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北京高低温环境试验及电磁兼容测试实验室

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MTBF(平均无故障间隔时间)-衡量产品质量的关键指标
发布时间:2025-01-05        浏览次数:16        返回列表
 MTBF,全称Mean Time Between Failure,是指产品在两次相邻故障之间的平均工作时间,是衡量产品(尤其是电子产品和机械设备)可靠性的关键参数。它反映了产品在规定时间内保持功能的能力,是产品设计、生产、维护及评估过程中不可或缺的一环。MTBF的单位通常为小时,数值越大,表示产品的可靠性越高,故障率越低。

一、MTBF的计算方法

MTBF的计算方法主流的有两种:预计计算法、实验试验法。

预计计算法:基于产品故障的一般原因及影响故障率的因素,通过相关标准或模型进行预测计算。这种方法依赖于大量的历史数据和经验公式,但存在一定的局限性,因为实际使用中的情况往往比预测更为复杂。

实验试验法:通过模拟实际使用条件,对产品进行加速寿命试验,以快速获取产品的失效数据,并据此反推出正常工作条件下的MTBF。这种方法相对更为准确,但实验周期长,成本较高。

二、传统可靠性预计方法

在工程实践中方便易行,见效快,从而在各个国家被广泛推广,发展迅速。目前最通用的权威性标准是ML-HDBK-217、GJB/Z2998和 Bellcore,分別用于车工产品和民用产品。其中,MIL-HDBK-217是由美国国防部可靠性分析中心及Rome实室提出井成为行业标准,专用于军工产品MTBF值计算;GJB/Z2998是我国军用标准;    而 Bellcore是由AT&TBell实验室提出并成为商用电子产品MTBF值计算的行业标准。传统的可靠性预计中主要考虑的是产品中每个器件的失效率,一个产品的失效率由组成该产品的各个元器件或模块来决定。但由于器件在不同的环境、不同的使用条件下其失效率会有很大的区別,例如,同一产品在不同的环境下,如在内地地区和海洋平台上,其可靠性值肯定是不同的;又如一个额定电压为16V的电容在实际电压为25V和5V下的失效率肯定是不同的。所以,在计算可靠性指标时,必须考虑上述多种因素。但上述这些因素,几乎无法通过人工进行计算,必须借助于软件如MTBFCAL软件和其庞大的参数库来得到。

三、可靠性加速模型

寿命试验是基本的可靠性试验方法,在正常工作条件下,常常采用寿命试验方法去评估产品的各种可靠性特征。但是这种方法对寿命特别长的产品来说,不是一种合适的方法。因为它需要花费很长的试验时间,甚至来不及作完寿命试验,新的产品又设计出来,老产品就要被淘汰了。因此,在寿命试验的基础上形成的加大应力、缩短时间的加速寿命试验方法逐渐取代了常规的寿命试验方法。 加速寿命试验是用加大试验应力(诸如热应力、电应力、机械应力等)的方法,激发产品在短时间内产生跟正常应力水平下相同的失效,缩短试验周期。然后运用加速寿命模型,评估产品在正常工作应力下的可靠性特征。加速环境试验是近年来快速发展的一项可靠性试验技术。该技术突破了传统可靠性试验的技术思路,将激发的试验机制引入到可靠性试验,可以大大缩短试验时间,提高试验效率,降低试验耗损。      

 


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