平均無故障時(shí)間MTBF測試及計(jì)算過程

1、一、壽命估算模型常溫下的故障及壽命的統(tǒng)計(jì)耗時(shí)耗力。為方便估算產(chǎn)品壽命，通常會(huì)進(jìn)行批次性產(chǎn)品抽樣，作加速壽命實(shí)驗(yàn)。不同種類白產(chǎn)品，MTBF勺計(jì)算方式也不盡相同，常用的加速模式有以下幾種：阿氏模型(ArrheniusModel):如果溫度是產(chǎn)品唯一的加速因素，則可采用阿氏模型,一般情況下，電子零件完全適用阿氏模型，而電子和通訊類成品也可適用阿氏模型，原因是成品類的失效模式是由大部分電子零件所構(gòu)成.因此，阿氏模型，廣泛用于電子與通訊行業(yè)。愛玲模型(EyringModel):如果引進(jìn)溫度以外的應(yīng)力,如濕度,電壓,機(jī)械應(yīng)力等，則為愛玲模型。產(chǎn)品包括電燈，液晶顯示元件，電容器等應(yīng)用此模式。反乘哥法則(In

2、versePowerLaw):適用于金屬和非金屬材料，軸承和電子裝備等。復(fù)合模式(CombinationModel):適用于同時(shí)考慮溫度與電壓作為環(huán)境應(yīng)力的電子材料如電容。二、常溫下MTBF勺估算方式MTBF(MeanTimeBetweenFailure),即平均失效間隔，指系統(tǒng)兩次故障發(fā)生時(shí)間之間的時(shí)間段的平均值。dawnliirit<impLannrdDokn*onetAiJurpbetweentaihiresogipfailuredllFUlIltTFTimeBelweenF&lur噌號(hào)-doKiilime-tiptime(?W?2?MTBF=?例子：從一批產(chǎn)品中抽取5PC

3、S產(chǎn)品，在某一溫度下，其實(shí)際工作時(shí)間、失效數(shù)如下圖所示，求mtbfFSo尸晶用EH作Mi百1111121.V1LlOOh150hX200b200ii35ch時(shí)口解：帶入公式計(jì)算?W?Q?密+?2+?2+?4+?多MTBF=?11145011=131.8、MTB用可氏模型只有一項(xiàng)加速因子，如溫度，且服從指數(shù)分布的加速壽命實(shí)驗(yàn)，可采用MTBF阿氏模型計(jì)算公式進(jìn)行估算。阿氏模型起源于瑞典物理化學(xué)家SvandteArrhenius1887年提出的阿氏反應(yīng)方程式.R：反應(yīng)速度speedofreactionEA:活化等地A:溫度常數(shù)aunknownnon-thermalconstant能activatio

4、nenergy(eV)K:Boltzmann常數(shù)8.623*10-5eV/0K.T:為絕對(duì)溫度(Kelvin)Ea=(lnL2-lnL1)*k/(1/T2-1/T1)Ea11?=?巧?飯-司MTBF=L1*KEa為活化能(eV);T1、T2為加速壽命測試的實(shí)驗(yàn)溫度(需換算為絕對(duì)溫度參與計(jì)算)T3為常溫溫度25C,換算為絕對(duì)溫度為298K;L1、L2分別為加速壽命測試溫度T1、T2下測得的壽命；八抽樣測試總測試時(shí)間壽命L=允許故障數(shù)量一K為Boltzmann常數(shù)，值為8.62X10-5(eV/K);以同類型產(chǎn)品做參照，其計(jì)算過程如下：在85c條件下測試72小時(shí)出現(xiàn)第一次出現(xiàn)故障時(shí)間，計(jì)T1在45

5、c條件下測試72小時(shí)出現(xiàn)第二次出現(xiàn)故障時(shí)間，計(jì)T21.溫度T1加速壽命實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)帶入以下欄位，求出問題T1下的壽命L1測試溫度T1(C)測試樣品數(shù)量測試時(shí)間(天)允許故障數(shù)量r8550035第一件故障發(fā)生時(shí)的測試時(shí)間t1(Hr)/其他無故障品的測試時(shí)間24*天數(shù)(Hr)總測試時(shí)間t=24*天數(shù)*499+t1(Hr)測得壽命L1=t/r(Hr)54723598271962.溫度T2加速壽命實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)帶入以下欄位，求出L1測試溫度T2(C)測試樣品數(shù)量測試時(shí)間(天)允許故障數(shù)量4550032第一件故障發(fā)生時(shí)的測試時(shí)間t1(Hr)/其他無故障品的測試時(shí)間24*天數(shù)(Hr)總測試時(shí)間t=24*天數(shù)

6、*499+t1(Hr)測得壽命L2=t/r(Hr)707235998179993.根據(jù)公式lnL=A+Ea/kT求出Ea(活化能),A為未知溫度常數(shù)(1) lnL1=A+Ea/kT1(2) InL2=A+Ea/kT2公式(2)-(1),解立方程式，得Ea=(lnL2-lnL1)*k/(1/T2-1/T1)4.由以上結(jié)果，并根據(jù)以下加速因子計(jì)算公式，可計(jì)算出常溫25c下(L3)的加速因子K3值及MTBFF均壽命?L3?L1?一?陶)?1?1%(?3-1?)因此，可通過實(shí)驗(yàn)獲得該活化能Ea的值:加速壽命測試溫度T1(C)測得壽命L1(Hr)計(jì)算lnL1常數(shù)k(Boltzmann),eV/oK計(jì)算1

7、/(T1+273)(換算絕對(duì)溫度)8571968.888.62e-52.79e-3加速壽命測試溫度T2(C)測得壽命L2(Hr)計(jì)算lnL2常數(shù)k(Boltzmann),eV/oK計(jì)算1/(T2+273)(換算絕對(duì)溫度)45179999.808.62e-53.19e-3計(jì)算1/T2-1/T1(絕對(duì)溫度)依照公式求得Ea4.04e-40.41加速壽命測試溫度T1(C)測得壽命L1(Hr)常溫T3(C)1/T3-1/T1(1/K)(絕對(duì)溫度)計(jì)算加速因子(Hr)求得常溫下MTBF=L1*K3857196255.6e-414.371034105.此次45攝氏度無故障，預(yù)估各攝氏溫度下的平均壽命為:加速壽命測試溫度T1(C)測得壽命L1(Hr)溫度T4(C)1/T4-1/T1(1/K)計(jì)算加速因子K3