除。 失效率 早期 耗損 失效 偶然失效段 失效 時間圖1.2.1 電子裝備壽命期失效分佈的浴盆曲線示意 恒定失效段,也稱偶然失效段,其故障由裝備內部元器件、零部件的隨機性失效引起,其特點是故障率低,比較穩定,因此是裝備主要工作時段。 耗損失效段,其特點是故障率
3、迅速上升,導致維修費用劇增,因而報廢。其故障原因主要是結構件、元器件的磨損、疲勞、老化、損耗等引起。2.2 試驗類型及其分佈曲線的變化 針對電子裝備壽命期失效分佈的三個階段,人們在設計製造和使用裝備時便有針對地採取措施,以提高可靠性和降低壽命週期的費用。在設計製造階段,要儘量減少設計缺陷和製造缺陷,即便如此仍然會存在早期失效和隨機失效。為此,承制方需要運用工程試驗的手段來暴露和消除早期失效,降低隨機失效的固有水準。通過這些措施,可以改變產品的壽命分佈曲線的形狀,可參閱圖1.2.2。在耗損階段,用戶可通過維修和局部更新的手段延長裝備的使用壽命。 圖 1.2.2 示意了兩組產品壽命失效率分佈曲線,圖中表明產品B的可靠性水準比產品A的優良,因為B的恒定失效率比A的低,B的早期失效段比A的短。如果曲線A和B是同一種產品的不同階段的失效率分佈,則表明該產品經過了可靠性增長試驗,取得成效,因此曲線B的恒定失效率大為降低。曲線B的早期失效段示意了B和B兩條,它們表明B比B的早期失效率為低,顯示其工藝和元器件、原材料的缺陷比B的少,環境應力篩選所需的資源也可較少。 失效率 產品A的壽命失效分佈 B B
4、 產品B的壽命失效分佈 時間 圖1.2.2 裝備可靠性試驗結果對失效分佈曲線形狀影響2.3 裝備可靠性試驗分類2.3.1 裝備可靠性試驗專案分類 由裝備可靠性試驗的目的出發,我們把它分為可靠性工程試驗和可靠性驗證試驗兩大類,每類試驗又包括幾種試驗項目。 (1) 可靠性工程試驗,其目的在於暴露產品故障以便人們消除它,由承制方進行,試驗樣品從研製樣機中取得。可靠性工程試驗包括環境應力篩選和可靠性增長試驗。從試驗性質來分析,現行的老煉也屬於工程試驗專案;由環境應力篩選發展起來的可靠性保證試驗也可歸納於此。工程試驗的出發點是:儘量徹底地暴露產品的問題、缺陷,並採取措施糾正,再驗證問題得到解決、缺陷得到消除與否。經過工程試驗的產品,其可靠性自然會提高,滿足用戶要求的可能性也必然增大。可見,可靠性工程試驗是產品的可靠性基礎工作,是產品研製生產的工藝過程。 (2) 可靠性驗證試驗,從試驗原理來說,要應用統計抽樣理論,因此又稱統計試驗。其目的是為了驗證產品是否符合規定的可靠性要求,由承制方根據有關標準和研製生產進度制訂方案和計畫,經定購方認可;重點型號裝備的驗證試驗方案還需報上級領導機關批准,由有關各
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