電子設備的可靠性研究

井 勇

身份證號：341124198807230010

電子設備的可靠性研究

井 勇

身份證號：341124198807230010

可靠性是電子設備最重要的性能，如果可靠性無法保證，其電子設備的其他方面功能也無法正常應用。電子設備發揮作用的前提是具備一定的可靠性，也即在相應的運用場所以及規定的時間內能夠正常運行，以達到正常使用的目的。因此，電子設備的可靠性提升是一個極其重要且具備極大挑戰的工作，對未來的經濟發展和科技進步起到了至關重要的意義。基于此，文章就電子設備的可靠性進行相關的分析。

電子設備；可靠性；措施

1.可靠性設計的意義

可靠性貫穿于電子設備的整個壽命周期，從設備的設計、制造到安裝、使用、維護的各階段都有一個可靠性問題。但首先要抓好可靠性設計，設備可靠性的定量指標應該在設計過程就得到落實，為設備的固有可靠性奠定良好的基礎。反之，一個忽視可靠性設計的產品，必然是“先天不足、后患無窮”，在使用過程中大部分會暴露出一系列不可靠問題。據統計，由于設計不當而影響設備可靠性的程度占各種不可靠因素的首位。所以，我們必須扭轉只搞性能指標設計，忽視可靠性設計的傾向，在產品研制、設計階段，認真開展可靠性設計，為設備固有可靠性奠定基礎。

2.某電子設備可靠性驗證試驗方案的設計

2.1 選擇統計試驗方案的原則

電子設備的可靠性統計驗證試驗設計是根據所選定的試驗類型來進行的，根據相關文獻研究可知對于電子產品的可靠性分為兩個環節，分別為可靠性的鑒定試驗與驗收試驗。然而，在進行可靠性鑒定之前需要對被檢測對象的相關規范性文件加以分析，以了解相關技術參數，進而根據被檢測對象在實際環境中使用情況以制定被檢測對象的可靠性實驗的大綱。一般而言，實驗性大綱主要包括以下內容：實驗的目的、實驗的對象、實驗的數量、實驗的條件、實驗的環境等，交由相關人員審核確定之后即可根據試驗大綱以及實驗的原則以確定最優的實驗方案。

2.1.1 定時截尾試驗方案。對于MTBF值的確定通常需要通過實驗來加以確定，同時由于實驗涉及到成本與時間問題，采用截尾試驗方案較為實用，在大多數電子設備的可靠性測試中均采用此法。

2.1.2 序貫試驗方案。如僅需以預定的判決風險率(α，β)來對假設的MTBF值(θ0，θ1)作出判決，不需要事先確定總試驗時間時，可選用序貫試驗方案。因此，一般電子設備可靠性驗收試驗選用此方案。

2.1.3 全數試驗方案。如果設備較多且需要多臺加以判決時，全數試驗方案是最為適宜的方法，但是需要考慮到成本與安全問題。

2.1.4 定數截尾試驗方案。當需要事先規定試驗截尾的失效數，利用試驗數據來評估設備可靠性的特征量時，可采用定數截尾試驗方案。由于事先不易估計所需的試驗時間，所以，實際的電子設備對該方案采用較少。

2.1.5 試驗方案的確定。綜合上述分析與實驗方案相關原則以及實驗對象也即電子設備的進行可靠性實驗的實際需求，在該電子設備的可靠性分析中采用了截尾試驗方案。

2.2 環境條件及應力的確定

電子設備可靠性測試前需確定實驗環境條件以及所需施加的應力，首先需要綜合該類電子設備同類產品加以確定，然后結合相關系數進行試驗設計以模擬該電子設備在實際場合中運用環境。

2.3 試驗結果

根據上述參數、原則、環境條件、應力等相關方面的確定并進行了為其近一個月的實驗得知該電子設備的可靠性系數相對較高，故障發生系數低于2。同時，在完成可靠性實驗之后即可對被檢測對象的性能進行了檢查得知，該類電子設備的可靠性符合產品的相關規范。

3.提高可靠性的具體措施

3.1確定電子產品的使用工況，確定研發方案、戰術技術指標、組裝工藝及防護等級等信息。

3.2降額設計。將電子元器件的工作應力適度降低，低于規定的額定值，從而降低元器件的基本故障率。電子元器件對電應力和溫度應力較為敏感，降額設計是降低基本故障率的常用手段，在最佳降額范圍內，采取I級、II級、III級降額等級，可實現可靠性提高和成本控制的最優方案。

3.3散熱設計。首先，在硬件設計上盡可能地提高電能利用率，將發熱量控制在盡可能小的程度，減少熱阻，降低元器件失效率。采用模塊化布局，將功耗件、發熱源進行最優化布局，設計合理的散熱通道，將熱能竟可能地快速排出到外部空間，降低元器件基本故障率，提升設備整體的可靠性。

3.4電磁兼容性設計。采用屏蔽手段將干擾限制在可接受的范圍內，并限制自身的電磁信號向外部空間輻射，而影響其他設備。根據使用環境中的干擾源性質、強度、頻率等，確定合理的屏蔽手段和屏蔽體，解決電子元器件由于受到電磁干擾而引起的失效或故障率，從而提升整機運行的可靠性。

3.5采用成熟度更高的元器件及組裝工藝，盡量選用標準間，尤其是在易損易耗件的選擇上優先采用標準件。

3.6進行冗余設計，使系統具備多種手段來實現同一種功能，尤其在關鍵技術環節采用此設計。如：并聯結構設計，當一個功能模塊失效時，并聯支路的其它功能模塊一樣可以保障系統的正常運行，以此來提高系統的工作可靠性。

3.7薄弱環節要提高最低可靠度元器件的可靠度，以增強整個系統或模塊的可靠度。

3.8增設全方位的保護功能，如過載保護、過壓保護、欠壓保護等保護措施，提升產品運行可靠性。

3.9進行防振、防沖擊的設計，以及在包裝、運輸、存儲過程中的安全防護，提升產品可靠性。

綜上所述，可知電子設備的可靠性設計至關重要，雖然保證其可靠性設計的方面有很多，因此需要做好電子元器件的品控把關、合理設計、嚴格要求是提高電子產品可靠性的重要手段，提高產品的可靠性也就是提高了產品的核心競爭力。科技進步的體現就是產品質量的升級及可靠性能的增強。

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[2]朱永.電子設備可靠性增長試驗方法及應用研究[J].電子產品可靠性與環境試驗,2015,33(03)：17-22.

[3]黃景德,劉薇.無先驗信息的三態電子設備可靠性評定方法[J].電子測量與儀器學報,2015,29(01)：77-83.