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。

反乘幕法则(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勺估算方式

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。

S(Start of down i ime - start of up time)

MTBF=

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

S(Start of down time - start of tip time) 11 + T2 + T3 + 11 + T5 MTBF= =

number ot failures 11 _L450_

=〒=

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 reacti on

A:溫度常数a unknown non-thermal constant EA:活化

能activation energy (eV) K:Boltzmann 常数，等地*10-5 eV/OK. T: 为绝对溫度(KeIvin)

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

Ea 1

K = EXP[-(-

MTBF=1* 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25C ，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；

K 为 Boltzmann 常数，值为 10 - 5 (eV/K);

以同类型产品做参照，其计算过程如下：

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

3.根据公式lnL=A+Ea/kT 求出Ea(活化能)，A 为未知温度常数 (1) ln L1 = A + Ea/ kT1 (2) In L2 = A + Ea/ kT2

公式⑵-⑴，解立方程式，得 Ea=(ln L2-ln L1)*k/(1/T2-1/T1)

因此，可通过实验获得该活化能

Ea 的值： 寿命

抽样测试总测试时圖 ~~

允许故障数战~

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

25C 下(L3)的加

速因子K3值及MTBF 平均寿命

Ea

L3 阶而)

Ea 1

1

K3 = u = —ET = EXP

[T (H -亍]

EXP(=)

5.此次45摄氏度无故障，预估各摄氏温度下的平均寿命为: