可靠性试验简介

试验方案{T,C}的典型OC曲线
θ1-产品MTBF检验下限；θ0-为产品MTBF检验上限; α-生产方风险;β-使用方风险
2.7 序贯截尾试验方案
序贯截尾试验方案的基本思路是：对于试验中发
生的每一个故障，都给出“接收”判定时间TA(r)与 “拒收”判定时间TR(r)。当某次故障发生后，将其 累积总试验时间T与TA（r）与TR(r)作出比较，若此 时 T≥TA(r) ， 则 终 止 试 验 ， “ 接 收 ” 产 品 ； 若 T≤TR(r)，也终止试验，“拒收”产品；若TA(r)＜ T＜TR(r)，则应继续试验，直至可作出判定为止， 其试验操作程序见图所示。
Δ实验室模拟试验———试验条件应是产品使用 过程各种情况的综合
Δ试验条件选取优先原则：
实测环境条件→相似环境条件→标准推荐的参考环境条件
Δ确定产品试验条件的一般方法：
Δ组合环境应力试验
振动
低温
高温
湿热
（或循环进行）
图2.1 组合环境应力试验示意
Δ综合环境应力试验
2.4.试验样品
Δ基本要求：样品应能代表母体的特征—统计学观点 具体做法：随机抽样。精雕细刻、特殊加工的“工 艺品”不可取
a．制定试验计划—受试样品、试验设备、试验时 间、试验经费、增长目标
b．增长试验—试验条件、试验项目、试验方法 c．故障分析与改进—故障定位、故障机理分析； 偶然性故障特征：个别产品/偶然引成/随机发生/ 修复、更换/可排除早期故障。 系统性故障特征：全体产品/必然引成/随机发生/ 设计改进/固有可靠性可提高。 d．再试验—验证改进措施、继续暴露故障隐患。
实际增长过程符合下列3种情况之一时，可判定为 满意的，无需进行控制：
(a) 所有的故障点都在计划曲线上或上方； (b) 跟踪曲线在计划曲线上或上方； (c)跟踪曲线向右方（未来时刻）延伸后将在总
试验时间T之前穿过计划曲线。
试验的跟踪与控制
如果实际增长过程不符合上列3种情况中的 任一个时，可靠性增长试验失败的可能性很 大，因此要采取措施以控制实际增长过程的 增长率。
4 筛选试验
4.1 筛选试验的意义、特点
筛选试验:就是为了剔除寿命短的早期失效产 品，或为了选择长寿命产品而进行一种或几 种试验。通过可靠性筛选，剔除了早期失效 产品，批产品的使用可靠性便得到提高。
可靠性筛选具有如下特点：
• (1) 可靠性筛选对于不存在缺陷而性能良好的 产品来说是一种非破坏性试验，而对于有潜在 缺陷的产品来说应能诱发其失效。
格，就认为产品不合格。 故障统计：凡是独立故障都应记为一次故障 2.5.2 可靠性测定试验的数据处理方法 Δ点估计与区间估计概念
说明： a.点估计设有置信度； b.区间估计加大，置信度也加大； c.有意义的是在一个不大的估计区间上，具有较高的置信度。
Δ测定试验MTBF（平均故障间隔时间）点估
计值
其中:
3.5 试验的跟踪与控制 随着故障次数增加，逐渐形成一张跟踪点图。跟踪 点图的形状如图2-2所示。图中的计划曲线来自2.3.7 节的算例；30次关联故障点的数据见表2-1。 跟踪过程有时需要画跟踪曲线。
图3-1 增长过程的跟踪
试验的跟踪与控制
控制与决策
根据跟踪情况，在与计划曲线进行对比后，在必 要时可对实际增长过程实施控制。
试验项目
工程试验
试验目的 保证和提高产品的可靠性
试验条件 对暴露问题快速、有效
试验方法 多种多样不受限
试验结果 产品可靠性得到提高
统计试验 对产品达到的可靠性水平给出定量评估 尽可能模拟实际使用情况 需满足一定的统计规则 产品可靠性得到评估
我们对产品进行可靠性试验，是为了达到 如下目的：
• ① 保证出售产品的可靠性（如产品质量认证、批量合 格与否的判定等）；
• ② 对新材料、新工艺、新元件、新设计进行评价（如 安全余量和耐环境性能的确定，潜在缺陷的发现等）；
• ③ 研究新的试验方法（例如加速试验方法及其加速系 数的确定；试验应力种类及其量值、循环次数、试验 时间的确定；抽样方案选择等）；
④ 暴露使用过程中可能出现的不安全因素； ⑤ 研究预防故障发生的措施（如故障的再现性，故障分
析，措施效果的验证等）； ⑥ 研究产品失效分布规律（产品在寿命不同阶段的失效
分布情况，失效模式分布等），为进行可靠性预测、 设计、试验提供有用的数据； ⑦ 为进行有效的可靠性管理提供依据。
2、可靠性统计试验
2.1 可靠性统计试验分类
试验名称 统计分类 测定试验 指标测定
鉴定试验 指标验证
验收试验
抽样数n与合格
检验/试验
判定数C，即抽 样方案。
比较 r 与 c
r≤c
r >c
合格
不合格
2.6.2 标准型定时截尾可靠性鉴定试验方案 电子设备可靠性指标θ：MTBF(平均故障间隔时间)
Δ首先进行检验参数转换：次品率P→θ 应注意的是这里方案{T、C} 构成了一个“定时截尾”方 案，而{不n、是c} 原来“计数抽样”方案。
(5)
产品在时刻T的MTBF点估计值为：
(T )

1 abT b1
3.4 .Duane可靠性增长模型
设可靠性增长试验的产品，在总累积试验时间t
时，共发生 r(t)次故障，显然随着试验时间t的延 长，故障的累积数 r(t)也逐渐增大，并记
(t)

r(t) t

at k
（9）
为累积故障函数，则产品的累积MTBF函数与累积
试验结果 点估计值 区间估计值
合格 不合格 接收 拒收
2.2 试验大纲
大纲应包括的要素： 试验目的与要求/试验条件与方法/试样状态
与来源/试验组织与管理/试验进度与地点/试验 评审与报告/试验结束后故障与样品的处理意见
2.3 试验条件
Δ现场统计试验———应选择能代表产品使用过 程中可能遇到的各种任务情况，而受地域、 季节或一些不可控突发因素等影响，只能反 映某些任务状况的试验条件是不可取的。
根据θ 1，θ 0，α ，β 值选定序贯试验方案
产品试验
发生故障 r
T≤TR(r) 拒收
试验总时间 T 与 TA(r)，TR(r)比较
TR(r)＜T＜TA(r)
T≥TA(r) 接收
图5.9 序贯截尾试验方案操作程序图
3、工程试验
• 可靠性增长试验 • 筛选试验
3.2 .可靠性Fra Baidu bibliotek长试验方法
一般方法：试验—试验—纠正—再试验 试验时间：5～25倍MTBF目标值 工作步骤：
• 核辐射环境是目前存在的最恶劣环境，它对电 子产品会产生严重的影响。宇航中使用的电子 产品受到宇宙射线的作用而使性能显著变劣。 在γ射线作用下，CMOS电路的参数会产生明显 的变化：输出波形变坏、输出高电平变低、输 出低电平升高。电位器对辐射的反应也非常敏 感。电位器结构材料中的有机物、聚合物如清 漆、粘合剂、绝缘混合剂、塑料等在中子辐射 和γ电离辐射的作用下失去其稳定性。同类型 的产品，其抗辐射能力差异很大。通过筛选， 可以把抗辐射能力差的产品剔除出来。
可靠性试验概述
信息产业部电子五所数据中心 2004年1月28日
1.可靠性试验的分类
可靠性试验工统程计试试验验





筛选试验 测定试验
/ /
增长试验 鉴定试验
/
验收试验
工程试验
筛选试验 增长试验



剔除材料和制造工艺缺 陷,排除产品早期故障 暴露产品故障隐患,进行设计改进提高其固 有可靠性
下限值:
L

T T
/ /
f
L
(1
2
c
,
r

1)
1 c fL( 2 ,r)
定时截尾 定数截尾（4）
上 其限中f值L，：fuU值 T可/ f由U (1表2 c5, r.)1查得定。时/定数截尾（5）
注意：定时截尾试验出现故障数r=0时，我们无法得到产品
MTBF点估计或置信上限估计，但可用(3)式对产品的
3.6 特别应注意“成功的可靠性增长试验代替可靠 性鉴定试验”时，应至少具备下列条件： ⑴ 具有可靠性鉴定试验所规定的试验环境条件、 故障判定规则，以及试验组织管理； ⑵ 对增长试验过程的跟踪应是严格的，有完整的 故障记录和完善的FRACAS系统，并对故障纠正和验 证过程有详尽的可追溯记录。 ⑶ 对可靠性增长试验结果，评价所用的数学方法 正确，置信水平选取符合要求，产品达到的MTBF水 平达到或超过鉴定试验要求。
• 可靠性筛选可分为常规筛选和特殊环境筛选两 大类。在一般环境条件下使用的产品只需进行 常规筛选，而在特殊环境条件下使用的产品则 除进行常规筛选外，还须进行特殊环境筛选。 实践证明，失效率低的产品对特殊环境的适应 能力不一定好。
• 特殊环境筛选包括：抗辐射筛选、冷热超高真 空筛选、盐雾筛选、霉菌筛选、油雾筛选等。
主要措施是改善增长策略提高故障纠正效 果，即：
(a)提高纠正比，重新审定故障分类，进行费效 比权衡，把一些归入A类故障 的系统性故障转入 B类故障； (b)提高故障纠正的有效性，为此要加强故障分 析提高分析准确性，找准故障原因和故障机理， 并采用强有力的纠正措施。
• 如果在增长试验过程中，很少出现关联 故障，甚至不出现关联故障，这时首先 要仔细审查试验方法是否有问题，故障 是否有漏检等。当排除了这些原因时， 那么可以提前结束试验，按可靠性鉴定 试验的评估方法对产品可靠性作出评估。
Δ对于测定试验或鉴定试验阶段，产品一般不具备较 大批量，试验时应严格地规定试样的技术状态（冻 结），这是使试验结果具有代表性的重要保证。
Δ试样数量：在保证每台（套）样品有足够的试验时 间长度的前提下以多为好，一般要求不 少于二台（套）。
2.5.可靠性测定试验
时间：产品完成研制的初期，开展鉴定试验前 目的：希望摸清产品当前达到的可靠性水平和存在
• (3) 筛选只能提高产品的使用可靠性，而 不能提高产品的固有可靠性。因为产品 的固有可靠性是由设计、制造工艺和原 材料性能所决定的，产品一旦脱离生产， 其固有可靠性便确定了，筛选并不能改 善产品的设计、工艺和原材料的性能。 筛选是通过剔除早期失效产品来提高产 品的使用可靠性的。
4.2 可靠性筛选试验的分类
3.3 .AMSAA可靠性增长模型
产品发生故障的累积过程是一个非齐次
Poisson过程（NHPP），即从0到时刻t,产品
共发生r次故障的概率为：
P{R(t) r} [ (t)]r e (t) r=0,1,2, (4)
r!
其中 (t)为累积故障数R(t)的数学期望，即
(t) E[R(t)]
故障数分别为
(t)

1
(t)

1 at k
（10）
和
r(t) at1k
（11）
对(10)式两边取对数，则
ln(t) k ln t ln a （12）
即在双边对数坐标纸上，产品的累积MTBF对于时
间t是一直线关系(见图3)，其斜率为k ，截距为，
1 (t 1时 ) 因此，在工程上称斜率为增长试验的增 长a 率。
MTBF作单边置信下限估计。
2.6 .可靠性鉴定试验和验收试验
目的：鉴定试验——验证产品是否达到研制合同要求的
可靠性指标
验收试验——验证产品是否保持鉴定时的可靠性指标
方法：采用统计学上的“一次抽样检验”方案
2.6.1 一次抽样检验方案的基本原理
Δ一次抽样检验的一般程序
关键问题： 如何事先确定
抽 n 个样品
T /r

（1）
r为试验中产品发生的责任故障总数
T为所有参试样品有效受试时间的总和，即
n
T ti i 1
（2）
Δ测定试验MTBF置信区间估计值（C为置信度取值）
a.单边估计
下限值：
L
T / T /
fL (c, r 1) fL (c, r)
定时截尾 定数截尾（3）
b.双边估计
的问题 做法：采用较长时间的寿命试验（元器件）/运行考
核（设备） 2.5.1 具体方法与要点
样品状态：工作/贮存 试验方法：截尾试验——定时截尾（T）定数截尾 （r）
（可以证明：试验结果误差的大小，不是 截尾试验方法造成的） 定时截尾试验是目前最常用的方法，具 有很强的计划性和可操作性
试样监测：自动/定时 故障判据：事先约定——只要有任务一项不合
工程阶段 研制开发 设计定型 生产定型 批量生产
试验目的
摸清产品当 前达到的可 靠性水平和 问题 验证其是否 已达到研制 合同的可靠 性指标 验证其是否 仍保持可靠 性鉴定时的 指标
试验方法 定时截尾 定数截尾
标准型定时截尾 可提前接收定时截尾 序贯截尾 标准型定时截尾 可提前接收定时截尾 序贯截尾 全数
• 产品的缺陷通常可分为质量缺陷和潜在缺陷两 类。对于具有潜在缺陷的产品，采用一般质量 控制手段或测试方法不能把它们剔除出来，只 有对它们施加某种应力，使这些潜在缺陷激活 并导致产品失效，才能把它们剔除掉。
• (2) 可靠性筛选要对百分之百的产品进行，筛 选等级是根据对产品的寿命要求和产品的实际 工作条件而定的。