第一節(jié) 可靠性定義一、可靠性定義產品的可靠性是指：產品在規(guī)定的條件下、在規(guī)定的時間內完成規(guī)定的功能的能力。從定義本身來說，它是產品的一種能力，這是一個很抽象的概念；我們可以用個例子（100個學生即將參加考試）來理解這個定義，可靠性就是指：100個學生的考分的平均是多少？對這個平均分的準確性有多大把握？分數越高、把握越大，可靠性就越高。我國的可靠性工作起步較晚，20世紀70年代才開始在電子工業(yè)和航空工業(yè)中初步形成可靠性研究體系，并將其應用于軍工產品。其他行業(yè)可靠性工作起步更晚，差距更大，與先進國家差距2030年，雖然國家已制訂可靠性標準，但尚未引起所有企業(yè)的足夠重視。對產品而言，可靠性越高就越好。可靠性高的產品，可以長時間正常工作（這正是所有消費者需要得到的）；從專業(yè)術語上來說，就是產品的可靠性越高，產品可以無故障工作的時間就越長。二、可靠性的重要性調查結果顯示（如某公司市場部2001年調查記錄）：“對可靠性的重視度，與地區(qū)的經濟發(fā)達程度成正比”。例如，英國電訊（BT）關于可靠性管理/指標要求有產品壽命、MTBF報告、可靠性框圖、失效樹分析（FTA）、可靠性測試計劃和測試報告等；泰國只有MTBF和MTTF的要求；而厄瓜多爾則未提到，只是提出環(huán)境適應性和安全性的要求。產品的可靠性很重要，它不僅影響生產公司的前途，而且影響到使用者的安全（前蘇聯(lián)的“聯(lián)盟11號”宇宙飛船返回時，因壓力閥門提前打開而造成三名宇航員全部死亡）。可靠性好的產品，不但可以減少公司的維修費用，而且可以很快就打出品牌，大幅度提升公司形象，增加公司收入。隨著市場經濟的發(fā)展，競爭日趨激烈，人們不僅要求產品物美價廉，而且十分重視產品的可靠性和安全性。日本的汽車、家用電器等產品，雖然在性能、價格方面與我國彼此相仿，卻能占領美國以及國際市場。主要的原因就是日本的產品可靠性勝過我國一籌。美國的康明斯、卡勃彼特柴油機，大修期為12000小時，而我國柴油機不過1000小時，有的甚至幾十小時、幾百小時就出現故障。我國生產的電梯，平均使用壽命（指兩次大修期的間隔時期）為3年左右，而國外的電梯平均壽命在10年以上，是我們的3倍；故障率，國外平均為0.05次，而我國為1次以上，高出20倍，這樣的產品怎么有競爭力呢！因此要想在競爭中立于不敗之地，就要狠抓產品質量，特別是產品可靠性，沒有可靠性就沒有質量，企業(yè)就無法在激烈的競爭中生存和發(fā)展。因此，可靠性問題必須引起政府和企業(yè)的高度重視，抓好可靠性工作，不僅是關系到企業(yè)生存和發(fā)展的大問題，也是關系到國家經濟興衰的大問題。（呵呵，這是唱高調的內容，可以不看的）三、可靠性指標衡量產品可靠性水平有好幾種標準，有定量的，也有定性的，有時要用幾種標準（指標）去度量一種產品的可靠性，但最基本最常用的有以下幾種標準。 1.可靠度R（t）；它是產品在規(guī)定條件和規(guī)定時間內完成規(guī)定功能的概率。一批產品的數量為N，從t = 0時開始使用，隨著時間的推移，失效的產品件數逐漸增加，而正常工作的產品件數n(t)逐漸減少，用R(t)表示產品在任意時刻t的可靠度。2.可靠壽命CR(tr)；它與一般理解的壽命有不同含義，概念也不同，設產品的可靠度為R(t)，使可靠度等于規(guī)定值r時的時間tr的，即被定義為可靠壽命。3.失效率（故障率）（t）；它是指某產品（零部件）工作到時間t之后，在單位時間t內發(fā)生失效的概率。4.有效壽命與平均壽命；有效壽命一般是指產品投入使用后至達到某規(guī)定失效率水平之前的一段工作時間。而平均壽命MTTF對于不可修復產品，指從開始使用直到發(fā)生失效這一段工作時間的平均值；對于可修復的產品，是指在整個使用階段和除維修時間之后的各段有效工作時間的平均值。5.平均無故障工作時間MTBF；是指相鄰兩次故障之間的平均工作時間，也稱為平均故障間隔。它僅適用于可維修產品。同時也規(guī)定產品在總的使用階段累計工作時間與故障次數的比值為MTBF。其他如可靠度、有效度、維修度、平均維修時間等也是衡量產品可靠性水平的一種標準，但是一般以可靠壽命失效率就足以說明產品可靠性程度了。1. 平均故障間隔時間；可維修的產品，其可靠性主要的參數是MTBF（Mean Time Between Fail），即平均故障間隔時間，也就是兩次維修間的平均時間；不可維修的產品，用MTTB（Mean Time To Fail）；兩個參數的計算沒有區(qū)別，下文只提到MTBF。MTBF越大，說明產品的可靠性越高。可以用以下理想測試來精確測試一批產品的MTBF；即將該批產品投入使用，當該批產品全部出現故障以后（假如第1個產品的故障時間為t1，第2個產品的故障時間為t2，第n個產品的故障時間為tn），計算發(fā)生故障的平均時間，則由上式可以看出，理想測試就是用全部的時間和全部的故障數來算出精確的MTBF；2、失效密度另外一個常用的參數是，它是指在產品在t時刻失效的可能性，是失效間隔時間的倒數，也就是：1/MTBF。 對某一類產品而言，產品在不同的時刻有不同的失效率（也就是失效率是時間的函數），對電子產品而言，其失效率符合浴盆曲線分布（如下圖）：浴盆曲線，分為三部份（I、II、III三部份）：TmaxttIIIIII第I部份是早期失效階段。這段時間內，從外形上看，在失效率從一個很高的指標迅速下降；從物理意義上理解，由于少數產品在制作后，存在一些制程、運輸、調試等問題，產品有比較明顯的缺陷，在投入使用的最初期，這缺陷很快就顯露出來，隨著時間的增長，這些明顯的缺陷越來越少，也就形成了“失效率迅速下降”的現象；第II部份是中期穩(wěn)定階段。這段時間內，產品的失效率穩(wěn)定在一個較低水平；從物理意義上理解，當少數產品的明顯缺陷顯露出來后，剩下的就是正常的產品，這部份產品可以較穩(wěn)定、持久地工作，所以失效率也穩(wěn)定在一個較低水平；第III部份是后期失效階段；這段時間內，產品的失效率迅速上升；從物理意義上理解，到了后期，產品經過長時間的工作、磨損、老化，慢慢接近壽命終點，隨著時間的增加（Tmax以內），到達壽命終點的產品越來越多，失效率也就隨之上升；知道了，就可以找到產品連續(xù)工作 了t時間后、還正常的概率為R(t)=e-lt，此時已經失效的概率為F(t)1-R(t)1e-lt。R(t)=e-lt是一個經驗公式，一般電子產品的壽命服從這一指數分布，其它分布下文再敘；第二節(jié) 可靠性測試可靠性測試應該在可靠性設計之后，但目前我國的可靠性工作主要還是在測試階段，這里將測試放在前面（目前大部分公司都會忽略最初的可靠性設計，比如我們公司，設計的時候，從來都沒有考慮過可靠性，開發(fā)部的兄弟們不要拿磚頭仍我這是實話，只有在測試出現失效后才開始考慮設計）。為了測得產品的可靠度（也就是為了測出產品的MTBF），我們需要拿出一定的樣品，做較長時間的運行測試，找出每個樣品的失效時間，根據第一節(jié)的公式計算出MTBF，當然樣品數量越多，測試結果就越準確。但是，這樣的理想測試實際上是不可能的，因為對這種測試而言，要等到最后一個樣品出現故障需要的測試時間長得無法想象，要所有樣品都出現故障需要的成本高得無法想象。為了測試可靠性，這里介紹：加速測試（也就增加應力*），使缺陷迅速顯現；經過大量專家、長時間的統(tǒng)計，找到了一些增加應力的方法，轉化成一些測試的項目。如果產品經過這些項目的測試，依然沒有明顯的缺陷，就說明產品的可靠性至少可以達到某一水平，經過換算可以計算出MTBF（因產品能通過這些測試，并無明顯缺陷出現，說明未達到產品的極限能力，所以此時對應的MTBF是產品的最小值）。其它計算方法見下文。（*應力：就是指外界各種環(huán)境對產品的破壞力，如產品在85下工作受到的應力比在25下工作受到的應力大；在高應力下工作，產品失效的可能性就大大增加了）；一、環(huán)境測試產品在使用過程中，有不同的使用環(huán)境（有些安裝在室外、有些隨身攜帶、有些裝有船上等等），會受到不同環(huán)境的應力（有些受到風吹雨濕、有些受到振動與跌落、有些受到鹽霧蝕侵等等）；為了確認產品能在這些環(huán)境下正常工作，國標、行標都要求產品在環(huán)境方法模擬一些測試項目，這些測試項目包括：1). 高溫測試（高溫運行、高溫貯存）；2). 低溫測試（低溫運行、低溫貯存）；3). 高低溫交變測試（溫度循環(huán)測試、熱沖擊測試）；4). 高溫高濕測試（濕熱貯存、濕熱循環(huán)）；5). 機械振動測試（隨機振動測試、掃頻振動測試）；6). 汽車運輸測試（模擬運輸測試、碰撞測試）；7). 機械沖擊測試；8). 開關電測試； 9). 電源拉偏測試；10).冷啟動測試；11).鹽霧測試； 12).淋雨測試；13).塵砂測試； 上述環(huán)境試驗的相關國家標準如下（部分試驗可能沒有相關國標，或者是我還沒有找到）：1、 低溫試驗 按GB/T 2423.189 電工電子產品環(huán)境試驗 第二部分：試驗方法 低溫試驗；GB/T 2423.2287 電工電子產品環(huán)境試驗 第二部分：試驗方法 溫度變化試驗方法進行低溫試驗及溫度變化試驗。 溫度范圍：-7010。2、 高溫試驗按GB/T 2423.289 電工電子產品環(huán)境試驗 第二部分：試驗方法 高溫試驗；GB/T 2423.2287 電工電子產品環(huán)境試驗 第二部分：試驗方法 溫度變化試驗方法進行高溫試驗及溫度變化試驗。 溫度范圍：102103、 濕熱試驗按GB/T 2423.393 電工電子產品環(huán)境試驗 第二部分：試驗方法 恒定濕熱試驗；GB/T2423.493 電工電子產品環(huán)境試驗 第二部分：試驗方法 交變濕熱試驗進行恒定濕熱試驗及交變濕熱試驗。 濕度范圍：30%RH100%RH4、 霉菌試驗按GB/T 2423.1690 電工電子產品環(huán)境試驗 第二部分：試驗方法 長霉試驗進行霉菌試驗。5、 鹽霧試驗按GB/T 2423.1793 電工電子產品環(huán)境試驗 第二部分：試驗方法 鹽霧試驗進行鹽霧試驗。6、 低氣壓試驗按GB/T 2423.2192 電工電子產品環(huán)境試驗 第二部分：試驗方法 低氣壓試驗；GB/T2423.2592 電工電子產品環(huán)境試驗 第二部分：試驗方法 低溫/低氣壓試驗；GB/T2423.2692 電工電子產品 環(huán)境試驗 第二部分：試驗方法 高溫/低氣壓試驗；進行低氣壓試驗，高、低溫/低氣壓試驗。試驗范圍：-70100 0760mmHg 20%95%RH。7、 振動試驗按GB/T 2423.1095 電工電子產品環(huán)境試驗 第二部分：試驗方法 振動試驗進行振動試驗。 頻率范圍（機械振動臺）：560Hz（定頻振動580Hz），最大位移振幅3.5mm（滿載）。頻率范圍（電磁振動臺）：53000Hz，最大位移25mmP-P。8、 沖擊試驗按GB/T 2423.595 電工電子產品環(huán)境試驗 第二部分：試驗方法 沖擊試驗進行沖擊試驗。沖擊加速度范圍：（501500）m/s2。 9、 碰撞試驗按GB/T 2423.695 電工電子產品環(huán)境試驗 第二部分：試驗方法 碰撞試驗進行碰撞試驗。10、 跌落試驗按GB/T 2423.795 電工電子產品環(huán)境試驗 第二部分：試驗方法 傾跌與翻到試驗；GB/T2423.895 電工電子產品環(huán)境試驗 第二部分：試驗方法 自由跌落試驗進行跌落試驗。 說明：上面13項比較全面地概括了產品在實現使用過程中碰到的外界環(huán)境；實際測試時，因為各產品本身屬性的相差較遠、使用環(huán)境相差也很大，各公司可以根據產品的特點，適當選取、增加一些項目來測試（此產品對應的國/行標中要求的必測試項目，當然是必須測試的）；也可以根據產品特定的使用環(huán)境與使用方法，自行設計一些新測試項目，以驗證產品是否能長期工作。測試條件：不同的產品測試條件不一樣；就拿高溫測試來說，有些產品要求做高溫貯存測試，有些要求做高溫運行測試，有些產品的高溫用85做測試，有些產品的高溫是用65做測試。但是，宗旨只有一個，那就是至少滿足國/行標。要測試一種產品的可靠性，找到這種產品的國/行標是必需的，按照國/行標的要求和指引找出必須的測試項目與各項目的測試方法，從而進行環(huán)境測試；同一種產品，在不同的階段，測試條件也不一樣；一般而言，產品會經過研發(fā)、小批量試產、批量生產三個不同的階段。在研發(fā)階段，測試條件最嚴（應力最大）、測試延續(xù)的時候最短；小批量試產階段，測試應力適中、測試時間適中；批量生產階段，測試應力最小、測試時間較短；三個階段的主要差別見下表：階段實驗目的實驗特點實驗要求研發(fā)發(fā)現設計缺陷，擴大設計余量高應力、短時間無故障中試考察產品是否達到基本的可靠性水平中應力、中長時間無明顯故障批量生產生產工藝條件的穩(wěn)定性低應力、短時間有條件的允許故障發(fā)生鑒定鑒定產品的可靠性、計算產品的MTBF低應力、長時間無特別要求加速環(huán)境試驗技術傳統(tǒng)的環(huán)境試驗是基于真實環(huán)境模擬的試驗方法，稱為環(huán)境模擬試驗。這種試驗方法的特點是：模擬真實環(huán)境，加上設計裕度，確保試驗過關。其缺陷在于試驗的效率不高，并且試驗的資源耗費巨大。加速環(huán)境試驗AET(Accelerated Environmental Testing)是一項新興的可靠性試驗技術。該技術突破了傳統(tǒng)可靠性試驗的技術思路，將激發(fā)的試驗機制引入到可靠性試驗，可以大大縮短試驗時間，提高試驗效率，降低試驗耗損。加速環(huán)境試驗技術領域的研究與應用推廣對可靠性工程的發(fā)展具有重要的現實意義。加速環(huán)境試驗激發(fā)試驗(Stimulation)通過施加激發(fā)應力、環(huán)境快速檢測來清除產品的潛在缺陷。試驗所施加的應力并不模擬真實環(huán)境，而以提高激發(fā)效率為目標。加速環(huán)境試驗是一種激發(fā)試驗，它通過強化的應力環(huán)境來進行可靠性試驗。加速環(huán)境試驗的加速水平通常用加速因子來表示。加速因子定義為設備在自然服役環(huán)境下的壽命與在加速環(huán)境下的壽命之比。施加的應力可以是溫度、振動、壓力和濕度(即所謂“四綜合”)及其他應力，應力的組合亦是有些場合更為有效的激發(fā)方式。高溫變率的溫度循環(huán)和寬帶隨機振動是公認最有效的激發(fā)應力形式。加速環(huán)境試驗有2種基本類型：加速壽命試驗(Accelerated Life Testing)、可靠性強化試驗(Reliability Enhancement Testing)。可靠性強化試驗(RET)用以暴露與產品設計有關的早期失效故障，但同時，也用于確定產品在有效壽命期內抗隨機故障的強度。加速壽命試驗的目的是找出產品是如何發(fā)生、何時發(fā)生、為何發(fā)生磨耗失效的。下面分別對2種基本類型進行簡單闡述。1、 加速壽命試驗(ALT)加速壽命試驗只對元器件、材料和工藝方法進行，用于確定元器件、材料及生產工藝的壽命。其目的不是暴露缺陷，而是識別及量化在使用壽命末期導致產品損耗的失效及其失效機理。有時產品的壽命很長，為了給出產品的壽命期，加速壽命試驗必須進行足夠長的時間。加速壽命試驗是基于如下假設：即受試品在短時間、高應力作用下表現出的特性與產品在長時間、低應力作用下表現出來的特性是一致的。為了縮短試驗時間，采用加速應力，即所謂高加速壽命試驗(HALT)。加速壽命試驗提供了產品預期磨損機理的有價值數據，這在當今的市場上是很關鍵的，因為越來越多的消費者對其購買的產品提出了使用壽命要求。估計使用壽命僅僅是加速壽命試驗的用處之一。它能使設計者和生產者對產品有更全面的了解，識別出關鍵的元器件、材料和工藝，并根據需要進行改進及控制。另外試驗得出的數據使生產廠商和消費者對產品有充分的信心。加速壽命試驗的對象是抽樣產品。2、可靠性強化試驗(RET)可靠性強化試驗有許多名稱和形式，如步進應力試驗、應力壽命試驗(STRIEF)、高加速壽命試驗(HALT)等。RET的目的是通過系統(tǒng)地施加逐漸增大的環(huán)境應力和工作應力，來激發(fā)故障和暴露設計中的薄弱環(huán)節(jié)，從而評價產品設計的可靠性。因此，RET應該在產品設計和發(fā)展周期中最初的階段實施，以便于修改設計。 國外可靠性的有關研究人員在80年代初就注意到由于設計潛在缺陷的殘留量較大，給可靠性的提高提供了可觀的空間，另外價格和研制周期問題也是當今市場競爭的焦點。研究證明，RET不失為解決這個問題的最好方法之一。它獲得的可靠性比傳統(tǒng)的方法高得多，更為重要的是，它在短時間內就可獲得早期可靠性，無須像傳統(tǒng)方法那樣需要長時間的可靠性增長(TAAF)，從而降低了成本。RET的目的是要引起失效，因此它是破壞性試驗，試樣數量盡可能少。進行RET的理想時間是在設計周期的末期，此時設計、材料、元器件和工藝等都準備就緒，而生產尚未開始。通常RET的做法是施加預定的環(huán)境應力和工作應力(單獨加、順序加或同時加)，從小量級開始，然后逐步增加直到出現以下3種情況： 全部試樣失效；應力值大大超出服役期望值；出現非相關失效。（非相關失效是指服役中不可能出現的失效模式）可靠性強化試驗也是針對少量抽樣產品進行的。3、其它類型加速環(huán)境試驗可靠性試驗還包括可靠性統(tǒng)計試驗，即可靠性鑒定試驗和可靠性驗收試驗。基于加速環(huán)境的可靠性統(tǒng)計試驗(即加速可靠性鑒定試驗和加速可靠性驗收試驗)是加速環(huán)境試驗亟待解決的一個問題。該問題的核心是通過高量級的加速環(huán)境試驗數據去評估試樣在低量級的服役環(huán)境中的可靠性水平。在產品的全壽命周期管理中，它們的功能在一定條件下可以由前述2種加速環(huán)境試驗來實現。4、加速環(huán)境試驗在產品全壽命周期管理中的應用 在產品的設計、研制、生產和使用直至壽命末期整個壽命周期內，其可靠性的設計、改進、評估都離不開環(huán)境試驗手段，而加速環(huán)境試驗在產品的設計、研制和生產中是實現產品的可靠性增長和確定、評估產品可靠性水平的重要手段。根據市場需求和用戶的要求確定產品之后，就可初步設計好產品雛形。此時一般需要對元器件和原材料進行選擇，選擇代表試樣進行加速壽命試驗，從而確定所選擇的元器件和原材料。產品設計完成并制造試樣后就可以進行可靠性強化試驗(RET)，以實現可靠性增長。這將是一個逐步清除設計上的薄弱環(huán)節(jié)的過程，同時，可以對材料和工藝方法進行加速壽命試驗，為產品的正式生產奠定基礎。這是一個反復的過程，即是一個試驗分析改進試驗的循環(huán)過程。為了確定產品的有效壽命，需要對產品的抽樣進行加速壽命試驗(ALT或HALT)，同時加速壽命試驗還將為ESS提供必要的有關產品的數據。在清除了設計上的缺陷及薄弱環(huán)節(jié)之后，產品可以正式批量生產。環(huán)境應力篩選方案可以根據ALT(或HALT)確定的極限來確定。以最為有效的溫度循環(huán)和寬帶隨機振動為例，兩端的溫度應該比工作極限約低20%，用在生產中的ESS振動量級應該約為振動破壞極限的50%。在確定了試驗剖面后，便應該對幾個(一般至少3個)試樣進行篩選方案的驗證(POS)，以證實篩選既不造成缺陷，又不消耗掉很多有效壽命。通過篩選的產品可以出廠，沒有通過篩選的產品在經過糾正后同樣可以出廠，因為篩選并沒有過多地降低產品的有效壽命，只是檢測到了在制造過程中引入的缺陷。應該指出的是，何時進行何種試驗并沒有嚴格的界線，如環(huán)境應力篩選可能會在可靠性強化試驗中進行，不過此時所進行的環(huán)境應力篩選目的是對試樣進行篩選、老煉、排除產品試樣的早期故障，使其故障率趨于穩(wěn)定，而不讓早期故障在可靠性強化試驗中暴露，造成不必要的浪費。另外，并不是所有的加速環(huán)境試驗都是必需的，如可靠性強化試驗所提供的信息，在承制方及訂購方的共同認可下，是可以完成加速可靠性鑒定試驗的功能的，而環(huán)境應力篩選(或高加速應力篩選)亦能實現加速可靠性驗收試驗的要求。產品在使用過程中所獲得的數據對于產品的可靠性增長也是相當有用的。同樣的產品在不同的環(huán)境條件下使用，可能會表現為不同的可靠性量值，故產品的可靠性必須在真實的使用環(huán)境中或者在模擬的真實環(huán)境條件下驗證，才能獲得準確的可靠性數據。因此，應該重視在使用中反饋的信息，與以前的試驗進行分析比較，對于改進試驗方法、進一步提高產品的可靠性都有重要的意義。總之，可靠性管理是貫穿于產品全壽命周期的一項工程，也是增強產品的市場競爭力的保證。加速環(huán)境試驗已應用于通訊、電子、電腦、能源、汽車等工業(yè)部門，并且在航空、航天、軍工方面的應用也得到了迅速的發(fā)展。據報道，惠普、福特、波音等國際知名企業(yè)已相繼采用可靠性強化試驗技術進行新產品研制的可靠性增長試驗，并由此獲得高可靠性，縮短產品研制周期，取得了明顯的經濟效益。我國有關研究機構也對此進行了研究，加速環(huán)境試驗將成為可靠性試驗的補充和發(fā)展。環(huán)境測試一般偏重于產品對外部條件適應能力的測試，如溫度，濕度，電磁環(huán)境等。而其本身的工作狀況不會變化，如電流、電壓、機械負載等。 狹義的可靠性測試一般偏重于產品本身的性能，如在大電流或機械過載的條件下的性能穩(wěn)定性，而其工作環(huán)境則保持在正常使用條件下。廣義的可靠性測試也可包括環(huán)境測試。二、EMC測試隨著電子產品越來越多地采用低功耗、高速度、高集成度的LSI電路，使得這些系統(tǒng)比以往任何時候更容易受到電磁干擾的威脅。而與此同時，大功率設備及移動通訊和無線尋呼的廣泛應用等，又大大增加了電磁騷擾的發(fā)生源，因此我們應提高產品本身抗干擾能力，即要求產品必須具備在一定的電磁環(huán)境下能正常工作的能力。某些產品在EMC方面的測試是國家強制要求進行的。通常狀況下，EMC需要測試如下項目：傳導發(fā)射；輻射發(fā)射；靜電抗擾性測試；電快速脈沖串抗擾性測試；浪涌抗擾性測試；射頻輻射抗擾性；傳導抗擾性：電源跌落抗擾性；工頻磁場抗擾性；電力線接觸；電力線感應；三、其它測試環(huán)境測試和EMC測試基本上包括了通常狀況下所有的測試；這里再列舉一些測試項目，可以根據情況適當選用：1、 外觀測試；附著力測試；耐磨性測試；耐醇性測試；硬度測試；耐手汗測試；耐化妝品測試；2、 壽命測試；某一器件中活動部件的活動次數；某一配件（如電視的搖控器）的使用壽命；兩個器件撥插聯(lián)結的撥插次數；3、 軟件測試；基本性能測試；兼容性；邊界測試；競爭測試；壓迫測試；異常條件測試；上述測試中，對于可以找到國/行標的產品，按國/行標的要求執(zhí)行，對于找不到國/行標的產品，就只能做對比測試*了；*對比測試就是用至少兩種產品在同一狀況下做測試，然后測量各產品的性能，找出一系列數據，判定被測產品的那一種更好；四、測試條件說明：對某一具體產品做測試時，所有的測試條件必須以對應的國標、行標為準。沒有國/行標時，應該根據實現的使用情況選定測試條件，下面的測試條件是由中興公司的大蝦提供（非常感謝這位不知道姓名的老兄），主要是用于測試CDMA手機，在此僅作其他產品的參考使用。1. 高溫貯存高溫測試的溫度TH必須高于Tmax（Tmax指產品技術條件規(guī)定的高溫工作溫度）。研制測試時溫度最高(一般取Tmax+20)、小批量試產測試時溫度次之(一般取Tmax+15)、例行測試最低(一般取Tmax+10)。2. 低溫貯存低溫測試的溫度TL必須低于產品技術條件規(guī)定的低溫工作溫度。研制測試最低，轉產測試次之，例行測試最高；通常狀況下三個階段的TL都取40。3. 溫度循環(huán)應力高溫保持溫度同高溫測試溫度；低溫保持溫度同低溫測試溫度。溫變率大于1/min,但應小于5/min。循環(huán)次數大于2次（研制測試）或8次（轉產測試）。溫度保持時間大于0.5小時（對無外殼單板）或2小時（對整機）。4. 高溫高濕應力 測試溫度為產品的高溫工作溫度加5。濕度為90%3%；測試時間為24小時。5. 隨機振動應力最高頻率大于500Hz. 最大功率譜密度為0.02(對單機)0.04（對單板）g2/Hz.測試方向為X，Y，Z，每方向30min.但如果抗振動性能較差的方向能通過振動測試，則其它方向可以免作。移動產品帶電振動。6. 掃頻振動的應力頻率范圍10-55Hz；恒定振幅0.35mm.掃頻速率每分鐘1個倍頻程。測試方向X、Y、Z，每方向25分鐘。但如果抗振動性能較差的方向能通過振動測試，則其它方向可以免作。移動產品帶電振動。7. 沖擊振動的應力 沖擊波型半正弦，脈沖寬度11ms.沖擊強度30g；沖擊方向X、Y、Z，每方向正負3次。如果抗沖擊能力較差的方向能夠通過沖擊測試，則其它方向的沖擊測試可以免做。8. 開關電應力 在高溫，低溫和濕熱條件下各開關電3次以上，在整個測試過程中開關電10次以上。9. 電源拉偏應力在常規(guī)條件下做電源拉偏測試。一次電源（如交流220V和直流-48V）要求拉偏20%，至少10%。二次電源（如直流5V）拉偏10%，至少5%。將市電轉換成產品使用的高壓直流電的AC/DC設備為一次電源，將一次電源轉換成單板使用的低壓直流電的DC/DC設備為二次電源。10.冷啟動應力將產品關電，在產品低溫測試溫度下“冷浸”0.5（對單板）2小時（對機柜式產品），然后開電，產品應能正常工作。將以上過程重復100次以上。11.鹽霧應力鹽溶液為濃度5%的NaCl溶液。連續(xù)鹽霧測試的時間為24小時。交變鹽霧測試的時間為：鹽霧2小時，4090%濕熱22小時，重復3個周期。鹽霧測試溫度為352。12.模擬汽車運輸的應力 按實際發(fā)貨的要求包裝和裝載。用載重汽車在三級公路上以20-40公里時速跑200公里，或在J300模擬汽車運輸臺上振動90min.13.淋雨測試的應力 將產品按實際使用的狀態(tài)放置，上電工作，功能正常。用花灑噴頭對產品噴水，流量約為10L/min。噴頭距產品表面約半米，對產品表面各處均勻噴水（底面除外）。噴頭中心的出水方向與水平方向的夾角大于30度。噴水時間根據產品體積大小，分別選取5分鐘、10分鐘、20分鐘。噴水后產品功能正常。14.附著力測試用鋒利刀片（刀鋒角度為1530）在測試樣本表面劃1010個1mm1mm小網格， 每一條劃線應深及油漆的底層；用毛刷將測試區(qū)域的碎片刷干凈；用粘附力350400g/cm2的膠帶（3M600號膠紙或等同） 牢牢粘住被測試小網格，并用橡皮擦用力擦拭膠帶，以加大膠帶與被測區(qū)域的接觸面積及力度；用手抓住膠帶一端，在垂直方向（90）迅速扯下膠紙，同一位置進行2次相同測試；結果判定： 要求附著力4B時為合格。5B劃線邊緣光滑，在劃線的邊緣及交叉點處均無油漆脫落； 4B在劃線的交叉點處有小片的油漆脫落，且脫落總面積小于5；3B在劃線的邊緣及交叉點處有小片的油漆脫落，且脫落總面積在515之間；2B在劃線的邊緣及交叉點處有成片的油漆脫落，且脫落總面積在1535之間；1B在劃線的邊緣及交叉點處有成片的油漆脫落，且脫落總面積在3565之間；0B在劃線的邊緣及交叉點處有成片的油漆脫落，且脫落總面積大于65。15.耐磨性測試用專用的日本砂質橡皮(橡皮型號：LER902K)，施加500g的載荷，以4060次/分鐘的速度，以20mm左右的行程，在樣本表面來回磨擦300個循環(huán)。結果判定：測試完成后以油漆不透底時為合格。注:如果采用的是UV漆，用方法一測試要求達300個循環(huán)，用方法二測試要求達500個循環(huán)。16.耐醇性測試用純棉布蘸滿無水酒精（濃度99.5），包在專用的500g砝碼頭上（包上棉布后測試頭的面積約為1cm2），以4060次/分鐘的速度 ,20 mm左右的行程, 在樣本表面來回擦拭200個循環(huán)。結果判定: 測試完成后以油漆不透底時為合格。17.硬度測試用2H鉛筆（三菱牌），將筆芯削成圓柱形并在400目砂紙上磨平后，裝在專用的鉛筆硬度測試儀上( 施加在筆尖上的載荷為1Kg，鉛筆與水平面的夾角為45)，推動鉛筆向前滑動約5mm長，共劃5條，再用橡皮擦將鉛筆痕擦拭干凈。結果判定：檢查產品表面有無劃痕，當有1條以下時為合格。注：如果采用的是UV漆，硬度要求達3H以上。18.耐化妝品測試先用棉布將產品表面擦拭干凈，將凡士林護手霜（或SPF8的防曬霜）涂在產品表面上后，將產品放在恒溫箱內（溫度設定在602,濕度設定在為90%2%）, 保持48h 后將產品取出，用棉布將化妝品擦拭干凈。檢查產品外觀，并測試油漆的附著力、耐磨性。結果判定：產品表面無異常, 附著力和耐磨性測試合格。19.耐手汗測試將汗液浸泡后的無紡布貼在產品表面上并用塑料袋密封好，在常溫環(huán)境下放置48h后，將產品表面的汗液擦拭干凈，檢查油漆的外觀，并測試油漆的附著力、耐磨性。結果判定：產品表面無異常，附著力和耐磨性測試合格。注：汗液的成份為氨水 1.07% ，氯化鈉0.48%，水98.45%。20.溫度沖擊測試將樣品放入溫度沖擊測試箱中；先在-402的低溫環(huán)境下保持1h ，在1min內將溫度切換到+852的高溫環(huán)境下并保持1h ，共做24個循環(huán)（48 h）。測試完成后，檢查產品的外觀，并測試油漆的附著力、耐磨性。結果判定：產品表面無異常，附著力和耐磨性測試合格。補：三類測試的差別可靠性試驗則是提高產品可靠性的重要工作項目和手段，典型的可靠性試驗有三類：A.可靠性增長試驗； B.可靠性鑒定試驗； C.例行試驗。 三類主要差別如下：可靠性增長試驗可靠性鑒定試驗例行試驗試驗目的在研制過程中模擬實際的或加速的使用條件進行試驗，使產品存在的設計（包括電路設計、結構設計和工藝設計）缺陷變?yōu)橛补收隙浞直┞叮瑢收线M行分析、采取糾正措施，根除故障產生的原因或降低故障率到可以接受的值，使產品的固有可靠性得到增長驗證產品的設計能否在規(guī)定的環(huán)境條件下滿足規(guī)定的性能及可靠性要求。試驗結果作為判斷設備能否定型的依據。適用于設計定型的鑒定對產品各項指標進行全面檢驗，以評定產品質量和可靠性是否全部符合標準和達到設計要求。對于批量生產的產品檢驗其質量穩(wěn)定性和一致性。適用于生產定型、批量生產后的一定周期和在產品設計、工藝、材料有較大變動后的檢驗。試驗條件電應力根據輸入交流電源電壓和輸入直流電源電壓的允許變化范圍，部分時間在設計的標稱輸入電壓下工作，部分時間在最高輸入電壓下工作，部分時間在最低輸入電壓下工作。例如：程控用戶交換機應在AC220V，DC-48V、DC-40V-57V范圍內正常完成接續(xù)同可靠性增長試驗除電源電壓拉偏試驗外，在標稱輸入電壓下工作。電源拉偏試驗根據不同的產品參考有關標準在最高、最低電壓下工作試驗條件熱應力所施加的應力強度可略高于使用時的應力強度，以不引起新的故障機理為限。如溫度循環(huán)一般可以將略高于產品高溫溫度、略低于產品低溫溫度作為溫度循環(huán)的上、下限溫度，溫度變化率可取5/min或10/min。循環(huán)周期時間根據溫度變化率而定將產品工作高溫溫度作為試驗溫度按產品標準的工作高、低溫溫度進行各種功能和指標的檢驗。按產品標準的儲運高、低溫溫度進行儲運試驗。工作模式試驗條件模擬在規(guī)定條件下的各種工作模式。工作模式指的是：連續(xù)工作，斷續(xù)工作，高溫啟動，低溫啟動，全負荷工作，輕負荷工作等模擬在規(guī)定條件下滿足全面檢測受試產品的功能、性能參數和指標的工作模式同可靠性鑒定試驗檢測參數試驗條件在試驗前、后及過程中某些規(guī)定控制點應檢測受試產品的性能參數。可以檢測產品標準中規(guī)定的所有參數，也可以只檢測某些主要參數在試驗過程中全面檢測受試產品的功能、性能參數和指標在試驗過程中或試驗后檢測受試產品的規(guī)定功能、性能參數和指標試驗時間 一般為試驗 產 品 的 MTBF（1最低可接受值）的幾倍。試驗時間=每個產品實際試驗時間試驗產品數加速系數根據統(tǒng)計試驗方案確定按各種試驗項目的相應標準規(guī)定進行。例如：高溫、高溫儲存、低溫、低溫儲存保持時間2小時，恒定濕熱保持48小時等；試驗產品數試驗條件至少2個產品（如果可能）為了縮短產品實際試驗時間，只要試驗裝置允許，應盡可能增加試驗產品數量，一般至少要2個根據GB2829周期檢查計數抽樣程序及抽樣表（適用于生產過程穩(wěn)定性的檢查）和試驗裝置的具體情況決定試驗產品數量試驗方案或試驗項目可靠性增長方案：可靠性增長應有增長目標值（0可接受質量水平），必須要有可靠性增長模型。典型的可靠性增長模型有Duane模型和Amsaa模型。在試驗達到終點應該達到或超過規(guī)定的可靠性指標見下（一）例行試驗包括如下試驗項目：高溫試驗 低溫試驗 恒定濕熱試驗 運輸（振動）； 試驗合格性在規(guī)范化的試驗設備中，當試驗結果達到規(guī)定的可靠性指標，認為合格。若增長試驗結束時未達到規(guī)定的可靠性指標，則作為不合格處理按選擇的統(tǒng)計試驗方案規(guī)定的接收或拒收判據作為產品是否合格的依據抽樣方案在GB 2829 選擇。產品質量以不合格數表示。產品質量等級的最終判定按檢測項目所達到的最低質量等級確定。（即B類不合格數達到的質量等級和C類不合格數達到的質量等級兩者中取較低者）失效判據見下（二）同可靠性增長試驗對受試產品進行試驗和檢查，根據每一項試驗的結果和檢查結果確定是否有B類不合格或C類不合格，分別累計所有試驗和檢查的B類不合格和C類不合格即為受試產品的B類不合格數和C類不合格數（一）：可 靠 性 鑒 定 試 驗 試驗方案的種類有兩種： a 定時截尾試驗方案根據已知的0（可接受質量水平），1（最低可接受值），（生產方風險），（使用方風險）（或鑒別比d），查表可得具體的試驗方案，包括：需要的試驗時間（以1為單位）、接收判決數和拒收判決數。試驗時間=受試產品累計試驗時間之和加速系數。采用這種試驗方案時，試驗到需要的試驗時間，按規(guī)定的試驗方案做出接收或拒收判決。或者若試驗雖未達到規(guī)定的試驗時間，但失效數已大于或等于標準中規(guī)定的拒收判決數時，亦可停止試驗。 b 截尾序貫試驗方案根據已知的0，1，鑒別比d，查表可得具體的試驗方案，再根據已進行的累計試驗時間和累計失效數確定是接收、拒收還是繼續(xù)試驗。 試驗方案的選擇 a 當需要預先知道準確的總試驗時間和試驗費用時，選用定時截尾試驗方案。 b 對于質量較好或質量較差的產品時，選用截尾序貫試驗方案。 c 如果需要短時間內做出判斷，并且可承擔較高的風險時，選用高風險試驗方案（=30%）。 用試驗觀察數據估計平均故障間隔時間MTBF a 區(qū)間估計的置信度：選取1-2作為雙邊置信區(qū)間的置信度，選取1-作為單邊置信區(qū)間的置信度。 b 采用定時截尾方案接收時對MTBF的估計：MTBF的觀測值=試驗時間/失效數 根據總失效數及規(guī)定的置信度，查表讀出下限因子和上限因子，用下限因子和上限因子分別乘觀測值，得MTBF的下限值L和上限值U。非定時截尾接收方案，MTBF的觀測值同上式，上、下限因子查有關國/軍標。（二）：可 靠 性 增 長 試 驗 在產品標準中應該對每個被測參數規(guī)定可接收的性能范圍。若任一參數超出這種范圍時，應稱作一次失效。如果不只是一個參數偏離了規(guī)定范圍，而且能證明不是同一原因使這些參數超出規(guī)定范圍時，每一種參數的偏離都應算作產品的一次失效。如果參數偏離規(guī)定范圍是同一原因造成的，只記作產品的一次失效。 出現兩種或多種獨立失效的情況下，每一種失效情況都應認作受試產品的一次失效。 由于元器件時好時壞，或因虛焊、漏焊、短路、開路、接觸不良等造成的產品故障，均記入失效數內。 產品在一個有限時間內停止工作，接著又在沒有任何外界激勵的情況下恢復工作，這叫間歇失效，應記作受試產品的一次失效。 已經證實是未按規(guī)定的條件使用所引起的故障、僅屬某項將不采用的設計所引起的故障、以及外加應力超過規(guī)定值所引起的故障叫“非關聯(lián)故障”，否則叫“關聯(lián)故障”， “非關聯(lián)故障”不記入受試產品失效數內。但應記錄并采取措施以防止再度發(fā)生。 由于另一個組成部分失效而引起的失效，稱作從屬失效，不記入產品失效數內。經過各種測試，若發(fā)現產品失效，就應該采取相應的措施，有些時候只需要更換一個器件即可，有些時候只需要調整一個器件的輸出即可，但有些時候卻要更改設計才能避免一個缺陷。當增加一個器件受到成本和產品大小的限制時，也會考慮到更改設計（如當某一器件發(fā)熱導致產品時，可以增加一個風扇，當產品內部空間不允許這樣做時，就要考慮更改設計了）；下一節(jié)將介紹，在設計時常用的方法，以增強產品性能、增長產品可靠性。第三節(jié) 可靠性增長假設對某一產品/系統(tǒng)要求的可靠性為：MTBF大于2000H，那么在對此系統(tǒng)立項時，MTBF應該設立怎么樣的目標值？如何達到這一目標值，這就關系到可靠性預計和分配。開展可靠性預計和分配工作，是確保設計、生產“好”產品的指導性和基礎性工作。首先將產品可靠性指標自上而下逐級地分配到產品的各個層次，借此落實相應層次的可靠性要求，并使整個與各部分之間的可靠性相互協(xié)調。盡量做到既避免出現薄弱環(huán)節(jié)又避免局部“質量過剩”而帶來浪費。可靠性預計則是自下到上地預計產品各層次的可靠性參數，判斷各層次設計是否滿足分配的可靠性指標。只有各層次的可靠性分別達到分配的要求，才能保證產品可靠性指標得以實現。對未達到分配指標要求的設計，則能發(fā)現其可靠性薄弱環(huán)節(jié)、設計上的隱患及提供選擇糾正措施的指南，并依此改進設計直到滿足指標要求為止。在產品設計階段就應該“設計進”規(guī)定的可靠性指標，也就是必須通過開展可靠性預計和分配工作盡早來落實產品的可靠性指標，而不是靠產品既成之后的抽樣統(tǒng)計試驗結果。一、MTBF的設計目標值為了使產品滿足使用要求，也就是為了使產品的MTBF達到一定的最基本的要求，我們應該在從設計階段就開始考慮這個要求；很顯然，如果要求產品在使用時MTBF為200H，那產品在設計的MTBF就應該比200H大，才有把握保證產品的MTBF滿足這一要求。使用時MTBF與設計時MTBF一般情況下滿足如下關系：PO1MAVT25%經驗因子200h250h312h625h781hD=225%安全余量25用戶使用要求設計目標值可靠性定量指標MTBF（）有諸多參數，它們之間關系上圖所示。T（MFHBF）門限值。根據用戶需求或使用要求而定；MAV最低可接收值，一般MAV/T=1.25，它是考核指標；1MTBF檢驗下限值，在統(tǒng)計測試方案中，當產品MTBF真值接近或等于1時，以高概率拒收該產品，一般1/MAV =1.25。0MTBF檢驗上限值，在統(tǒng)計測試方案中，當產品MTBF真值接近或等于1時，以高概率接收該產品，一般0/1 =D0；按GJB 899測試方案，=0.1，D0=D=2；pMTBF設計值，又稱規(guī)模值，是研制任務書中規(guī)定和期望達到的指標；按GJB299預計p/o=1.25。所以p/T3.9；也就是說，設計目標值最小應該在實現使用要求值的4倍；一般情況下設計值為實現使用要求值的510倍。二、可靠性模型為了定量分配、估計和評價產品的可靠性，建立產品的可靠性模型是一種直觀的、有效的方法。可靠性模型包括可靠性方框圖和可靠性數學模型。產品典型的可靠性模型有串聯(lián)模型和并聯(lián)模型，還有些復雜的模型等等。例如（本例中各參數的意義、各參數與其它可靠性參數之間的關系，隨后有詳述）：（1）m個單一系統(tǒng)串聯(lián)（只要有一個單元失效，整個系統(tǒng)就失效）R1（2）m個單一系統(tǒng)并聯(lián)（只要有一個單元能工作，整個系統(tǒng)就能工作）：（3）三個混合聯(lián)結：S1S2S3（4）復雜可靠性模型的建立對于復雜結構模型,如果是簡單的串并或并串的混聯(lián)結構,其建模和數學模型的計算較簡單。對很難轉換為簡單的串并結構模型的分析需采用其他方法,常用的有布爾真值法、概率展開分析法、貝葉斯法等；這里不作敘述。注：產品的可靠性框圖表示產品中各單元之間的功能邏輯關系，產品原理圖表示產品各單元的物理關系，兩者不能混淆如，某振蕩器由電感和電容器組成，從原理圖（圖A）上看兩者是并聯(lián)關系，但從可靠性關系上看，兩者只要其中一個發(fā)生故障，振蕩器都不能工作，因此是串聯(lián)模型（圖B）。LC圖A圖B三、可靠性分配在產品的設計階段，就要把要求的MTBF“設計進”產品里。當產品的結構復雜時，將可靠性指標自上而下逐級地分配到各個簡單的結構。它是一個由整體到局部，由上到下的分解過程，這個過程就叫做可靠性分配。可靠性分配有許多方法，如等分配法、評分分配法、比例組合法、動態(tài)規(guī)劃法等。1、等分配法顧名思義，等分就是將失效率分配到各個部件時，是均分的。如一個有兩個模塊的系統(tǒng)要求MTBF為500H，則分配到每個模塊的MTBF都為1000H。2、評分分配法在產品的可靠性數據缺乏的情況下，可以請熟悉產品、有工程實際經驗的專家，按照影響產品可靠性的幾種主要因素（如：復雜度、技術成熟度、重要度及環(huán)境條件）進行評分（每一種因素的分值在110之間，難度越高評分越高），然后根據評分的結果給各分系統(tǒng)或部件分配可靠性指標。例如某個系統(tǒng)（要求的MTBF為500h）由A/B/C/D四個部件組成，各部件評分如下表：部件復雜度技術成熟度重要度環(huán)境條件各部件評分各部件評分系數Ci分配給各部件的故障率分配給各部件的MTBFA896834560.4622790.000924561081.597B576816800.2247190.000449442225C56659000.1203850.000240774153.333D668514400.1926160.000385232595.833合計747610.002500說明:（1）對四個部件（A/B/C