MTBF应该怎么测试和计算的?
一、测试方法
实验方式主要有三种:
◆全寿命试验
全寿命试验要求所有样品都在试验中终都失效,只需要采用简单的算术平均值就可以计算出MTBF。
◆序贯截尾试验
针对试验对象的特点,在一批数量为N的产品中,任意抽取数量为n的样品,观察发生r个故障出现时的时间,并计算总的测试时间。发生一次故障,就进行一次判决。
◆定数、定时截尾试验。
定时截尾试验指试验到规定的时间终止。
定数截尾试验指试验到出现规定的故障数或失效数时而终止。
二、计算方式
产品的故障总数与寿命单位总数之比叫“故障率”(Failurerate),常用λ表示。当产品的寿命服从指数分布时,其故障率的倒数就叫做平均故障间隔时间,简称MTBF。即:MTBF=1/λ
标准故障率的曲线可以用众所周知的“浴盆曲线”来描述。所有元件和系统的曲线形状都近似相同-只是时间轴方向上的延伸率不同。它可以分为三个区域:早期故障期(I),有效工作期(II),生命终期(III)。MTTF包含了区域I和II,而MTBF只包含了区域(II)。
以序贯截尾试验方法为例,介绍MTBF的一种计算方式:
M0 =规定可接受的平均无故障时间;
α =生产方风险;
β =使用方风险;
Dm =平均无故障时间的鉴别比
当生产方风险α是当实际的 m=m0时,设备被拒收的概率
使用方风险β是实际的 m=m1时,设备被接受的概率。这里m1是不可接受的平均无故障时间。
平均无故障时间的鉴别比在整理的定义是:Dm= m0/m1
假设β =α , d、 m0 、m1、r 相同,为了方便比较,设置MTBF(m1 ) =2000h
β =α=10% , Dm= m0/m1 =3 ,r=5
当故障数r为1和5时的接收时间分别为:
TA≥t (标准化判决时间)ⅹMTBF(θ1)=514ⅹ2000=10800h
TA≥t (标准化判决时间)ⅹMTBF(θ1 )=10135ⅹ2000=20700h
如表,r=5时,合格判决时间TA=20700h ;r=1时,合格判决时间TA=10800h ;
MTBF的测定(加速试验方案)
1、加速试验方案
引用标准GB T 34986-2017 产品加速试验方法
在加速试验方案中,允许对温度应力、湿度应力、机械应力、电应力等因子进行加速。本例中,对温湿度进行加速。加速因子模型如下:
式中,T*为总累计试验时间 ,N为样品数,AF为加速因子,TAF为温度加速因子,HAF为湿度加速因子;
Ea为激活能(eV),电子产品一般取0.6eV,k为玻尔兹曼常数且k=8.6×10-5eV/K;
T为温度、RH为相对湿度(单位%),一般情况下n取为2;
备注:加速试验方案能大大缩小测试时间,但由加速测试推算出的MTBF可能和产品的MTBF真值之间存在一定的差距。
测试周期
开关电源MTBF测试的周期一般是采用实验方案中规定的时间,也可以根据产品使用寿命的要求进行调整。测试周期的长短取决于开关电源的应用领域、使用环境和产品质量要求等因素。通常情况下,测试周期为1000小时至5000小时不等。