低壓電器可靠性分析

1、低壓電器可靠性技術(shù)1低壓電器可靠性概述1.1可靠性的概念低壓電器的可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下及規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能 的能力，產(chǎn)品的可靠性是產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要組成部分。產(chǎn)品的質(zhì)量嚴(yán)格說起來 應(yīng)包括其性能及可靠性兩個(gè)方面，一個(gè)產(chǎn)品盡管其性能指標(biāo)很高，但若其可靠性 不高的話，就不能算是一個(gè)質(zhì)量好的產(chǎn)品。一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的可靠性基本上取 決于該系統(tǒng)所用元件的可靠性，同時(shí)，系統(tǒng)的可靠性一般隨系統(tǒng)中所用元件的數(shù) 量增加而下降。隨著系統(tǒng)向大型化方向的發(fā)展，一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)所用元件的數(shù) 量越來越多，只要其中一個(gè)元件發(fā)生故障，一般就可導(dǎo)致整個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)生 故障，而可能造成重大經(jīng)濟(jì)損失，所以自動(dòng)控制系統(tǒng)

2、中所用的電氣元件的可靠性 就顯得越來越重要。產(chǎn)品的可靠性是指在產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間（或操作次數(shù)）內(nèi)完 成規(guī)定功能的能力。首先，產(chǎn)品的可靠性與功能有密切關(guān)系。所謂規(guī)定的功能是指陳品標(biāo)準(zhǔn)或產(chǎn) 品技術(shù)條件所規(guī)定的各項(xiàng)技術(shù)性能。上述定義中的“完成規(guī)定功能”是指完成全 部規(guī)定的技術(shù)性能。其次，產(chǎn)品的可靠性是與規(guī)定的條件分不開的。所謂規(guī)定的條件是指產(chǎn)片使 用時(shí)的負(fù)載條件、環(huán)境條件以及貯存條件。顯然，負(fù)載條件不同時(shí)產(chǎn)品的可靠性 也不同。例如，電氣觸頭接通并斷開電流的大小、觸頭回路電源電壓的高低都會(huì) 影響到電器產(chǎn)品的可靠性，環(huán)境條件（如溫度、濕度、海拔、鹽霧、沖擊、振動(dòng) 等）對(duì)電器產(chǎn)品可靠性的影響也

3、很大。顯然，在惡劣的環(huán)境條件下，電器產(chǎn)品的 可靠性就低些。貯存條件對(duì)電器產(chǎn)品的可靠性也有影響。例如，因貯存條件不良 而使電器產(chǎn)品受潮時(shí)，其可靠性就會(huì)降低。最后，也是最重要的是產(chǎn)品的可靠性與規(guī)定的時(shí)間密切相關(guān)。產(chǎn)品在一天內(nèi) 完成規(guī)定的功能當(dāng)然比在一年內(nèi)完成同樣的規(guī)定功能要容易的多。所以規(guī)定的時(shí) 間越長(zhǎng)，產(chǎn)品的可靠性就越低，亦即產(chǎn)品的可靠性隨著其使用時(shí)間的增加而降低。1.2可靠性技術(shù)的發(fā)展歷程在近代科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展過程中，可靠性技術(shù)隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的 發(fā)展而產(chǎn)生，同時(shí)在不斷的應(yīng)用可靠性技術(shù)解決實(shí)際問題的過程中，也促進(jìn)科生 產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。產(chǎn)品可靠性是指在規(guī)定的條件下及規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)

4、定 功能的能力。而可靠性技術(shù)就是指與產(chǎn)品可靠性有關(guān)的工程方法?？煽啃约夹g(shù)已 有幾十年的歷史。第二次世界大戰(zhàn)中，電子設(shè)備大量用于軍用裝置，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)各 類電子設(shè)備不能有效的投入使用。在20世紀(jì)50年代初期的一次戰(zhàn)爭(zhēng)中，這個(gè)問 題暴露得更為明顯，美國的雷達(dá)設(shè)備經(jīng)常不能正常工作而處于待維修狀態(tài)。由于 電子設(shè)備可靠性不高而使維修費(fèi)用很高，這就促使美國開始重視可靠性問題，并 著手進(jìn)行調(diào)查、研究及試驗(yàn)工作，從而開始進(jìn)行電子設(shè)備領(lǐng)域內(nèi)的可靠性研究工 作。早期的研究重點(diǎn)是在電子管方面，在確定電子管的性能時(shí)，不僅重視其電性 能，而且也重視其耐振及耐沖擊等環(huán)境適應(yīng)性。20世紀(jì)5060年代是可靠性技 術(shù)飛速發(fā)展的10

5、年。美國國防部成立了各種可靠性研究組織。到20世紀(jì)60年 代，美國在電子產(chǎn)品的可靠性研究方面已逐漸成熟，這對(duì)提高美國電子產(chǎn)品的可 靠性起了很大作用。美國從20世紀(jì)70年代起可靠性工作逐漸擴(kuò)展到機(jī)械、電 力、電工及化工等工業(yè)部門。美國是世界上從事可靠性研究最早、范圍最廣、最 有成效的國家。原蘇聯(lián)、日本、德、英、法等國在美國之后也積極開展了可靠性 工作，并取得了不少進(jìn)展。1.3可靠性技術(shù)的基本內(nèi)容靠性技術(shù)就是與可靠性有關(guān)的工程方法，影響產(chǎn)品可靠性的因素很多，從產(chǎn) 品可靠性的因素很多，從確定產(chǎn)品可靠性指標(biāo)、研究、試制、設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)、 鑒定直到投入使用為止的各個(gè)階段，都與可靠性密切相關(guān)，而且產(chǎn)品失

6、效后對(duì)產(chǎn) 品進(jìn)行的失效分析也與產(chǎn)品可靠性密切相關(guān)。這是因?yàn)橥ㄟ^失效分析可以找出產(chǎn) 品的失效模式與失效機(jī)理，把這些信息反饋給產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造人員以及從事可靠 性篩選試驗(yàn)的人員，便可找到相應(yīng)的改進(jìn)措施來提高產(chǎn)品的可靠性。對(duì)于可靠性 試驗(yàn)工作量較大或產(chǎn)品生產(chǎn)批量較小。價(jià)格較高的電器產(chǎn)品來說，對(duì)失效產(chǎn)品進(jìn) 行失效分析就更為重要。2電器產(chǎn)品可靠性抽樣檢測(cè)2.1抽樣檢測(cè)的過程及相關(guān)定義從交驗(yàn)的每批產(chǎn)品中隨機(jī)地抽取預(yù)定樣本容量的產(chǎn)品數(shù)目，對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)逐個(gè)檢 驗(yàn)樣品的性能。如果樣本中所含不合格品數(shù)不大于抽樣方案的最低規(guī)定數(shù)，則 判定該產(chǎn)品合格，即為合格品，予以接收；反之，判定該產(chǎn)品不合格，予以拒收。（1）單位產(chǎn)品和

7、樣本大小n:單位產(chǎn)品就是要實(shí)行檢查的基本產(chǎn)品，或稱為個(gè) 體。樣本是由一個(gè)或者多個(gè)單位產(chǎn)品構(gòu)成的，通常將樣本大小記作n。（2）交驗(yàn)批和批量N：交驗(yàn)批是提供檢驗(yàn)的一批產(chǎn)品，交驗(yàn)批中所包含的單位 產(chǎn)品數(shù)量成為批量，通常記作N。（3）接收數(shù)Ac （acceptance number）：在抽樣方案中，預(yù)先規(guī)定的判定批產(chǎn) 品合格的那個(gè)樣本中最大允許不合格數(shù)，通常記作Ac或c。（4）拒收數(shù)Re（rejection number）：抽樣方案中預(yù)先判定批產(chǎn)品不合格的樣 本中最小不合格數(shù)，通常記作Re。（5）批不合格率？:批不合格率就是批中不合格品數(shù)D占整個(gè)批量N的百分比， 即 p二 （100D/N） %。（6）

8、過程平均不合格率:過程平均不合格率是指數(shù)批產(chǎn)品首次檢查時(shí)得到的平 均不合格率。假設(shè)有k批產(chǎn)品，其批量分別為N1,N2，.，Nk,經(jīng)檢驗(yàn)，其 不合格品數(shù)分別為D1，D2，Dk，則過程平均不合格率為：P=（D1+D2+Dk） /（N1+N2+Nk）（k 不小于 20）。（7）接收質(zhì)量限AQL（acceptance quality limit）：當(dāng)一個(gè)連續(xù)系列批被提 交抽樣時(shí)，可允許的最差過程平均質(zhì)量水平。（8）批最大允許不合格率 LTPD （lot tolerence percent defective）：批最 大允許不合格率是指用戶能夠接收的產(chǎn)品批的極限不合格率值，LTPD的 合理確定直接影響用

9、戶（消費(fèi)者）的利益。（9）生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)者PR：生產(chǎn)者（供方）所承擔(dān)的合格批被判為不合格批的風(fēng)險(xiǎn)， 風(fēng)險(xiǎn)概率通常記作a。（10）消費(fèi)者風(fēng)險(xiǎn)CR :消費(fèi)者（用戶）所承擔(dān)的不合格批被判為合格批的風(fēng)險(xiǎn)， 風(fēng)險(xiǎn)概率通常記作&。2.2接收概率與抽樣特性曲線設(shè)一次技術(shù)抽樣方案為（N； n, c）或（n, c）,即從N個(gè)產(chǎn)品中任取n個(gè)樣品， 檢查后發(fā)現(xiàn)有r個(gè)不合格品，按一次抽檢的判斷準(zhǔn)則，當(dāng)rc時(shí)，判這批產(chǎn)品 合格，接收這批產(chǎn)品。所以事件“rc”的概率P（rc）稱為接收概率，它與 這批產(chǎn)品的實(shí)際不合格品率有關(guān)。一般來說。若這批產(chǎn)品中的不合格品數(shù)量少。即不合格品率P小，則事件“rc” 就容易發(fā)生，從而接收概率P（r

10、c）就大；反之，P大，則P（rc）就小，所以 接收概率P（r c）是P的減函數(shù)。記作：L（p）=P（r c，P）特別當(dāng)P=0時(shí)， 無論哪個(gè)抽樣方案，都會(huì)接收這批產(chǎn)品。姑當(dāng)P=0時(shí)L（p）=L（0）=1。在以P 為橫坐標(biāo)，L（p）為縱坐標(biāo)的坐標(biāo)平面上L（p）所對(duì)應(yīng)的曲線稱為抽樣特性曲 線，簡(jiǎn)稱OC函數(shù)，如圖1所示，一般，不同的抽樣方案有不同的OC曲線。若規(guī)定生產(chǎn)方風(fēng)險(xiǎn)為a，則要求P 1-a，它是一個(gè)較大的百分 數(shù)，一般應(yīng)有1-a 90%，這樣的P0稱為合格質(zhì)量水平，又稱為可接收質(zhì)量水 平，記為AQL,它是合格產(chǎn)品批中不合格品率的上限。當(dāng)產(chǎn)品批的不合格品率 P P1時(shí)，產(chǎn)品批的質(zhì)量是差的，只應(yīng)以小

11、概率接收這批產(chǎn)品。若規(guī)定使用方風(fēng) 險(xiǎn)為&時(shí)；則要求P P0時(shí)，L（P）p這樣的P1稱為極限質(zhì)量水平，又稱為 批允許不合格品率，記為L(zhǎng)Q，它是不合格產(chǎn)品批中不合格品率的下限。綜上所 述，要的到一個(gè)好的抽樣方案（n，c），應(yīng)首先由生產(chǎn)方和使用方商定四個(gè)數(shù)a， p，P0，P1，然后滿足方程組 L（P0）=1-a 和 L（P0）= p 的（n，c）。3抽樣檢測(cè)實(shí)例本實(shí)驗(yàn)是通過Matlab軟件編寫相應(yīng)的程序和界面，這里簡(jiǎn)單的介紹一下 Matlab的使用方法。Matlab 簡(jiǎn)介MATLAB是MathWorks公司于1984年推出的數(shù)學(xué)軟件，是一種用于科學(xué)工程計(jì) 算的高效率的高級(jí)語言。MATLAB最初作為矩

12、陣實(shí)驗(yàn)室（Matrix Laboratory），主 要向用戶提供一套完善的矩陣運(yùn)算命令。隨著數(shù)值運(yùn)算的演變，她逐漸發(fā)漲成為 各種系統(tǒng)仿真、數(shù)字信號(hào)處理、科學(xué)可視化的通用標(biāo)準(zhǔn)。MATLAB由主包和功能各異的工具箱，其基本數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)是矩陣。正如其名 “矩陣實(shí)驗(yàn)室”，MATLAB起初主要使用來完成矩陣運(yùn)算的。圖形用戶界面簡(jiǎn)稱GUI，是由窗口、光標(biāo)、按鍵、菜單、文字說明等對(duì)象構(gòu) 成的一個(gè)用戶界面。作為一個(gè)數(shù)學(xué)運(yùn)算能力很強(qiáng)的軟件，MATLAB的運(yùn)行結(jié)果通常 用圖形來表示，因此，GUI的使用更易于圖形表現(xiàn)的多元化。用戶不需要一行行 的用程序來設(shè)定，只要用鼠標(biāo)選擇即可由于要求不同，設(shè)計(jì)出來的界面也就千差 萬

13、別。但是，自從人們開始設(shè)計(jì)圖形界面以來，界面設(shè)計(jì)的評(píng)論標(biāo)準(zhǔn)卻沒有太大 變化。（1）簡(jiǎn)單性：設(shè)計(jì)界面時(shí)，應(yīng)力求簡(jiǎn)潔、直接、清晰地體現(xiàn)出界面的功能 和特征。那些可有可無的功能應(yīng)盡力刪除，以保持界面的整潔。設(shè)計(jì)的圖形界面 要直觀，為此應(yīng)多采用圖形，而盡量避免數(shù)值。（2）一致性：所謂一致性有兩成含義。一是讀者自己開發(fā)的界面風(fēng)格要盡 量保持一致；二是新設(shè)計(jì)的界面與其他已有界面風(fēng)格不要截然不同。這是因?yàn)橛?戶在初次使用新界面時(shí)，總習(xí)慣于品經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行試探。（3）習(xí)慣性：設(shè)計(jì)新界面時(shí)，應(yīng)盡量使用人們所數(shù)熟悉的標(biāo)志和符號(hào)。用 戶可能并不了解新界面的具體含義及操作方法，但它完全可以根據(jù)熟悉標(biāo)志作為 正確猜測(cè)，自學(xué)入

14、門。3.2實(shí)例1批量 N=200 的一批產(chǎn)品，如何制訂a = 0.05 , p = 0.95 , P0 = 0.025, p1 = 0.10 的 標(biāo)準(zhǔn)型抽樣方案？Matlab函數(shù)的程序function result(m,a,b,p0,p1)for n=1:mfor c=1:ny0=binocdf(c,n,p0);y1=binocdf(c,n,p1);if (abs(y0-(1-a)0.01)&(abs(y1-b)0.01) n c yendendendend執(zhí)行結(jié)果如圖2：GUI界面程序function pushbutton1_Callback(hObject, eventdata, hand

15、les)% hObject handle to pushbutton1 (see GCBO)% eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB% handles structure with handles and user data (see GUIDATA) m=get(handles.edit1,string);a=get(handles.edit2, string);b=get(handles.edit3, string);p0=get(handles.edit4,string);p1=get(handl

16、es.edit5, string); L=;M=;f=1;for n0=1:str2num(m)for c0=0:n0y0=binocdf(c0,n0,str2num(p0);y1=binocdf(c0,n0,str2num(p1);if(abs(y0-(1-str2num(a)=0.02)&(abs(y1-str2num(b)=0.02)L(f)=n0;M(f)=c0;f=f+1;endendendL()M()set(handles.text6,string,num2str(L);執(zhí)行結(jié)果如圖3：3.3實(shí)例2設(shè)有某型號(hào)繼電器100只進(jìn)行壽命試驗(yàn)，其壽命服從指數(shù)分布f(t) = Ae孔，其中X= 3.1 X10 -6 /次，用圖檢驗(yàn)方法進(jìn)行檢驗(yàn)(用MATLAB實(shí)現(xiàn))Matlab函數(shù)的程序： function b=work(n) g=1；m=1/(3.1*10”(6);for i=1:nc=m*log(1/(1-i/(n+1);d=1(i/(n+1);T(g)=c;M(g)=d;g=g+1;endt=T();R=M();semilogy(t,R)b=regress(log(R),t);