MTBF測試是什么試驗(yàn)？

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

通過壽命試驗(yàn)，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(yàn)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(jìn)一步弄清導(dǎo)致產(chǎn)品失效的主要失效機(jī)理，作為可靠性設(shè)計(jì)、可靠性預(yù)測、改進(jìn)新產(chǎn)品質(zhì)量和確定合理的篩選、例行（批量保證）試驗(yàn)條件等的依據(jù)。

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

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

壽命試驗(yàn)（MTBF）測試目的

1、對于高頻度故障零件的重點(diǎn)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(jì)劃的研究。
3、有關(guān)點(diǎn)檢對象、項(xiàng)目的先定與點(diǎn)檢基準(zhǔn)的設(shè)定、改良。
4、設(shè)定備品、備件基準(zhǔn)。機(jī)械、電氣零件的各項(xiàng)常備項(xiàng)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(dá)到最經(jīng)濟(jì)的狀況。

MTBF的三種測試方法

MTBF測試計(jì)算方法介紹

MTBF的計(jì)算方式主要有三種：預(yù)計(jì)計(jì)算法、實(shí)驗(yàn)試驗(yàn)法、失效統(tǒng)計(jì)法（實(shí)測法）。

（1）預(yù)計(jì)計(jì)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(jì)算產(chǎn)品的MTBF。一般該方法都是根據(jù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算出來的。目前最通用的預(yù)測計(jì)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(shí)驗(yàn)試驗(yàn)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)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(jì)計(jì)算的方式更符合實(shí)際值，但是工作量相應(yīng)的也增加了很多，實(shí)驗(yàn)周期比較長。

（3）失效統(tǒng)計(jì)法值根據(jù)產(chǎn)品的實(shí)際使用情況統(tǒng)計(jì)出產(chǎn)品的MTBF。理論上該方法為真實(shí)的MTBF計(jì)算方法。由于統(tǒng)計(jì)方法的和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的遺漏，該方法也會(huì)存在一定的誤差。

（1）MTBF預(yù)計(jì)法：

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

?可靠性預(yù)計(jì)是依據(jù)組成系統(tǒng)的元器件、零部件的可靠性來估計(jì)的，是一個(gè)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(jì)適用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段

可靠性預(yù)計(jì)法的標(biāo)準(zhǔn)：

可靠性預(yù)計(jì)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(jì)總失效率

?計(jì)算預(yù)計(jì)MTBF

（2）MTBF實(shí)驗(yàn)試驗(yàn)法：

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

1）全壽命試驗(yàn)

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

2）序貫截尾試驗(yàn)

針對試驗(yàn)對象的特點(diǎn)，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(gè)故障出現(xiàn)時(shí)的時(shí)間，并計(jì)算總的測試時(shí)間。發(fā)生一次故障，就進(jìn)行一次判決。

3）定數(shù)、定時(shí)截尾試驗(yàn)

定時(shí)截尾試驗(yàn)指試驗(yàn)到規(guī)定的時(shí)間終止。

定數(shù)截尾試驗(yàn)指試驗(yàn)到出現(xiàn)規(guī)定的故障數(shù)或失效數(shù)時(shí)而終止。

可靠性試驗(yàn)法的標(biāo)準(zhǔn)：

可靠性試驗(yàn)法的步驟：

?確定MTBF下限值

?確定試驗(yàn)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(jì)算試驗(yàn)時(shí)間

?確認(rèn)試驗(yàn)條件：溫度，電壓，功能檢查

?進(jìn)行試驗(yàn)觀察失效數(shù)

MTBF加速

?常規(guī)試驗(yàn)耗時(shí)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(shí)獲得并加以改善

?可在實(shí)驗(yàn)室里以加速壽命試驗(yàn)的方法，在可接受的試驗(yàn)時(shí)間里評估產(chǎn)品的使用壽命

?是在物理與時(shí)間上，加速產(chǎn)品的劣化，以較短的時(shí)間試驗(yàn)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(jì)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(yàn)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(jì)算加速因子

?確認(rèn)客戶能提供的樣品數(shù)量

?計(jì)算試驗(yàn)時(shí)間

（3）失效統(tǒng)計(jì)法（實(shí)測法）

產(chǎn)品在完成設(shè)計(jì)改進(jìn)、準(zhǔn)備批量生產(chǎn)前，原則上需要通過部分樣機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)室試驗(yàn)來評價(jià)產(chǎn)品的MTBF，再確定是否批量生產(chǎn)。

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

對于民用產(chǎn)品來說。試驗(yàn)室試驗(yàn)由于時(shí)間和費(fèi)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(yàn)樣品進(jìn)行MTBF試驗(yàn)，這樣通過極少樣品評價(jià)出的MTBF可信度是個(gè)大問題。

同時(shí)，由于實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)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(yàn)室試驗(yàn)的真實(shí)性與產(chǎn)品的外場使用會(huì)有較大的差異。這時(shí)就需要通過現(xiàn)場失效統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)來了解產(chǎn)品真實(shí)的MTBF當(dāng)然這種方法帶來的時(shí)間滯后性是無法克服的，但對于驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)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(jià)值的。

計(jì)算MTBF時(shí)要注意失效分布在計(jì)算中的意義：

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

2）對設(shè)計(jì)、制造良好的整機(jī)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(jì)算。

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

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審核編輯 黃宇