MTBF測試是什么試驗？

MTBF，即平均故障間隔時間，是衡量一個產(chǎn)品（尤其是電器產(chǎn)品）的可靠性指標(biāo)。

通過壽命試驗，可以了解產(chǎn)品的壽命特征、失效規(guī)律、失效率、平均壽命以及在壽命試驗過程中可能出現(xiàn)的各種失效模式。

如結(jié)合失效分析，可進一步弄清導(dǎo)致產(chǎn)品失效的主要失效機理，作為可靠性設(shè)計、可靠性預(yù)測、改進新產(chǎn)品質(zhì)量和確定合理的篩選、例行（批量保證）試驗條件等的依據(jù)。

如果為了縮短試驗時間可在不改變失效機理的條件下用加大應(yīng)力的方法進行試驗，這就是加速壽命試驗。

通過壽命試驗可以對產(chǎn)品的可靠性水平進行評價，并通過質(zhì)量反饋來提高新產(chǎn)品可靠性水平。

壽命試驗（MTBF）測試目的

1、對于高頻度故障零件的重點對策及延長零件壽命的技術(shù)改良依據(jù)。
2、零件壽命周期的推定及最合適修理計劃的研究。
3、有關(guān)點檢對象、項目的先定與點檢基準的設(shè)定、改良。
4、設(shè)定備品、備件基準。機械、電氣零件的各項常備項目及基本庫存數(shù)量應(yīng)由MTBF的記錄分析來判斷，使其庫存達到最經(jīng)濟的狀況。

MTBF的三種測試方法

MTBF測試計算方法介紹

MTBF的計算方式主要有三種：預(yù)計計算法、實驗試驗法、失效統(tǒng)計法（實測法）。

（1）預(yù)計計算方法為根據(jù)產(chǎn)品故障的一般原因以及影響故障率的因素預(yù)測計算產(chǎn)品的MTBF。一般該方法都是根據(jù)相關(guān)的標(biāo)準計算出來的。目前最通用的預(yù)測計算法為MIL-HDBK-217F，對應(yīng)國內(nèi)版本為GJB299B。由于影響產(chǎn)品可靠性的因素很多，該方法的局限性很大。

（2）實驗試驗法為通過改變影響產(chǎn)品故障速率的因素加快產(chǎn)品失效進行實驗測試。再根據(jù)測試值反推出正常工作情況下的MTBF。該方法相對預(yù)計計算的方式更符合實際值，但是工作量相應(yīng)的也增加了很多，實驗周期比較長。

（3）失效統(tǒng)計法值根據(jù)產(chǎn)品的實際使用情況統(tǒng)計出產(chǎn)品的MTBF。理論上該方法為真實的MTBF計算方法。由于統(tǒng)計方法的和統(tǒng)計數(shù)據(jù)的遺漏，該方法也會存在一定的誤差。

（1）MTBF預(yù)計法：

?可靠性預(yù)計是對產(chǎn)品或者系統(tǒng)的可靠性進行定量的估計，推測其可能達到的可靠性水平，是實施可靠性工程的基礎(chǔ)

?可靠性預(yù)計是依據(jù)組成系統(tǒng)的元器件、零部件的可靠性來估計的，是一個自下而上、由局部到整體、由小到大的一種綜合過程

?可靠性預(yù)計適用于產(chǎn)品設(shè)計階段

可靠性預(yù)計法的標(biāo)準：

可靠性預(yù)計法的步驟：

?客戶提供產(chǎn)品BOM表

?依據(jù)軟件查詢各無器件失效率

?統(tǒng)計總失效率

?計算預(yù)計MTBF

（2）MTBF實驗試驗法：

試驗方法主要有：全壽命試驗、序貫截尾試驗、定時截尾試驗或定數(shù)截尾試驗。

1）全壽命試驗

全壽命試驗要求所有樣品都在試驗中最終都失效，只需要采用簡單的算術(shù)平均值就可以計算出MTBF。

2）序貫截尾試驗

針對試驗對象的特點，在一批數(shù)量為N的產(chǎn)品中，任意抽取數(shù)量為n的樣品，觀察發(fā)生r個故障出現(xiàn)時的時間，并計算總的測試時間。發(fā)生一次故障，就進行一次判決。

3）定數(shù)、定時截尾試驗

定時截尾試驗指試驗到規(guī)定的時間終止。

定數(shù)截尾試驗指試驗到出現(xiàn)規(guī)定的故障數(shù)或失效數(shù)時而終止。

可靠性試驗法的標(biāo)準：

可靠性試驗法的步驟：

?確定MTBF下限值

?確定試驗方案

?確定樣品信息：什么樣品，尺寸，重量，可提供的樣品數(shù)量

?確定可接受失效樣品數(shù)，推薦可接受失效樣品數(shù)為0

?計算試驗時間

?確認試驗條件：溫度，電壓，功能檢查

?進行試驗觀察失效數(shù)

MTBF加速

?常規(guī)試驗耗時較久，且需投入大量的金錢，而產(chǎn)品可靠度信息又不能及時獲得并加以改善

?可在實驗室里以加速壽命試驗的方法，在可接受的試驗時間里評估產(chǎn)品的使用壽命

?是在物理與時間上，加速產(chǎn)品的劣化，以較短的時間試驗來推定產(chǎn)品在正常使用狀態(tài)的壽命或失效率，但基本條件是不能破壞原有設(shè)計特性

?電子產(chǎn)品的加速因子主要是溫度，溫度加濕度，電壓等

MTBF加速法試驗步驟：

?確定MTBF下限值

?確定可信度系數(shù) A=0.5*χ2（1-a，2（r+1））

?依據(jù)具體的測試條件（溫度，濕度，電壓）計算加速因子

?確認客戶能提供的樣品數(shù)量

?計算試驗時間

（3）失效統(tǒng)計法（實測法）

產(chǎn)品在完成設(shè)計改進、準備批量生產(chǎn)前，原則上需要通過部分樣機進行試驗室試驗來評價產(chǎn)品的MTBF，再確定是否批量生產(chǎn)。

而實際上，由于新產(chǎn)品在推出時間上的需要，不可能進行長時間的MTBF試驗。

對于民用產(chǎn)品來說。試驗室試驗由于時間和費用的關(guān)系根本無法操作；

對于部分軍用產(chǎn)品來說，由于生產(chǎn)的數(shù)量極有限，不可能抽取過多的試驗樣品進行MTBF試驗，這樣通過極少樣品評價出的MTBF可信度是個大問題。

同時，由于實驗室試驗條件的單一性和產(chǎn)品在外場使用條件的多樣性，因此，試驗室試驗的真實性與產(chǎn)品的外場使用會有較大的差異。這時就需要通過現(xiàn)場失效統(tǒng)計的數(shù)據(jù)來了解產(chǎn)品真實的MTBF當(dāng)然這種方法帶來的時間滯后性是無法克服的，但對于驗證實驗室的試驗數(shù)據(jù)和連續(xù)生產(chǎn)同類產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家還是有價值的。

計算MTBF時要注意失效分布在計算中的意義：

1）產(chǎn)品的失效分布不同時，MTBF是有較大差異的，因此，失效分布的形態(tài)對MTBF的計算有很大的影響。

2）對設(shè)計、制造良好的整機產(chǎn)品來說失效分布多為指數(shù)分布。也就是常說的偶然失效的情形。如果不廠解產(chǎn)品的失效分布形態(tài)，可以先內(nèi)接采用指數(shù)分布的公式計算。

3）正態(tài)分布常用來表示磨損失效的情形，通常設(shè)計、制造不良的產(chǎn)品在較短的時間內(nèi)就會進入磨損損耗期，如果在試驗中發(fā)現(xiàn)失效分布呈現(xiàn)的是正態(tài)分布，且壽命時間較短時要注意產(chǎn)品本身存在的問題。

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審核編輯 黃宇