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可靠性增长试验复习讲义

建筑天下| http://www.667e.com |08-31 22:32:34| 专业理论与实务|人气:836

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  可靠性增长试验是一个在规定的环境应力下,为暴露产品薄弱环节,并证明改进措施能防止薄弱环节再现而进行的试验。规定的环境应力可以是产品工作的实际环境应力、模拟环境应力或加速变化的环境应力。

  可靠性增长试验是通过发现故障、分析和纠正故障、以及对纠正措施的有效性而进行验证以提高产品可靠性水平的过程。一般称为试验分析改进。增长试验包含对产品性能的监测、故障检测、故障分析及其以减少故障再现的设计改进措施的检验。

  试验本身并不能提高产品的可靠性,只有采取了有效的纠正措施来防止产品在现场工作期间出现重复的故障之后,产品的可靠性才能真正提高。

  产品开发和生产过程中都应促进自身的可靠性增长。预期的增长应表现在各开发阶段和生产过程中都有相应的增长目标值。因此,应制定一个完整的可靠性增长计划,计划应包括对产品开发增长的计划曲线。增长计划曲线的制定主要应根据同类产品预计过程中所得的数据,通过分析以便确定可靠性增长试验的时间,并且使用监测试验过程的方法对增长计划进行管理。

  三、加速寿命试验

  随着科学技术的发展、高可靠长寿命的产品愈来愈多,许多电子元器件在正常的工作条件下其寿命可达数百万小时以上。这种情况在工作条件下进行寿命试验已变得不现实,因此,在不改变产品的失效机理的条件下,通过提高工作环境的应力水平来加速产品的失效,尽快地暴露产品设计过程中的缺陷,发现故障模式,称这种超过正常应力水平下的寿命试验为加速寿命试验。

  加速寿命试验有如下三种常见的试验类型。

  (1)恒定应力加速寿命试验。在恒定应力加速寿命试验中,根据产品的失效机理选定一组逐渐升高的应力水平,它们都高于正常应力水平,在每个应力水平上投入一定量的受试样品进行寿命试验,直到每个应力水平均有一定数量的样品出现失效为止。

  (2)步进应力加速寿命试验。先选定一组高于正常应力水平的加速应力水平,将受试样品在选定加速应力水平下由低向高逐渐提高应力水平,在每个水平上进行规定时间长度的寿命试验。这里规定时间长度一般视试验进行情况而定,一般原则是要在不同的加速应力水平上有一定量的累积失效样品。

  (3)序进应力加速寿命试验。序进应力加速寿命试验与步进应力加速寿命试验原理基本相同,只是应力的改变是随时间连续变化的而非跳跃式增加。

  四、可靠性测定试验

  可靠性测定试验的目的是通过试验测定产品的可靠性水平。电子产品的寿命多为指数分布,其测定试验是从t=0时刻起投入若干产品进行寿命试验,其中一种试验是累计试验到规定的时间T*停止试验叫定时截尾试验。另一种是试验中出现的故障数到规定的r个故障数时停止试验,叫定数截尾试验。

  设定时截尾试验时间为T*,出现的故障数为r,于是MTBF的点估计值为给定置信水平γ,θ的相应单边置信下限θL为式中:是自由度为2r+2的X2分布的分位点。

  例1、某产品作累积试验时间为3万小时的定时截尾试验,共出现5次故障,求γ=95%时的L.解:给定γ=95%,可查教材附表1-5得:故

  五、可靠性鉴定试验

  为了验证开发的产品的可靠性是否与规定的可靠性要求一致,用具有代表性的产品在规定条件下所作的试验叫可靠性鉴定试验,并以此作为是否满足要求的依据。

  可靠性鉴定试验是一种验证试验。验证试验就其方法而言是一种抽样检验程序,与其他抽样验收的区别在于,它考虑的是与时间有关的产品质量特性,如平均故障间隔时间(MTBF)。因此,产品可靠性指标的验证工作原理是建立在一定寿命分布假设的基础上。目前使用最多的是指数分布假设情形下的统计试验方案。

  寿命服从指数分布的定时截尾可靠性鉴定试验有标准的试验方案。当受试的产品累积试验时间达到方案规定的时间T*时即停止试验,把试验中出现的故障数γ与方案中的判别标准相比,当故障数大于或等于拒收数Re时即做出拒收判断,若小于拒收数Re时即做出接收判断。常用的定时截尾试验方案见教材表5.3-1.表中的θ0、θ1、d、α、β均为统计试验的一些基本参数,它们的具体含义为:θ0MTBF检验的上限值。它是可以接收的MTBF值。当试验产品的MTBF真值接近θ0时,指数分布标准型试验方案,以高概率接收该产品。

  θ1一MTBF检验的下限值。当试验产品的的MTBF真值接近θ1时,指数分布标准型试验方案,以高概率拒收该产品。

  d鉴别比。对指数分布试验方案:d=θ0/θ1α生产方风险。当产品MTBF的真值等于θ0时,产品被拒收的概率。也叫第一类错误。这是由抽样引起的。如本来该批产品的MTBF已达到θ0,但由于仅抽样部分产品做试验,刚好抽到样品的MTBF值较小,而使整批合格产品被判为不合格而拒收,致使生产方受到损失。

  β使用方风险。当产品MTBF的真值等θ1时,产品被接收的概率。也叫第二类错误。同样是由于抽样造成的。

  由表中还可以看出风险越高,试验的时间越短,反之亦然。如果要在试验时间比较短的情况下做出接收或拒收判断,而生产方和使用方都愿意承担比较高的风险,此时就可以采用高风险试验方案,α=β=30%。方案11的鉴别比d=2,试验时间为3.7θ1,拒收判据为故障数大于或等于3次。而方案12的鉴别比d=3,试验时间为1.1θ1,拒收判据为故障数大于或等于1次。由此可见,同样风险的情况下,鉴别比越小,试验时间越长。

  这类试验只要求累计试验时间,投入试验的产品数可视情况自定。一般抽2~3个以上产品,以便核对故障率的一致性。

  例2.可靠性鉴定试验是一种(   )试验。

  A.工程试验

  B.性能试验

  C.统计试验

  D.环境试验

  答案:C

  六、可靠性验收试验

  用已交付或可交付的产品在规定条件下所做的试验,以验证产品的可靠性不随生产期间工艺、工装、工作流程、零部件质量的变化而降低,其目的是确定产品是否符合规定的可靠性要求。

  验收试验也是一种统计试验,可采用序贯试验方案、定时或定数截尾试验方案。验收试验所采用的试验条件要与可靠性鉴定试验中使用的综合环境相同。所用的试验样品要能代表生产批,同时应定义批量的大小。所有抽样的产品应通过产品技术规范中规定的试验和预处理。在可靠性试验开始前,应进行详细的性能测试,验证可接受的性能基准并在标准的环境条件下进行,以便获取重现的结果。

  例3.可靠性试验一般分为工程试验和统计试验,下述属于工程试验的是(  )。

  A.环境应力筛选试验

  B.可靠性鉴定试验

  C.产品性能试验

  D.可靠性验收试验

  E.可靠性增长试验

  答案:A、E

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