一文看懂可靠性试验

一 可靠性试验的概念

可靠性试验是为了保证产品在规定的寿命期间内,在预期的使用、运输或储存等所有环境下,保持功能可靠性而进行的活动。是将产品暴露在自然的或人工的环境条件下经受其作用,以评价产品在实际使用、运输和储存的环境条件下的性能,并分析研究环境因素的影响程度及其作用机理。通过使用各种环境试验设备模拟气候环境中的高温、低温、高温高湿以及温度变化等情况,加速反应产品在使用环境中的状况,来验证其是否达到在研发、设计、制造中预期的质量目标,从而对产品整体进行评估,以确定产品可靠性寿命。


总结来说:可靠性试验是为了解、评价、分析和提高产品的可靠性而进行的各种试验的总称。


二 可靠性试验的目的

可靠性试验的目的是:发现产品在设计、材料和工艺等方面的各种缺陷,经分析和改进,使产品可靠性逐步得到增长,最终达到预定的可靠性水平;为改善产品的战备完好性、提高任务成功率、减少维修保障费用提供信息;确认是否符合规定的可靠性定量要求。

为了评价分析电子产品可靠性而进行的试验称为可靠性试验。试验目的通常有如下几方面:

1在研制阶段用以暴露试制产品各方面的缺陷,评价产品可靠性达到预定指标的情况;

2生产阶段为监控生产过程提供信息;

3对定型产品进行可靠性鉴定或验收;

4暴露和分析产品在不同环境和应力条件下的失效规律及有关的失效模式和失效机理;

5为改进产品可靠性,制定和改进可靠性试验方案,为用户选用产品提供依据。



三 可靠性试验的分类

1、按试验场所

1)现场试验

2)实验室试验----即在实验室内开展的各种应力条件下的模拟试验


2、按试验目的

1)工程试验

工程试验的目的是暴露产品的可靠性薄弱环节并采取纠正措施加以排除(或使其故障率低于允许水平)。这种试验由承制方进行,以研制样机为受试产品。

2)统计试验

统计试验的目的是在一定的置信度要求下,验证产品的可靠性是否达到规定的定量要求。统计试验一般有经认可的第三方实验室负责完成,受试单位事先必须经订购方批准。可靠性试验应尽可能结合产品的性能试验、环境适应性试验等来进行。


3、 按试验性质

1)破坏性试验

2)非破坏性试验


4、通常惯用的分类法,是把它归纳为五大类:

A. 环境试验

B. 寿命试验

C. 筛选试验

D. 现场使用试验

E. 鉴定试验


四  各种具体可靠性试验的概述


1、环境可靠性试验

环境可靠性是指产品在规定的条件下、在规定的时间内完成规定的功能的能力。产品在设计、应用过程中,不断经受自身及外界气候环境及机械环境的影响,而仍需要能够正常工作,这就需要以试验设备对其进行验证。


通常环境可靠性试验分为以下三类:力学环境试验、气候环境试验和综合环境试验。力学环境试验主要包括机械振动、机械冲击、跌落、碰撞、稳态加速度试验等,气候环境试验主要包括温度试验、温湿度试验、气压试验、水试验、盐雾试验、砂尘试验、气体腐蚀试验等,综合环境试验主要包括温度气压综合试验、温度振动综合试验、温度湿度振动综合试验、温度气压湿度综合试验等。


环境可靠性试验可以在产品的研发阶段、试产阶段和量产抽检阶段对产品的可靠性进行验证,有利于企业节省研发和生产成本、提高产品质量。


 

2、寿命试验

评价和分析产品寿命特征的试验称为寿命试验。对于大部分电子产品,寿命是最主要的一个可靠性特征量。因此,可靠性试验往往指的就是寿命试验。寿命试验可分为非工作状态的存储寿命试验和工作状态的工作寿命试验两类。为了缩短试验周期、减少样品数量和试验费用,常常采用加速寿命试验。在不改变产品的失效机理和增添新的失效因子的前提下,提高试验应力(相对于工作状态的实际应力或产品的额定承受应力),以加速产品的失效过程。根据试验中应力施加方式的不同,又可分为:①在试验过程中应力保持不变的恒定应力加速寿命试验;②试验过程中应力逐级步进式增加的步进应力加速寿命试验;③试验过程中应力连续增加的序进应力加速寿命试验。


由于寿命试验费时较多,通常不待受试样品全部失效就要结束,即大部分寿命试验都是截尾试验。根据试验截尾方式(固定试验时间或固定试验中失效样品数)和受试样品失效后有无替换,寿命试验可分为四种:①无替换定时截尾试验;②有替换定时截尾试验;③无替换定数截尾试验;④有替换定数截尾试验。在电子产品寿命试验中,最常用的寿命分布为指数分布、威布尔分布和对数正态分布。最常用的寿命试验数据统计分析方法有概率纸图解法、最大似然估计法、最佳线性无偏估计法、最佳线性不变估计法等。


3、可靠性筛选试验

所谓筛选,就是设法除去在材料、元件、器件、设备、系统等方面潜在的不良因素和缺陷,而把优良的产品挑选出来。采用外加应力或其他手段将成品中潜在的早期失效产品剔除的试验称为可靠性筛选。外加应力可以是热应力、电应力、机械应力或者几种应力的组合,筛选应力大小和作用时间的选取原则是:①针对产品的主要失效机理;②所用的应力对于良好的产品应无破坏作用,而对于有缺陷的产品应能使缺陷很快暴露;③根据用途、成本、产品批量大小和试验设备等条件统一考虑,力求最佳的经济效果;④充分调查,收集数据,掌握产品的失效分布和失效机理,才能确定合理的筛选项目。最常见的筛选方法有:①目检(显微镜镜检、X射线照相、红外扫描等);②电性能测试;③密封检漏;④环境应力筛选(恒定加速、机械振动、冲击、温度循环、热冲击等);⑤寿命筛选(高温储存、功率老化、高温反偏等)。


 

4、可靠性鉴定试验

可靠性鉴定试验是对产品的可靠性水平进行评价时而做的试验。它是根据抽样理论制定出来的抽样方案。在保证生产者不致使质量符合标准的产品被拒收的条件下进行鉴定试验。


可靠性鉴定试验 reliability qualification test 主要有以下情形:

1)为确定产品与规定的可靠性设计要求的一致性,由订购方或其代表用有代表性的产品在规定条件下所作的试验。并以此作为批准定型的依据。(根据GJB451-90改写)

2)在规定的条件下由政府或其代表用有代表性的产品做的试验,以确定产品和设计要求的一致性,并以此作为批准投产的依据(也称“验证”)。(MIL-STD-721C-81)

3)指在规定条件下由政府或其代表用获准结构的典型产品所做的试验,以确定与规定的可靠性要求的一致性,作为批准生产的根据(也称为“可靠性验证”或“设计批准”试验)。(MIL-STD-785B-80)


依据标准:

MIL-STD-721C-81

GJB451-90

MIL-STD-785B-80


来源:嘉峪网


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