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MTBF测试
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- MTBF即平均无故障时间,英文全称是“Mean Time Between Failure”。是衡量一个产品(尤其是电器产品)的可靠性指标。单位为“小时”。它反映了产品的时间质量,是体现产品在规定时间内保持功能的一种能力。具体来说,是指相邻两次故障之间的平均工作时间,也称为平均故障间隔。它仅适用于可维修产品,同时也规定产品在总的使用阶段累计工作时间与故障次数的比值为MTBF,摩尔实验室(MORLAB)特将其意义和计算方法简要介绍如下:
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杨悦/Maggie Yang
安博检测机构/深圳安博检测股份有限公司
Anbotek Compliance Laboratory Ltd
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MTBF的作用
根据其平均值,判断下次设备可能的故障时间,在该日期前,预先做好点检或更换易损配件,如此可以避免生产中故障引起的停工损失,属于计划保养的预防保养。
MTBF测试的目的
一、对于高频度故障零件的重点对策及延长零件寿命的技术改良依据。
二、零件寿命周期的推定及最合适修理计划的研究。
三、有关点检对象、项目的先定与点检基准的设定、改良。
四、设定备品、备件基准。机械、电气零件的各项常备项目及基本库存数量应由MTBF的记录分析来判断,使其库存达到最经济的状况。
MTBF推算方法
由MTBF定义可知,规定产品在总的使用阶段累计工作时间与故障次数的比值为MTBF, 指数(Exponential)分布是可靠度統計分析中使用最普遍的机率分布.指数分布之MTBF数值为失效率λ的倒数,故一旦知道λ值,即可 由可靠度函数估算产品的可靠度。
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安博检测下设三个实验室:
1)EMC 实验室拥有:二间3 米法电波暗室、二间屏蔽室、一间控制室、一间静电(ESD)测试室、 一间抗干扰实验室。 所有设备均由德国Rohde&Sehwarz、Schwarzbeck、瑞士EMC Partner、Haefely、美国Agilent 、FCC 等业内顶级国际公司制造和承建;
2)安全及可靠性实验室拥有:二间安全测试室,一间环境可靠性测试室,一间防水,防尘测试室。拥有完善的电源安规测试设备, 拥有几百余通道的温度记录仪和十几台电子负载以及最大参数为100V,100A 的直流源, 同时拥有多台横河温度记录仪,功率计,博计多通道电子负载,-70至150 大型恒温恒湿箱,大型干燥箱、数字电视信号发生器、振动台、 防火、防水、防尘相关测试设备。丰富经验的专业技术人员能满足不同客户的需求,可完成安全相关项目的测试;
3)理化实验室:拥有世界顶级化学分析设备如多功能原子吸收光谱仪、美国VARIAN 元素分析仪、离子色谱分析、确保了数据的准确和有效。可进行RoHS 指令、包装指令、镉指令、PAHs、Phthalates等各项有害物质检测.联系电话;13168733930/0755-26064457
MTBF测试原理:
1.加速寿命试验 (Accelerated Life Testing);
1.1执行寿命试验的目的在于评估产品在既定环境下之使用寿命;
1.2 常規试验耗時较长,且需投入大量的金钱,而产品可靠性资讯又不能及时获得并加以改善;
1.3 可在实验室时以加速寿命试验的方法,在可接受的试验时间里评估产品的使用寿命;
1.4 是在物理与时间基础上,加速产品的劣化肇因,以较短的时间试验来推定产品在正常使用状态的寿命或失效率.但基本条件是不能破坏原有设计特性;
1.5 一般情況下, 加速寿命试验考虑的三个要素是环境应力,试验样本数和试验时间;
1.6 一般电子和工控业的零件可靠性模式及加速模式几乎都可以从美軍规范或相关标准查得,也可自行试验分析,获得其数学经验公式;
1.7 如果溫度是产品唯一的加速因素,則可采用阿氏模型(Arrhenius Model),此模式最为常用;
1.8 引进溫度以外的应力,如湿度,电压,机械应力等,則为爱玲模型(Eyring Model),此种模式适用的产品包括电灯,液晶显示元件,电容器等;
1.9反乘冪法則(Inverse Power Law)适用于金属和非金属材料,如轴承和电子装备等;
1.10 复合模式(Combination Model)适用于同時考虑溫度与电压做为环境应力的电子材料(如电容如下式为电解电容器寿命计算公式) 1.11 一般情況下,主动电子零件完全适用阿氏模型,而电子和工控类成品也可适用阿氏模型,原因是成品灯的失效模式是由大部分主动式电子零件所构成.因此,阿氏模型广泛应用于电子,工控产品行业。
2. 加速因子:
2.1 阿氏模型起源于瑞典物理化学家Svandte Arrhenius 1887年提出的阿氏反应方程式:
R:反应速度 speed of reaction;
A:溫度常数 a unknown non-thermal constant EA:活化能 activation energy (eV) K:Boltzmann常数,等地8.623*10-5 eV/0K. T:为绝对溫度(Kelvin)。
2.2 加速因子原理:加速因子即为产品在使用条件下的寿命(Luse)和高測试应力条件下(Laccelerated)的寿命的比值:
如果产品寿命适用于阿氏模型,则其加速因子為:
AF=e[Ea/K×(1/Ts-1/Tu)];
Ts:室溫+常数273;
Tu:高溫+常数273;
K: :Boltzmann常数,等地8.623*10-5 eV/0K. 3.加速因子中活化能Ea的计算。
3.1 一般电子产品在早夭期失效之Ea为0.2~0.6Ev,正常有用期失效之Ea趋近于1.0Ev;衰老期失效之Ea大于1.0Ev。
3.2 根据 HP 可靠度工程部(CRE)的測试規范,Ea是机台所有零件Ea的平均值.如果新机种的Ea无法计算,可以將Ea设为0.67Ev,做常数处理。