平均无故障时间MTBF测试及计算过程

一、寿命估算模型

常温下的故障及寿命的统计耗时耗力。为方便估算产品寿命，通常会进行批次性产品抽样，作加速寿命实验。

不同种类的产品，MTBF 的计算方式也不尽相同，常用的加速模式有以下几种： 阿氏模型(Arrhenius Model)： 如果温度是产品唯一的加速因素,则可采用阿氏模型, 一般情況下,电子零件完全适用阿氏模型,而电子和通讯类成品也可适用阿氏模型,原因是成品类的失效模式是由大部分电子零件所构成.因此,阿氏模型,广泛用于电子与通讯行业。 爱玲模型(Eyring Model)：如果引进温度以外的应力,如湿度,电压,机械应力等,则为爱玲模型。产品包括电灯,液晶显示元件,电容器等应用此模式。

反乘幂法则(Inverse Power Law)：适用于金属和非金属材料,轴承和电子装备等。 复合模式(Combination Model)：适用于同时考虑温度与电压作为环境应力的电子材料如电容。

二、常温下MTBF 的估算方式

MTBF （Mean Time Between Failure ），即平均失效间隔，指系统两次故障发生时间之间的时间段的平均值。

MTBF=

∑(Start of down time−start of up time)

number of failures

例子：从一批产品中抽取5PCS 产品，在某一温度下，其实际工作时间、失效数如下图所示，求MTBF 值。

解:带入公式计算

MTBF=∑(Start of down time−start of up time )number of failures =T1+T2+T3+T4+T511

=145011

=131.8 二、MTBF 阿氏模型

只有一项加速因子，如温度，且服从指数分布的加速寿命实验，可采用MTBF 阿氏模型计算公式进行估算。阿氏模型起源于瑞典物理化学家Svandte Arrhenius 1887年提出的阿氏反应方程式.

R:反应速度 speed of reaction

A:溫度常数 a unknown non-thermal constant EA:活化能 activation energy (eV) K:Boltzmann 常数,等地8.623*10-5 eV/0K. T:为绝对溫度(Kelvin)

Ea=(ln L2-ln L1)*k/(1/T2-1/T1) K =EXP[Ea k (1T3−1

T1

)]

MTBF=L1* K

Ea 为活化能（eV ）；

T1、T2为加速寿命测试的实验温度（需换算为绝对温度参与计算）； T3为常温温度25℃，换算为绝对温度为298K ；

L1、L2分别为加速寿命测试温度T1、T2下测得的寿命；

寿命L=抽样测试总测试时间允许故障数量

K 为Boltzmann 常数，值为8.62X 10−5 (eV/K);

以同类型产品做参照，其计算过程如下：

在85℃条件下测试72小时出现第一次出现故障时间，计T1。 在45℃条件下测试72小时出现第二次出现故障时间，计T2。

(1) ln L1 = A + Ea/ kT1 (2) ln L2 = A + Ea/ kT2

公式(2)-(1)，解立方程式,得

Ea=(ln L2-ln L1)*k/(1/T2-1/T1)

4.由以上结果，并根据以下加速因子计算公式，可计算出常温25℃下(L3)的加速因子K3值及MTBF 平均寿命

K3=L3L1=EXP(Ea

kT3)EXP(Ea kT1

)=EXP[Ea k (1T3−1T1)]