基于非加速狀態(tài)的電子設(shè)備可靠性試驗研究

張培躍 張濤 程德鵬

摘 要：本文主要研究基于非加速狀態(tài)的電子設(shè)備可靠性試驗，首先對電子設(shè)備可靠性概念及影響因素進(jìn)行介紹，了解影響電子設(shè)備可靠性的主要因素，重點分析軍用電子設(shè)備可靠性試驗的特點及試驗方法的選擇，在此基礎(chǔ)上分析非加速狀態(tài)的電子設(shè)備可靠性試驗，希望通過本文的研究能夠更加全面的認(rèn)識電子設(shè)備的可靠性試驗。

關(guān)鍵詞：非加速狀態(tài);電子設(shè)備;可靠性試驗

1引言

電子設(shè)備在生產(chǎn)生活各個領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛的使用，電子設(shè)備的可靠性也對產(chǎn)品的質(zhì)量性能產(chǎn)生直接深刻的影響。可靠性試驗?zāi)軌蛘鎸嵙私怆娮赢a(chǎn)品的性能缺陷，以便于對其改進(jìn)，提升品質(zhì)，尤其是在軍用電子設(shè)備中進(jìn)行可靠性試驗是十分重要的。因此在現(xiàn)階段加強(qiáng)對于非加速狀態(tài)的電子設(shè)備可靠性試驗研究具有重要的現(xiàn)實意義。

2電子設(shè)備可靠性概念及影響因素

2.1 電子設(shè)備可靠性概念

電子設(shè)備在運行過程中可能會遇到各種不同的運行狀況，而可靠性就是指電子設(shè)備在在特定條件下維持無故障狀態(tài)持續(xù)執(zhí)行設(shè)備相關(guān)指定功能的能力。高可靠性是電子設(shè)備高質(zhì)量的重要標(biāo)志。通常可以使用失效率、可靠度等指標(biāo)評價電子設(shè)備的可靠性。電子設(shè)備的可靠性由基礎(chǔ)電子元器件和產(chǎn)品設(shè)計可靠性兩部分組成，其中電子元器件是基礎(chǔ)核心部件，元器件的可靠性保證產(chǎn)品整體可靠性的基礎(chǔ)，而可靠合理的設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)各種電子元器件的可靠結(jié)合，從而直接影響到產(chǎn)品可靠性高低。

2.2 影響電子設(shè)備可靠性的因素

其一是氣候條件，電子設(shè)備工作使用環(huán)境中的濕度、溫度以及空氣污染情況等都會影響到電子設(shè)備的正常運行，在特殊的氣候條件下，電子設(shè)備內(nèi)部的零部件容易出現(xiàn)故障，電氣元件的傳感能力會降低，容易出現(xiàn)電子設(shè)備運行遲緩的問題，導(dǎo)致電子設(shè)備的電氣性能下降，壽命降低，無法正常工作。其二是機(jī)械條件，如果電子設(shè)備在運行使用過程中受到外界或周邊設(shè)備的振動沖擊就可能會出現(xiàn)內(nèi)部元器件的失效損壞等問題，從而導(dǎo)致電子設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)件變形甚至斷裂，電子設(shè)備無法工作。其三是電磁干擾，電子設(shè)備中元器件的運行需要保持穩(wěn)定的電磁場環(huán)境，如果周邊環(huán)境中的電磁波異常，電氣元件的運行使用就會受到干擾，容易產(chǎn)生較大的嗓聲，而且設(shè)備運行的穩(wěn)定性也會降低，無法保障電子設(shè)備的安全性。其四是生產(chǎn)條件，生產(chǎn)條件是電子設(shè)備運行使用的基礎(chǔ)，合適的生產(chǎn)條件能夠保障電子設(shè)備的正常使用，如果達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)條件，電子設(shè)備的運行質(zhì)量就會下降。

3軍用電子設(shè)備可靠性試驗的特點及選擇

可靠性試驗是檢測評定設(shè)備可靠性的主要方法，可靠性試驗的基本原理就是在被測試設(shè)備的規(guī)定環(huán)境及工作條件，將對應(yīng)的環(huán)境應(yīng)力和工作模式按照一定的周期反復(fù)在受試設(shè)備上施加，然后分析處理受試設(shè)備的失效情況的。在可靠性試驗的基礎(chǔ)上能夠真實反饋設(shè)備質(zhì)量反饋，并以此為依據(jù)改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)備的設(shè)計、生產(chǎn)制造、運行管理等，從而進(jìn)一步改進(jìn)提升設(shè)備的可靠性。

軍用電子設(shè)備屬于特殊的產(chǎn)品，相關(guān)的可靠性試驗主要包括研制階段的初期試驗、可靠性驗收增長試驗、設(shè)備元器件老煉試驗以及電子設(shè)備過載能力的試驗等，具體試驗項目的選擇要根據(jù)設(shè)備研制的不同階段及對應(yīng)的要求標(biāo)準(zhǔn)確定。

目前關(guān)于軍用電子設(shè)備可靠性試驗的方法主要分為以下幾種，其一是“試驗-問題記錄-再試驗”模式，這種方法主要是在試驗機(jī)的批量試驗中使用，針對試驗中發(fā)現(xiàn)問題時，以記錄問題為主，暫時不進(jìn)行改進(jìn)，在下一個階段結(jié)合設(shè)備的失效機(jī)理，集中改進(jìn)。其二是“試驗-改進(jìn)-再試驗”模式，利用該方法能夠及時暴露產(chǎn)品存在的薄弱問題，試驗后及時分析產(chǎn)品失效的原因機(jī)理，確定導(dǎo)致問題的根本原因并進(jìn)行改進(jìn)，之后再反復(fù)驗證實改進(jìn)，不斷提升產(chǎn)品的可靠性。這種試驗方法一般是在暴露確定電子產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)后進(jìn)行，而且試驗對象和目標(biāo)的針對性較強(qiáng)。其三是前面兩種方式的結(jié)合，在試驗中發(fā)現(xiàn)的問題如果可以及時改進(jìn)就立即改進(jìn)，對于延緩類問題則安排在下次試驗前改進(jìn)，這種方法適合在多種問題同時出現(xiàn)時進(jìn)行。

4非加速狀態(tài)的電子設(shè)備可靠性試驗分析

軍用電子設(shè)備的壽命質(zhì)量較高，可以通過增加應(yīng)力的方法，來縮短試驗時間，稱為加速試驗，雖然能夠更快的得出結(jié)果，但是加速狀態(tài)下的結(jié)果與真實結(jié)果會存在差異，因此一般是在非加速狀態(tài)下進(jìn)行試驗。電子設(shè)備的產(chǎn)品壽命與各種試驗參量之間的關(guān)系是分析可靠性試驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)就是，比如電子設(shè)備故障與溫度、振動等應(yīng)力之間的關(guān)系、設(shè)備故障與設(shè)備性能變化的規(guī)律。利用回歸相關(guān)分析法或最小二乘法分析多種數(shù)據(jù)可以得到數(shù)據(jù)之間的變量關(guān)系，并將數(shù)據(jù)繪制擬合為函數(shù)圖表和數(shù)學(xué)模型，從而確定產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)及參數(shù)值。以軍用電子設(shè)備的故障模式為例，一般可以使用指數(shù)分布模型進(jìn)行描述，在試驗中獲取目標(biāo)觀測值，利用模型可以得到電子設(shè)備的可靠度和失效率，并與預(yù)計值進(jìn)行比較，直到試驗值達(dá)到指標(biāo)要求。

在可靠性試驗中會得到諸多復(fù)雜的信息集體數(shù)據(jù)，可以根據(jù)具體試驗?zāi)康牡牟煌槍π赃x擇需要采集的數(shù)據(jù)，并利用試驗取得的觀測值對其可靠性特征值進(jìn)行預(yù)估，比如在軍用電子產(chǎn)品可靠性試驗中，通常使用MTBF作為試驗指標(biāo)，如果是進(jìn)行檢驗試驗，可以以相關(guān)電子設(shè)備能夠接受的最低MTBF作為檢驗下限。在實際試驗中可以利用點估計結(jié)合試驗經(jīng)驗基本估算得到相關(guān)電子設(shè)備的MTBF，從而快速處理相關(guān)試驗數(shù)據(jù)。

5結(jié)語

通過本文的分析可知，電子設(shè)備可靠性試驗對于提升電子設(shè)備性能，保障電子設(shè)備質(zhì)量具有十分重要的作用，在非加速狀態(tài)下進(jìn)行可靠性試驗?zāi)軌蛘鎸嵢娴牧私猱a(chǎn)品品質(zhì)，針對其存在的問題進(jìn)行改進(jìn)，全面提升產(chǎn)品性能。未來隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，電子設(shè)備在軍用民用等各個領(lǐng)域都會有更廣泛的使用，相關(guān)的品質(zhì)要求也會更加嚴(yán)格，可靠性試驗將會發(fā)揮更加重要的作用。

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作者簡介：

張培躍（1986—），男，漢族，山東人，工業(yè)和信息化部電子第五研究所華東分所工程師，主要從事電子裝備環(huán)境適應(yīng)性和可靠性研究工作.