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環(huán)境試驗設(shè)備的可靠性測試
可靠性測試應(yīng)該在可靠性設(shè)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。為了測得產(chǎn)品的可靠度（也就是為了測出產(chǎn)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(jù)*節(jié)的公式計算出MTBF，當(dāng)然樣品數(shù)量越多，測試結(jié)果就越準(zhǔn)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zui后一個樣品出現(xiàn)故障――需要的測試時間長得無法想象，要所有樣品都出現(xiàn)故障——需要的成本高得無法想象。 高低溫試驗箱
為了測試可靠性，這里介紹：加速測試（也就增加應(yīng)力*），使缺陷迅速顯現(xiàn)；經(jīng)過大量專家、長時間的統(tǒng)計，找到了一些增加應(yīng)力的方法，轉(zhuǎn)化成一些測試的項目。如果產(chǎn)品經(jīng)過這些項目的測試，依然沒有明顯的缺陷，就說明產(chǎn)品的可靠性至少可以達(dá)到某一水平，經(jīng)過換算可以計算出MTBF（因產(chǎn)品能通過這些測試，并無明顯缺陷出現(xiàn)，說明未達(dá)到產(chǎn)品的極限能力，所以此時對應(yīng)的MTBF是產(chǎn)品的zui小值）。其它計算方法見下文。（*應(yīng)力：就是指外界各種環(huán)境對產(chǎn)品的破壞力，如產(chǎn)品在85℃下工作受到的應(yīng)力比在25℃下工作受到的應(yīng)力大；在高應(yīng)力下工作，產(chǎn)品失效的可能性就大大增加了）；
一、環(huán)境測試
產(chǎn)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(yīng)力（有些受到風(fēng)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(rèn)產(chǎn)品能在這些環(huán)境下正常工作，國標(biāo)、行標(biāo)都要求產(chǎn)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(jī)械振動測試（隨機(jī)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(jī)械沖擊測試；
8、開關(guān)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(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)如下（部分試驗可能沒有相關(guān)國標(biāo)，或者是我還沒有找到）：
1、低溫試驗
按GB/T2423.1—89《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第二部分：試驗方法低溫試驗》；
GB/T2423.22—87《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第二部分：試驗方法溫度變化試驗方法》
進(jìn)行低溫試驗及溫度變化試驗。
溫度范圍：-70℃～10℃。
2、高溫試驗
按GB/T2423.2—89《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第二部分：試驗方法高溫試驗》；
GB/T2423.22—87《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第二部分：試驗方法溫度變化試驗方法》
進(jìn)行高溫試驗及溫度變化試驗。
溫度范圍：10℃～210℃
3、濕熱試驗
按GB/T2423.3—93《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第二部分：試驗方法恒定濕熱試驗》；
GB/T2423.4—93《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第二部分：試驗方法交變濕熱試驗》
進(jìn)行恒定濕熱試驗及交變濕熱試驗。
濕度范圍：30%RH～100%RH
4、霉菌試驗
按GB/T2423.16—90《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第二部分：試驗方法長霉試驗》進(jìn)行霉菌試驗。
5、鹽霧試驗
按GB/T2423.17—93《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第二部分：試驗方法鹽霧試驗》進(jìn)行鹽霧試驗。
6、低氣壓試驗
按GB/T2423.21—92《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第二部分：試驗方法低氣壓試驗》；
GB/T2423.25—92《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第二部分：試驗方法低溫/低氣壓試驗》；
GB/T2423.26—92《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第二部分：試驗方法高溫/低氣壓試驗》；
進(jìn)行低氣壓試驗，高、低溫/低氣壓試驗。試驗范圍：-70℃～100℃0～760mmHg20%～95%RH。
7、振動試驗
按GB/T2423.10—95《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第二部分：試驗方法振動試驗》進(jìn)行振動試驗。
頻率范圍（機(jī)械振動臺）：5～60Hz（定頻振動5～80Hz），zui大位移振幅3.5mm（滿載）。頻率范圍（電磁振動臺）：5～3000Hz，zui大位移25mmP-P。
8、沖擊試驗
按GB/T2423.5—95《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第二部分：試驗方法沖擊試驗》進(jìn)行沖擊試驗。沖擊加速度范圍：（50～1500）m/s2。
9、碰撞試驗
按GB/T2423.6—95《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第二部分：試驗方法碰撞試驗》進(jìn)行碰撞試驗。
10、跌落試驗
按GB/T2423.7—95《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第二部分：試驗方法傾跌與翻到試驗》；
GB/T2423.8—95《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第二部分：試驗方法自由跌落試驗》進(jìn)行跌落試驗。
說明：上面13項比較全面地概括了產(chǎn)品在實現(xiàn)使用過程中碰到的外界環(huán)境；實際測試時，因為各產(chǎn)品本身屬性的相差較遠(yuǎn)、使用環(huán)境相差也很大，各公司可以根據(jù)產(chǎn)品的特點，適當(dāng)選取、增加一些項目來測試（此產(chǎn)品對應(yīng)的國/行標(biāo)中要求的必測試項目，當(dāng)然是必須測試的）；也可以根據(jù)產(chǎn)品特定的使用環(huán)境與使用方法，自行設(shè)計一些新測試項目，以驗證產(chǎn)品是否能長期工作。
測試條件：不同的產(chǎn)品測試條件不一樣；就拿高溫測試來說，有些產(chǎn)品要求做高溫貯存測試，有些要求做高溫運行測試，有些產(chǎn)品的高溫用85℃做測試，有些產(chǎn)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(biāo)。要測試一種產(chǎn)品的可靠性，找到這種產(chǎn)品的國/行標(biāo)是必需的，按照國/行標(biāo)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(jìn)行環(huán)境測試；
同一種產(chǎn)品，在不同的階段，測試條件也不一樣；一般而言，產(chǎn)品會經(jīng)過研發(fā)、小批量試產(chǎn)、批量生產(chǎn)三個不同的階段。在研發(fā)階段，測試條件zui嚴(yán)（應(yīng)力zui大）、測試延續(xù)的時候zui短；小批量試產(chǎn)階段，測試應(yīng)力適中、測試時間適中；批量生產(chǎn)階段，測試應(yīng)力zui小、測試時間較短；三個階段的主要差別見下表：
階段實驗?zāi)康膶嶒炋攸c實驗要求
研發(fā)發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷，擴(kuò)大設(shè)計余量高應(yīng)力、短時間*
中試考察產(chǎn)品是否達(dá)到基本的可靠性水平中應(yīng)力、中長時間無明顯故障
批量生產(chǎn)生產(chǎn)工藝條件的穩(wěn)定性低應(yīng)力、短時間有條件的允許故障發(fā)生
鑒定鑒定產(chǎn)品的可靠性、計算產(chǎn)品的MTBF低應(yīng)力、長時間無特別要求
加速環(huán)境試驗技術(shù)
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(shè)計裕度，確保試驗過關(guān)。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(AcceleratedEnvironmentalTesting)是一項新興的可靠性試驗技術(shù)。該技術(shù)突破了傳統(tǒng)可靠性試驗的技術(shù)思路，將激發(fā)的試驗機(jī)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(shù)領(lǐng)域的研究與應(yīng)用推廣對可靠性工程的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。
加速環(huán)境試驗
激發(fā)試驗(Stimulation)通過施加激發(fā)應(yīng)力、環(huán)境快速檢測來清除產(chǎn)品的潛在缺陷。試驗所施加的應(yīng)力并不模擬真實環(huán)境，而以提高激發(fā)效率為目標(biāo)。
加速環(huán)境試驗是一種激發(fā)試驗，它通過強(qiáng)化的應(yīng)力環(huán)境來進(jìn)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(shè)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(yīng)力可以是溫度、振動、壓力和濕度(即所謂“四綜合”)及其它應(yīng)力，應(yīng)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(jī)振動是*zui有效的激發(fā)應(yīng)力形式。加速環(huán)境試驗有2種基本類型：加速壽命試驗(AcceleratedLifeTesting)、可靠性強(qiáng)化試驗(ReliabilityEnhancementTesting)。
可靠性強(qiáng)化試驗(RET)用以暴露與產(chǎn)品設(shè)計有關(guān)的早期失效故障，但同時，也用于確定產(chǎn)品在有效壽命期內(nèi)抗隨機(jī)故障的強(qiáng)度。加速壽命試驗的目的是找出產(chǎn)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(jìn)行簡單闡述。 高低溫試驗箱
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(jìn)行，用于確定元器件、材料及生產(chǎn)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(dǎo)致產(chǎn)品損耗的失效及其失效機(jī)理。有時產(chǎn)品的壽命很長，為了給出產(chǎn)品的壽命期，加速壽命試驗必須進(jìn)行足夠長的時間。
加速壽命試驗是基于如下假設(shè)：即受試品在短時間、高應(yīng)力作用下表現(xiàn)出的特性與產(chǎn)品在長時間、低應(yīng)力作用下表現(xiàn)出來的特性是一致的。為了縮短試驗時間，采用加速應(yīng)力，即所謂高加速壽命試驗(HALT)。
加速壽命試驗提供了產(chǎn)品預(yù)期磨損機(jī)理的有價值數(shù)據(jù)，這在當(dāng)今的市場上是很關(guān)鍵的，因為越來越多的消費者對其購買的產(chǎn)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(shè)計者和生產(chǎn)者對產(chǎn)品有更全面的了解，識別出關(guān)鍵的元器件、材料和工藝，并根據(jù)需要進(jìn)行改進(jìn)及控制。另外試驗得出的數(shù)據(jù)使生產(chǎn)廠商和消費者對產(chǎn)品有充分的信心。
加速壽命試驗的對象是抽樣產(chǎn)品。
2、可靠性強(qiáng)化試驗(RET)
可靠性強(qiáng)化試驗有許多名稱和形式，如步進(jìn)應(yīng)力試驗、應(yīng)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(yīng)力和工作應(yīng)力，來激發(fā)故障和暴露設(shè)計中的薄弱環(huán)節(jié)，從而評價產(chǎn)品設(shè)計的可靠性。因此，RET應(yīng)該在產(chǎn)品設(shè)計和發(fā)展周期中zui初的階段實施，以便于修改設(shè)計。
國外可靠性的有關(guān)研究人員在80年代初就注意到由于設(shè)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(dāng)今市場競爭的焦點。研究證明，RET不失為解決這個問題的方法之一。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(nèi)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。