詳談電子產(chǎn)品的可靠性試驗研究

  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)量的一個重要組成部分。一個電子產(chǎn)品盡管其技術(shù)性能指標很高，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給生產(chǎn)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(dǎo)致整個系統(tǒng)發(fā)生故障，由此產(chǎn)生的經(jīng)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(chǎn)品是否適應(yīng)預(yù)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(chǎn)品在設(shè)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(chǎn)品可靠性的有效措施。

  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)品試驗和設(shè)計初期，由于設(shè)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(shè)計、改進工藝、老化元器件、以及整機試驗等，使產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(wù)的概率。例如，設(shè)一批電子產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品故障率的倒數(shù)叫產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品的故障規(guī)律有其自身的特點，國內(nèi)外大量可靠性試驗數(shù)據(jù)都說明：正常運轉(zhuǎn)期的電子產(chǎn)品的故障率約等于常數(shù)。其物理意義是：在任何時間，還在工作的產(chǎn)品，在單位時間內(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(nèi)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(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，不象機械產(chǎn)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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