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電子產(chǎn)品的可靠性試驗(yàn)研究及方法
2011-03-24
電子產(chǎn)品的可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下及規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力，它是電子產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要組成部分。一個(gè)電子產(chǎn)品盡管其技術(shù)性能指標(biāo)很高，但如果它的可靠性不高，它的質(zhì)量就不能算是好的。
1、引言
電子產(chǎn)品的可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下及規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力，它是電子產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要組成部分。一個(gè)電子產(chǎn)品盡管其技術(shù)性能指標(biāo)很高，但如果它的可靠性不高，它的質(zhì)量就不能算是好的。產(chǎn)品的可靠性不高將會(huì)給生產(chǎn)帶來(lái)很大損失，隨著控制系統(tǒng)的大型化，一個(gè)系統(tǒng)所用的電子元件越來(lái)越多，只要其中一個(gè)元件發(fā)生故障，一般都會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)發(fā)生故障，由此產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)一個(gè)元件本身的價(jià)值，所以元件的可靠性越來(lái)越重要。電子產(chǎn)品是否適應(yīng)預(yù)定的環(huán)境和滿足可靠性指標(biāo)，必須通過(guò)可靠性試驗(yàn)進(jìn)行鑒定或考核;有時(shí)還需通過(guò)試驗(yàn)來(lái)暴露產(chǎn)品在設(shè)計(jì)和工藝中存在的問(wèn)題，通過(guò)故障分析確定主要的故障模式和發(fā)生的原因，進(jìn)而采取改進(jìn)措施。所以可靠性試驗(yàn)不僅是可靠性活動(dòng)的重要環(huán)節(jié)，也是進(jìn)一步提高產(chǎn)品可靠性的有效措施。
2、電子產(chǎn)品可靠性特點(diǎn)
電子產(chǎn)品的可靠性變化一般都有一定的規(guī)律，其特征曲線如圖1所示，由于其形狀象浴盆，通常稱之為“浴盆曲線”。從圖1可以看出，在產(chǎn)品試驗(yàn)和設(shè)計(jì)初期，由于設(shè)計(jì)制造中的錯(cuò)誤、軟件不完善以及元器件篩選不夠等原因而造成早期失效率高，通過(guò)修正設(shè)計(jì)、改進(jìn)工藝、老化元器件、以及整機(jī)試驗(yàn)等，使產(chǎn)品進(jìn)入穩(wěn)定的偶然失效期;使用一段時(shí)間后，由于器件耗損、整機(jī)老化以及維護(hù)等原因，產(chǎn)品進(jìn)入了耗損失效期。這就是可靠性特征曲線呈“浴盆曲線”型的原因。
通常我們定義，在多次實(shí)驗(yàn)中，某隨機(jī)事件出現(xiàn)的次數(shù)叫做該事件的頻數(shù)。如在M次試驗(yàn)中，事件A出現(xiàn)的頻數(shù)是M，則事件A出現(xiàn)的相對(duì)頻數(shù)是M / N。在狀態(tài)不變的條件下，在多實(shí)踐中，事件A出現(xiàn)的相對(duì)頻數(shù)就反映了該事件A出現(xiàn)的可能性。它是事件A出現(xiàn)的一個(gè)大概的百分率，稱為事件A概率，記為P(A)。
P(A)=M / N (N很大) (1)
所以電子產(chǎn)品可靠性定義中的“完成規(guī)定功能的能力”，確切的說(shuō)是完成規(guī)定任務(wù)的概率。例如，設(shè)一批電子產(chǎn)品于t=0時(shí)出廠，到時(shí)間t時(shí)還剩N個(gè)發(fā)生故障。顯然,N是t的函數(shù)，記為N(t)。在t時(shí)還在工作的N(t)個(gè)中，單位時(shí)間出故障的百分率叫做這批電子產(chǎn)品的瞬時(shí)故障率，記為λ(t)。
到t+ △t時(shí)，還在工作的有N(t+ △t)個(gè)，亦即在t到(t+ △t)/△t個(gè)，所以
λ(t)=[N(t)-N(t+ △t)] / N(t)△t
≈-N’(t) △t / N(t)△t
=- N’(t) / N(t)
產(chǎn)品故障率的倒數(shù)叫產(chǎn)品平均無(wú)故障時(shí)間(也稱平均壽命)，用它來(lái)表示可靠性水平的高低。例如，故障率等于是2%/月，即平均壽命等于50個(gè)月表示正在工作的產(chǎn)品中1個(gè)月會(huì)有2%出故障，這平時(shí)(50個(gè)月)，大體上還有36.4%在工作，到了2倍的平均壽命時(shí)，大體上還有13.2%在正常工作。
電子產(chǎn)品的故障規(guī)律有其自身的特點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外大量可靠性試驗(yàn)數(shù)據(jù)都說(shuō)明：正常運(yùn)轉(zhuǎn)期的電子產(chǎn)品的故障率約等于常數(shù)。其物理意義是：在任何時(shí)間，還在工作的產(chǎn)品，在單位時(shí)間內(nèi)大體上有固定百分比的產(chǎn)品要出故障。例如某種大功率管的故障率為每月2%，如果出廠一萬(wàn)只管子，則第一個(gè)月大體上有2%即200只管子出故障，剩下9800只。第二個(gè)月內(nèi)大體上又有2%即196只出故障，……，以此類推，第50個(gè)月末，大體還剩3641只。它的特點(diǎn)是在正常運(yùn)行期內(nèi)也是不斷出現(xiàn)故障。電子產(chǎn)品質(zhì)量的好壞在于故障率的高低，不象機(jī)械產(chǎn)品那樣，有一個(gè)基本上不出現(xiàn)故障的正常工作期。
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