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)。不同種類的產(chǎn)品，MTBF的計(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(Arrhenius Model):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(Eyring Model):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

2、幕法則(Inverse Power Law):適用于金屬和非金屬材料 ，軸承和電子裝備等。復(fù)合模式(Combination Model):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的估算方式MTBF( Mean Time Between Failure )，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。da km limt <iinpkmnrdbetween l<tilur>?s.5.5'rini»I'dilitr-ei - dawn lime、»p time)(孑？?？?MTBF=例子：從一

3、批產(chǎn)品中抽取 5PCS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MTBF值。111M(12Af1.121jL(22AT-62祥1A1佗It43； 1 -151kt52T i?4K工作陰ih2T2=:：-H22-275h3：5=:51-H52j0hJCOh150h200b200ii二迂二王叮h.5解：帶入公式計(jì)算?+ ?2+?3+ ?4+ ?3MTBF=?111450=11=131.8、MTBF阿可氏模型只有一項(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 Svandte Arrhenius1887年提出的阿

4、氏反應(yīng)方程式.R:反應(yīng)速度 speed of reacti onA:溫 度常數(shù) a unknown non-thermal constantEA:活 化能activati onen ergy (eV) K:Boltzma nn 常 數(shù) , 等 地8.623*10-5 eV/OK. T:為絕對溫度(Kelvin)Ea=(ln L2-ln L1)*k/(1/T2-1/T1)Ea 11?= ?瞻(元-刃MTBF=L1*KEa為活化能(eV)；T1、T2為加速壽命測試的實(shí)驗(yàn)溫度(需換算為絕對溫度參與計(jì)算)； T3為常溫溫度25C，換算為絕對溫度為298K;L1、L2分別為加速壽命測試溫度T1、T2下測

5、得的壽命；抽樣測試總測試時(shí)間壽命L=壽命 允許故障數(shù)量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85T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45C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/其他無故障品總測試時(shí)間測得壽命時(shí)的測試時(shí)間 t1的測試時(shí)間24*t=24* 天 數(shù)L1= t/r(Hr)(Hr)天數(shù)(Hr)*499+ t1 (Hr)54723

6、598271962.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)*499+11 (Hr)測得壽命L2=t/r(Hr)707235998179993. 根據(jù)公式InL=A+Ea/kT求出Ea(活化能)，A為未知溫度常數(shù) In L1 = A + Ea/ kT1(2) In L2 = A + Ea/ kT2公式(2)-(1)，解立方程式，得Ea=(ln L2-In L1)*k/(1/T2-1/T1)因此，可通過實(shí)

7、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ln L1常數(shù)k(Boltzma nn),eV/oK計(jì)算 1/(T1+273)(換算絕對溫 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ln L2常數(shù)k(Boltzma nn),eV/oK計(jì)算 1/(T2+273)(換算絕對溫 度)45179999.808.62e-53.19e-3計(jì)算1/T2-1/T1 (絕對溫度)依照公式求得Ea4.04e-40.414. 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MTBF平均壽命L3 ?=L1?3)?)?1? (？ ？31?)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T4C )1/T4-1/T1(1/K)計(jì)