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基本概念
MTBF(Mean Time Between Failures)即平均故障間隔時間,是衡量產(chǎn)品可靠性的一個重要指標(biāo)。它表示的是可修復(fù)產(chǎn)品兩次相鄰故障之間的平均時間。加速壽命模型則是一種通過增加應(yīng)力(如溫度、電壓、濕度等)來縮短測試時間,從而快速評估產(chǎn)品在正常使用條件下壽命的方法。
常見的加速壽命模型
原理:它是一種綜合考慮多種應(yīng)力(如溫度和電壓等)對產(chǎn)品壽命影響的模型。公式為,其中是一個常數(shù),是溫度,是其他應(yīng)力因素。
應(yīng)用案例:對于復(fù)雜的電子設(shè)備,如智能手機(jī)主板,其壽命可能受到溫度和工作電流的共同影響。通過艾林模型,可以同時考慮這兩種應(yīng)力的加速作用,更準(zhǔn)確地評估產(chǎn)品在實際使用環(huán)境中的壽命。
原理:主要用于與非熱應(yīng)力相關(guān)的加速壽命測試,如電壓、壓力等。其公式為,其中是在應(yīng)力下的壽命,是一個常數(shù),是模型的參數(shù)。應(yīng)力可以是電壓、電流等非溫度應(yīng)力因素。
應(yīng)用案例:以電子產(chǎn)品中的電源模塊為例,在正常工作電壓下壽命為,當(dāng)提高電壓到進(jìn)行加速壽命測試時,利用逆冪律模型,通過已知的參數(shù)和,可以從加速測試的結(jié)果推算出正常工作電壓下的壽命。
原理:該模型主要用于溫度加速壽命測試。它基于化學(xué)反應(yīng)速率與溫度之間的關(guān)系,其公式為,其中是在溫度下的壽命,是一個常數(shù),是激活能(與產(chǎn)品失效機(jī)制相關(guān)的能量參數(shù)),是玻爾茲曼常數(shù),是絕對溫度。
應(yīng)用案例:例如在電子元器件的測試中,假設(shè)某種電容器在正常工作溫度()下的壽命估計為,通過提高溫度到()進(jìn)行加速壽命測試。已知激活能,就可以根據(jù)阿倫尼斯模型計算出在加速溫度下的壽命與的關(guān)系,從而通過在加速溫度下的測試數(shù)據(jù)來推算正常溫度下的壽命。
阿倫尼斯模型(Arrhenius Model)
逆冪律模型(Inverse Power Law Model)
艾林模型(Eyring Model)
加速壽命模型的步驟
確定加速變量和加速條件:首先要確定哪種應(yīng)力因素(溫度、電壓等)對產(chǎn)品壽命影響較大,然后選擇合適的加速條件。例如,對于對溫度敏感的電子產(chǎn)品,選擇合適的高溫作為加速條件。
進(jìn)行加速壽命測試:在選定的加速條件下,對一定數(shù)量的樣品進(jìn)行測試,記錄每個樣品的失效時間。例如,將一批電子元件放置在高溫箱中,設(shè)定較高的溫度,然后觀察元件的失效情況并記錄時間。
建立加速壽命模型:根據(jù)測試數(shù)據(jù),利用合適的數(shù)學(xué)模型(如阿倫尼斯模型等)進(jìn)行擬合,確定模型中的參數(shù)。這通常需要使用統(tǒng)計分析軟件或數(shù)學(xué)方法進(jìn)行計算。
模型驗證和應(yīng)用:通過與已知的正常條件下的少量壽命數(shù)據(jù)或其他可靠性數(shù)據(jù)進(jìn)行對比驗證模型的準(zhǔn)確性。驗證成功后,就可以利用該模型來預(yù)測產(chǎn)品在正常使用條件下的 MTBF。
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