1、2020/9/5,1,可靠性測試培訓(xùn),2012-7-18,李海濤,2020/9/5,2,培訓(xùn)內(nèi)容,一、產(chǎn)品可靠性能檢驗基礎(chǔ)知識 二、產(chǎn)品的壽命規(guī)律及常用分布 三、可靠性篩選試驗 四、可靠性壽命試驗 五、可靠性試驗結(jié)果的處理 六、失效率鑒定試驗,2020/9/5,3,產(chǎn)品為什么要做可靠性測試?, 產(chǎn)品重要的質(zhì)量特性 顧客最為關(guān)注而又無法直接感知的特性 發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品在設(shè)計、制造、儲運、使用等各個環(huán)節(jié)的潛在故障 質(zhì)量的內(nèi)涵，每時每刻的質(zhì)量,可靠性,4,可靠性試驗的目的,1.在產(chǎn)品研制階段使產(chǎn)品達到預(yù)定的可靠性指標(biāo)（達到）,2.在產(chǎn)品定形時進行可靠性鑒定（確認）,2020/9/5,3.在生產(chǎn)過程中控制產(chǎn)品

2、的質(zhì)量（保持）,4.對產(chǎn)品進行篩選以提高整批產(chǎn)品的可靠性水平（剔除早期失效及制造和工藝缺陷）,5.研究產(chǎn)品的失效機理,我們什么時候需要對產(chǎn)品做可靠性測試?,5,一、產(chǎn)品性能檢驗基礎(chǔ)知識,2020/9/5,1.可靠性的定義,產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間區(qū)間（或操作次數(shù)）內(nèi)完成規(guī)定功能的能力,2.1 失效：產(chǎn)品不能完成所規(guī)定的功能稱為失效， 對可修復(fù)的產(chǎn)品則稱為故障,2. 術(shù)語,2.2 應(yīng)力：對產(chǎn)品的功能有影響的各種因素。作用于機電產(chǎn)品的應(yīng)力大致可分為：氣候環(huán)境應(yīng)力、機械環(huán)境應(yīng)力、生物及化學(xué)環(huán)境應(yīng)力、電氣應(yīng)力,6,一、產(chǎn)品性能檢驗基礎(chǔ)知識,2020/9/5,2.術(shù)語,2.4 失效模式：產(chǎn)品失效的

3、形式、現(xiàn)象稱為失效模式,2.3 失效機理：導(dǎo)致失效的物理、化學(xué)、機械或其他原因的過程,2.5 失效率：工作到某時刻尚未失效的產(chǎn)品，在該時刻后單位時間內(nèi)發(fā)生失效的概率。,2.6 置信度：產(chǎn)品的真實失效率等于被定級的最大失效率而被判定為不合格的概率。GB 1772-79規(guī)定，對于電子元器件失效率試驗中的定級試驗和升級試驗的置信度取60%或90%，維持試驗的置信度取10%,7,一、產(chǎn)品性能檢驗基礎(chǔ)知識,2020/9/5,2. 術(shù)語,2.7 使用壽命：產(chǎn)品在規(guī)定條件下，從規(guī)定時刻開始（一般為出廠時間），到失效密度變的不可接受或故障無法修復(fù)時止的時間區(qū)間。,3. 可靠性特征量,定義：用來表示產(chǎn)品總體可靠

4、性高低的各種可靠性數(shù)量指標(biāo)（參數(shù)），稱為可靠性特征量。,8,一、產(chǎn)品性能檢驗基礎(chǔ)知識,2020/9/5,3.1 可靠度： 產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定的時間（或操作次數(shù)）內(nèi)完成規(guī)定功能的概率。用”R”表示。,可靠度計算公式：,9,一、產(chǎn)品性能檢驗基礎(chǔ)知識,2020/9/5,3.2 累積失效概率（不可靠度）：產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)未完成功能的概率。,10,一、產(chǎn)品性能檢驗基礎(chǔ)知識,2020/9/5,例：現(xiàn)有100個氣泵做壽命測試，3個月時有10個失效，6個月時有30個失效，分別計算3個月和6個月時的可靠度和累積失效概率。,解： 已知n=100,t=24*90=2160h和t=24*180=432

5、0h M(t)=10和m(t)=30,所以：3個月時的可靠度和累積失效概率分別為：,R（t）=【n-m(t) 】/n =【100-10 】/100=0.9,F（t）=1-R(t)=1-0.9=0.1,11,一、產(chǎn)品性能檢驗基礎(chǔ)知識,2020/9/5,例：現(xiàn)有100個氣泵做壽命測試，3個月時有10個失效，6個月時有30個失效，分別計算3個月和6個月時的可靠度和累積失效概率。,解： 已知n=100,t=24*90=2160h和t=24*180=4320h M(t)=10和m(t)=30,所以：6個月時的可靠度和累積失效概率分別為：,R（t）=【n-m(t) 】/n =【100-30 】/100=0

6、.7,F（t）=1-R(t)=1-0.7=0.3,12,一、產(chǎn)品性能檢驗基礎(chǔ)知識,2020/9/5,3.3 失效概率密度：,13,一、產(chǎn)品性能檢驗基礎(chǔ)知識,2020/9/5,3.4 瞬時失效：產(chǎn)品工作到t時刻后的單位時間內(nèi)發(fā)生失效的概率，瞬時失效與故障時間t有關(guān)，一般稱之為失效率函數(shù)。用（t）表示。 （t）= 【 m(t+ t)-m(t) 】/ 【n-m(t) t 】,例：有100個水泵做on/off測試，測試10000次后有1個失效，測試20000次后有2個失效。計算測試到10000次時的失效率。,解：測試到10000次時的失效率為：,= （2-1）/（100-1） 10000=1.01%/

7、10000次,14,一、產(chǎn)品性能檢驗基礎(chǔ)知識,2020/9/5,3.5 平均失效：在某一時間（t1,t2）內(nèi)瞬時失效率的平均值。,3.6 平均壽命：,平均壽命,MTBF: 對于可修復(fù)的產(chǎn)品，平均無故障工作時間時間，即兩次故障 間隔時間的均值,MTTF: 對于不可修復(fù)的產(chǎn)品，指產(chǎn)品發(fā)生失效前的平均工作時間,15,一、產(chǎn)品性能檢驗基礎(chǔ)知識,2020/9/5,3.5 可靠壽命：當(dāng)可靠度等于給定值R（0 R 1）時的產(chǎn)品壽命稱為可靠壽命。,3.6 中位壽命：產(chǎn)品可靠度等于0.5時的可靠壽命稱為中位壽命，中位壽命的物理意義是一批產(chǎn)品失效一半時所需的工作時間。,3.7 特征壽命：產(chǎn)品壽命等于e-1(即R=

8、1/e 0.368)時的可靠壽命稱為特征壽命。,16,一、產(chǎn)品性能檢驗基礎(chǔ)知識,2020/9/5,17,一、產(chǎn)品性能檢驗基礎(chǔ)知識,2020/9/5,18,一、產(chǎn)品性能檢驗基礎(chǔ)知識,2020/9/5,19,一、產(chǎn)品性能檢驗基礎(chǔ)知識,2020/9/5,20,一、產(chǎn)品性能檢驗基礎(chǔ)知識,2020/9/5,21,二、產(chǎn)品的壽命規(guī)律及常用分布,2020/9/5,1.指數(shù)分布,2.威布爾分布,3.正態(tài)分布,4.對數(shù)正態(tài)分布,5.壽命分布類型的確定方法,產(chǎn)品或元件失效是一個隨機事件，產(chǎn)品的壽命是一個隨機變量，而產(chǎn)品的失效率和壽命都可以用失效分布或壽命分布函數(shù)來描述其規(guī)律性。,22,二、產(chǎn)品的壽命規(guī)律及常用分布

9、,2020/9/5,1.指數(shù)分布,許多元器件在工作時間內(nèi)會由于“偶然”原因而失效，而不服從某一失效機理，因為這時對應(yīng)于某一機理的所謂早期失效產(chǎn)品已通過設(shè)計、工藝控制、或?qū)嶒灦Ｒ虼?，?dāng)元器件足夠多、時間足夠長時，失效率（t）便趨近于某一穩(wěn)定值，其值的大小只與工作條件和外部環(huán)境有關(guān)，而與產(chǎn)品的工作時間無關(guān)，產(chǎn)品的這種壽命分布規(guī)律稱為指數(shù)分布。大多數(shù)電子產(chǎn)品，包括大部分儀器儀表在剔除早期失效后到發(fā)生老化變質(zhì)前的隨機失效階段都服從指數(shù)分布。 許多國家所制定的標(biāo)準(zhǔn)中，絕大多數(shù)都以指數(shù)分布為基礎(chǔ)對電子元器件產(chǎn)品的可靠性等級進行鑒定。如我國GB/T 1772-1979電子元器件失效率試驗方法,23,二

10、、產(chǎn)品的壽命規(guī)律及常用分布,2020/9/5,1.指數(shù)分布,24,二、產(chǎn)品的壽命規(guī)律及常用分布,2020/9/5,1.指數(shù)分布,25,二、產(chǎn)品的壽命規(guī)律及常用分布,2020/9/5,2.威布爾分布,威布爾分布是可靠性試驗中最常見，也是最復(fù)雜的一種壽命分布。它是由瑞典人威布爾首先提出的，故此而得名。大量試驗說明，凡是因為某一局部失效或故障而導(dǎo)致整體機能停止運行的元件、器件、設(shè)備、系統(tǒng)等的壽命分布都服從威布爾分布。如研究機械中的疲勞強度、疲勞壽命、磨損壽命、腐蝕壽命、軸承失效等都服從威布爾分布。,26,二、產(chǎn)品的壽命規(guī)律及常用分布,2020/9/5,2.威布爾分布,27,二、產(chǎn)品的壽命規(guī)律及常用分

11、布,2020/9/5,2.威布爾分布,28,二、產(chǎn)品的壽命規(guī)律及常用分布,2020/9/5,2.威布爾分布,29,二、產(chǎn)品的壽命規(guī)律及常用分布,2020/9/5,2.威布爾分布,30,二、產(chǎn)品的壽命規(guī)律及常用分布,2020/9/5,2.威布爾分布,31,二、產(chǎn)品的壽命規(guī)律及常用分布,2020/9/5,2.正態(tài)分布,正態(tài)分布又叫高斯分布，一般大多用它描述產(chǎn)品隨機失效比較集中發(fā)生現(xiàn)象的一種分布，如產(chǎn)品由于損耗或退化而產(chǎn)生的失效;再如材料強度、磨損壽命、疲勞失效。,32,二、產(chǎn)品的壽命規(guī)律及常用分布,2020/9/5,2.正態(tài)分布,33,二、產(chǎn)品的壽命規(guī)律及常用分布,2020/9/5,2.對數(shù)正態(tài)分

12、布,34,二、產(chǎn)品的壽命規(guī)律及常用分布,2020/9/5,2.對數(shù)正態(tài)分布,35,三、可靠性篩選試驗,2020/9/5,1.可靠性篩選試驗： 通過對生產(chǎn)出的產(chǎn)品100%的進行篩選試驗，把這些屬于“早期失效”的產(chǎn)品盡可能予以淘汰和剔除，以確保出廠的整批產(chǎn)品具有較高的可靠性。,意義：保證產(chǎn)品在出廠前進行穩(wěn)定期，即產(chǎn)品進入使用壽命期。,36,三、可靠性篩選試驗,2020/9/5,2.可靠性篩選試驗的目的和意義。,37,三、可靠性篩選試驗,2020/9/5,3.篩選試驗的特點：,38,三、可靠性篩選試驗,2020/9/5,3.篩選試驗的分類：,3.1 檢查篩選：目鏡篩選、紅外線非破壞性篩選、X射線非破

13、壞性篩選、顆粒碰撞噪聲測試篩選、密封性篩選、環(huán)境應(yīng)力篩選。,3.2 密封性篩選。,3.3 環(huán)境應(yīng)力篩選：震動篩選、溫度循環(huán)篩選、溫度沖擊篩選,3.4 壽命篩選：恒定高溫篩選、電子元器件的老煉篩選,39,四、可靠性壽命試驗,2020/9/5,1. 壽命試驗的目的 在進行可靠性試驗時有個一很難解決的問題，就是選擇試驗時間和樣板數(shù)量之間的矛盾。在試驗中，如果樣板數(shù)量太少，將會造成平均壽命的離散性大，若時間太短，很多失效模式又不能暴漏出來，因此如果過分的減少試驗時間或樣品數(shù)量，就得不到精確的試驗結(jié)果。這就是為什么通常的壽命鑒定試驗規(guī)定要做1000或2000小時以上的原因。,壽命試驗的目的是了解產(chǎn)品的壽

14、命特性量、失效規(guī)律、失效率、平均壽命以及在壽命過程中可能出現(xiàn)的各種失效模式。 通過做可靠性壽命試驗，可以對產(chǎn)品的可靠性水平進行評價，并發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品潛在的失效模式，將信息反饋給相關(guān)部門，及時采取措施，對產(chǎn)品進行改進，以提高產(chǎn)品的可靠性水平。,40,2020/9/5,2. 壽命試驗的分類：,四、可靠性壽命試驗,41,2020/9/5,3. 指數(shù)分布壽命試驗,四、可靠性壽命試驗,3.1 指數(shù)分布壽命試驗的意義： 由于大部分電子產(chǎn)品的使用壽命均服從或近似服從指數(shù)分布。因此，可用指數(shù)分布來描述產(chǎn)品的壽命分布。 產(chǎn)品進入偶然失效期，其失效率近似常數(shù)，只要知道了失效率的值，就可以計算出產(chǎn)品的平均壽命和其他參數(shù)。

15、目前在國內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用。 要延長產(chǎn)品的壽命，就是要延長產(chǎn)品的偶然失效期，使產(chǎn)品長時間工作在該區(qū)間內(nèi)，指數(shù)分布壽命對評價產(chǎn)品的可靠性水平具有一定的意義。,42,2020/9/5,3.2 常用壽命試驗方法：,四、可靠性壽命試驗,3.2.1儲存壽命試驗 a)定義： 產(chǎn)品在規(guī)定的環(huán)境條件下，非工作狀態(tài)的存放試驗 b) 長期儲存壽命試驗：儲存時間在1000小時以上 c) 儲存壽命試驗類型： 室溫儲存：15-35 高溫儲存：150 ,43,2020/9/5,3.2 常用壽命試驗方法：,四、可靠性壽命試驗,3.2.2工作壽命試驗 a)定義：產(chǎn)品在規(guī)定條件的 施加規(guī)定的應(yīng)力的試驗 b) 長期儲存工作壽命

16、試驗：儲存時間在1000小時以上 c) 試驗方法： 室溫工作壽命試驗：溫度一般為25，試驗類別：定時 截尾，定數(shù)截尾 高溫工作壽命試驗：產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最高溫度 間斷工作壽命試驗：間歇壽命試驗,44,2020/9/5,四、可靠性壽命試驗,壽命試驗工作實例：水泵ON/OFF壽命試驗 1)樣品：1302220水泵試產(chǎn)品 樣品必須選擇本產(chǎn)品中有代表性的規(guī)格，同時樣品必須是同一設(shè)計、同樣生產(chǎn)線的連續(xù)批生產(chǎn)中隨機一次選取 2)樣品數(shù)量：10PCS 一般不少于10個，特殊產(chǎn)品不少于5個 3)檢驗環(huán)境：溫度25 濕度：60% 氣壓90Kpa 一般溫度15-35 濕度45-75% 氣壓86-106Kpa 4

17、)檢驗依據(jù)：IEC-60335-1,45,2020/9/5,5)檢驗項目及技術(shù)要求：,四、可靠性壽命試驗,46,2020/9/5,6)測試設(shè)備：,四、可靠性壽命試驗,萬用表 電參數(shù)測量儀 壓力表 ON/OFF測試儀 魚缸 分貝儀 秒表 量筒 耐壓測試儀,47,2020/9/5,7)儀表選用的基本要求：,四、可靠性壽命試驗,儀表功能 量程范圍 精度等級 檢定有效期,8)試驗結(jié)論：每周測試一次，試驗結(jié)束后對10PCS樣板按照技術(shù)要求測試全部合格，固試驗結(jié)果合格。附試驗測試報告,48,2020/9/5,4. 加速壽命試驗,四、可靠性壽命試驗,4.1 定義：在不改變原來試驗?zāi)康牡那疤嵯?，通過加大試驗過

18、程中的應(yīng)力強度，從而加速產(chǎn)品的物理化學(xué)性能劣化過程，從而達到減少試驗時間和樣品數(shù)量的目的。,4.2 加速壽命試驗的分類：,49,2020/9/5,四、可靠性壽命試驗,4.3 恒定應(yīng)力加速壽命試驗設(shè)計,50,2020/9/5,四、可靠性壽命試驗,4.4 恒定應(yīng)力加速壽命試驗方法類型及其數(shù)學(xué)模型,溫度加速壽命試驗：以溫度為應(yīng)力做恒定應(yīng)力加速壽命的試驗,51,2020/9/5,四、可靠性壽命試驗,4.4 恒定應(yīng)力加速壽命試驗方法類型及其數(shù)學(xué)模型,b) 電壓加速壽命試驗：以電壓為應(yīng)力做恒定應(yīng)力加速壽命的試驗,52,2020/9/5,四、可靠性壽命試驗,4.4 恒定應(yīng)力加速壽命試驗方法類型及其數(shù)學(xué)模型,c) 濕度加速壽命試驗：以濕度為應(yīng)力做恒定應(yīng)力加速壽命的試驗,53,2020/9/5,五、可靠性試驗結(jié)果的處理,1. 可靠性試驗記錄要求,2. 有效數(shù)字和有效數(shù)字的修約規(guī)則,3. 誤差的基礎(chǔ)知識,4. 可靠性試驗輸出文件,5. 測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,54,2020/9/5,五、可靠性試驗結(jié)果的處理,1. 可靠