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怎么测MTBF-可靠性知识分享

2020-05-02
9211 作者: NTEK人生就是搏检测集团
本文要害词:
可靠性测试

可靠性测试内里的MTBF:即平均故障距离时间,,,英文全称是“Mean Time Between Failure”,,,指新的产品在划定的事情情形条件下最先事情到泛起第一个故障的时间的平均值。。。。。MTBF越长体现可靠性越高,,,坚持准确事情能力越强,,,单位为“小时”。。。。。通常也指相邻两次故障之间的平均事情时间,,,也称为平均故障距离。。。。。它仅适用于可维修产品(不可维修产品我们用MTTF界说)。。。。。当产品的寿命听从指数漫衍时,,,失效率的倒数体现两个失效之间的时间距离。。。。。λ=1/MTBF


例子:某产品SSD MTBF值标称为150万小时,,,保修5年;;;150万小时约为171年,,,并不是说该产品SSD每块盘均能事情171年不出故障。。。。。由MTBF=1/λ可知λ=1/MTBF=1/171年,,,即该固态硬盘的平均年故障率约为0.6%,,,一年内,,,平均1000块固态硬盘有6块会出故障。。。。。


 综上所述,,,FIT/MTBF值是产品设计时要思量的主要参数,,,测试工程师经常使用州差别的要领与标准来预计产品的MTBF值,,,其目的就是为了找生产品设计中的薄弱环节。。。。。


浴盆曲线:又称失效率曲线,,,指产品从投入到报废为止的整个生命周期内,,,其可靠性的转变泛起一定的纪律,,,大致分为早期失效期、随机失效期、消耗失效期。。。。。我们通常形貌的FIT现实是指的是随机失效期(明确失效周期可以指导我们准确界说Ea值,,,进而镌汰现实误差)

浴盆曲线


MTBF有三种测试要领,,,划分是:展望法、实验法、实测法三种要领。。。。。
MTBF展望法:
1、标准局限性:Bellcore是由AT&TBell实验室提出并成为商用电子产品MTBF值盘算的行业标准。。。。。
2、展望法局限性:展望法主要接纳应力剖析法和元件计数法剖析产品的MTBF。。。。。主要思量的是产品中每个器件的失效率;;;影响因素包括:πE 情形因素Environment factor) 、πQ 品质因素:(Quality factor)、πA 应用因素:(Application factor)、πC 重大性因素:(Quality factor)、πL 累计因素:(Learning factor)、πS 电应力因素:(Electrical Stress factor)、πT 温度因素:(Temperature factor)等。。。。。受种种因素影响,,,以及盘算参数的选择上受盘算职员对系数的掌握和相识水平影响很大,,,因此和现实值相比会有很大的差别。。。。。不推荐。。。。。
 
MTBF实测法:
顾名思义,,,就是直接测试,,,最终统计效果,,,好比MTBF较量小的产品可以凭证这种要领直接验证,,,若是产品手册宣称150万小时,,,这种要领简直不太可行。。。。。
 
MTBF 实验法:
这种要领是我小我私家较量推荐的一种要领,,,经由合理的测试要领,,,参考准确的测试数据评估出来的MTBF也是较量准确的,,,实验法大致也分:准时截尾试验:指实验到划定的时间终止。。。。。定命截尾试验:指实验到泛起划定的故障数或失效数时而终止。。。。。由于温度是我们产品唯一的加速因素,,,以是这里我引入了加速因子(AF:Accelerate Factor),,,加速因子AF即为产品在正常使用条件下的寿命和高测试应力条件下的寿命的比值。。。。。一样平常接纳Arrhenius Model(阿氏模子),,,AF=e{ Ea/Kb*[1/Tn-1/Ta]} (画圈圈,,,在我们Reliability Testing中会经常用到这个AF)。。。。。
 
Ea:活化能,,,单位eV,,,活化能高,,,体现对温度转变影响较量显著。。。。。当试验的温度与使用温度差别规模不大时,,,Ea可设为常数。。。。。一样平常电子产品在早期失效期的Ea为0.2~0.6eV,,,随机失效期的Ea趋近于1.0eV;;;消耗失效期的Ea大于1.0eV。。。。。后面例子我用到Ea值=1.1
Kb:Boltzmann Constant波茲曼常数,,,(0.00008623eV/°k)
Tn:正常操作条件绝对温度(°k)
Ta:加速寿命试验条件绝对温度(°k)
E:2.718
 
Confidence Level:信心度 ,,,一样平常为60%,,,α=0.4;;;90%,,,α=0.1
UCL :Unit Confidence Level,,,信心系数。。。。。UCL=X^2(α,2r+2),,,使用卡方公式作为对MTBF准确性的要求,,,因此冒险率越小,,,X^2就越大,,,盘算的MTBF越小,,,可信度越高。。。。。同时失效数r越大,,,不良率就高了,,,X^2自然也变大,,,在同样的时间下MTBF就会变小。。。。。该值可以直接参考JESD47,,,附表为Confidence Level =60%时的UCL

MTBF=Total Test Time*AF/UCL
Total Test Time=(Sample Size) *(Test Days)*(Power On Hours/Day)
例:100块样品,,,信心度为0.6,,,用户使用温度为30度,,,测试温度为55度。。。。。假设在测试60天后,,,有1块盘失效,,,请盘算MTBF值。。。。。
(我自己做了一个专门盘算AF的表,,,只需要输入正常使用温度和压力温度方可盘算出AF值,,,凭证上述形貌可以算的AF=24.78)

MTBF盘算


AF= AF=e{ Ea/Kb*[1/Tn-1/Ta]}=24.78
MTBF=100*60*24*24.78/2.03≈170W 小时
以上为MTBF平均故障距离时间的盘算要领。。。。。


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