電子產品的可靠性試驗
電子產品的可靠性是指產品在規(guī)定的條件下及規(guī)定的時間內完成規(guī)定功能的能力,它是電子產品質量的一個重要組成部分。一個電子產品盡管其技術性能指標很高,但如果它的可靠性不高,它的質量就不能算是好的。產品的可靠性不高將會給生產帶來很大損失,隨著控制系統(tǒng)的大型化,一個系統(tǒng)所用的電子元件越來越多,只要其中一個元件發(fā)生故障,一般都會導致整個系統(tǒng)發(fā)生故障,由此產生的經濟損失將遠遠超過一個元件本身的價值,所以元件的可靠性越來越重要。電子產品是否適應預定的環(huán)境和滿足可靠性指標,必須通過可靠性試驗進行鑒定或考核;有時還需通過試驗來暴露產品在設計和工藝中存在的問題,通過故障分析確定主要的故障模式和發(fā)生的原因,進而采取改進措施。所以可靠性試驗不僅是可靠性活動的重要環(huán)節(jié),也是進一步提高產品可靠性的有效措施。
電子產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,在產品試驗和設計初期,由于設計制造中的錯誤、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,通過修正設計、改進工藝、老化元器件、以及整機試驗等,使產品進入穩(wěn)定的偶然失效期;使用一段時間后,由于器件耗損、整機老化以及維護等原因,產品進入了耗損失效期。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,在多次實驗中,某隨機事件出現(xiàn)的次數(shù)叫做該事件的頻數(shù)。如在M次試驗中,事件A出現(xiàn)的頻數(shù)是M,則事件A出現(xiàn)的相對頻數(shù)是M / N。在狀態(tài)不變的條件下,在多實踐中,事件A出現(xiàn)的相對頻數(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)
所以電子產品可靠性定義中的“完成規(guī)定功能的能力”,確切的說是完成規(guī)定任務的概率。例如,設一批電子產品于t=0時出廠,到時間t時還剩N個發(fā)生故障。顯然,N是t的函數(shù),記為N(t)。在t時還在工作的N(t)個中,單位時間出故障的百分率叫做這批電子產品的瞬時故障率,記為λ(t)。
到t+ △t時,還在工作的有N(t+ △t)個,亦即在t到(t+ △t)/△t個,所以
λ(t)=[N(t)-N(t+ △t)] / N(t)△t
≈-N’(t) △t / N(t)△t
=- N’(t) / N(t)
產品故障率的倒數(shù)叫產品平均*時間(也稱平均壽命),用它來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個月表示正在工作的產品中1個月會有2%出故障,這平時(50個月),大體上還有36.4%在工作,到了2倍的平均壽命時,大體上還有13.2%在正常工作。
電子產品的故障規(guī)律有其自身的特點,國內外大量可靠性試驗數(shù)據(jù)都說明:正常運轉期的電子產品的故障率約等于常數(shù)。其物理意義是:在任何時間,還在工作的產品,在單位時間內大體上有固定百分比的產品要出故障。例如某種大功率管的故障率為每月2%,如果出廠一萬只管子,則*個月大體上有2%即200只管子出故障,剩下9800只。第二個月內大體上又有2%即196只出故障,……,以此類推,第50個月末,大體還剩3641只。它的特點是在正常運行期內也是不斷出現(xiàn)故障。電子產品質量的好壞在于故障率的高低,不象機械產品那樣,有一個基本上不出現(xiàn)故障的正常工作期
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