MTBF測試介紹

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。

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：預計計算法、實驗試驗法、失效統(tǒng)計法（實測法）。

（1）預計計算方法為根據(jù)產(chǎn)品故障的一般原因以及影響故障率的因素預測計算產(chǎn)品的MTBF。一般該方法都是根據(jù)相關(guān)的標準計算出來的。目前最通用的預測計算法為MIL-HDBK-217F，對應國內(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。該方法相對預計計算的方式更符合實際值，但是工作量相應的也增加了很多，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預計法：

?可靠性預計是對產(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

?可靠性預計適用于產(chǎn)品設(shè)計階段

可靠性預計法的標準：

可靠性預計法的步驟：

?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