CN103217264B - 一种适用于电子产品的加速可靠性鉴定试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于电子产品的加速可靠性鉴定试验方法，该方法至少包括以下步骤：步骤1：开展预试验；步骤2：预试验结果处理；步骤3：选择可靠性鉴定试验方案；步骤4：可靠性鉴定试验方案的修正；步骤5：依照基于超高斯随机振动应力的可靠性鉴定试验方案开展试验。利用本方法对产品进行可靠性鉴定，可以节约大量的试验时间和试验经费。

Description

一种适用于电子产品的加速可靠性鉴定试验方法

技术领域

本发明涉及可靠性试验技术领域，更确切地说涉及一种适用于电子产品的加速可靠性鉴定试验方法。

背景技术

可靠性鉴定与验收试验（Reliabilitytestingforqualificationandproductionacceptance）是目前应用于验证产品的设计是否达到规定的最低可接受的可靠性要求的主要手段。可靠性鉴定验收试验采用综合环境试验条件，其试验条件是根据产品在其寿命期间经历的工作环境条件、存储环境条件制定，主要使用温度、振动、湿度以及工作电应力等条件。目前可靠性鉴定与验收试验的标准有国家军用标准GJB899A-2009，美军用标准MIL-HDBK-781等，在这些标准中，可靠性鉴定与验收试验使用的试验环境条件均采用模拟产品实际使用过程中的环境条件，如在海军舱室有空调环境使用装备的可靠性鉴定验收试验中的试验条件为温度、振动、湿度以及工作电应力的综合试验环境。随着科学技术的发展，电子产品的可靠性水平飞速发展，许多设备级产品的平均无故障间隔时间（MTBF）往往达到数千小时，根据国家军用标准GJB899A-2009的试验方法，采用实验室试验对产品的可靠性进行鉴定需要几倍产品MTBF的试验时间，不论是从产品的研制周期还是从产品的试验费用投入上均使产品研制单位难以承受。因此，找到一种能够利用较短的试验时间验证出产品可靠性指标的方法一直是可靠性试验技术领域追求的目标。

20世纪90年代出现的可靠性强化试验技术由于采用了对产品缺陷激发效率高的试验应力，因此能够快速的激发出产品的故障。相比较我们原来常用的标准试验方法，可靠性强化试验大大缩短了试验时间，提高了试验效率。可靠性强化试验使用的典型试验应力就是超高斯随机振动应力，相比与高斯随机振动应力，超高斯随机振动应力对产品的缺陷具有较高的激发效率，这一特性已经在国内外的学者大量的理论分析与试验验证中得到了充分的证明。目前在可靠性工程领域超高斯随机振动应力已经被广泛的使用在高效激发产品缺陷、提高试验效率上。

发明内容

鉴于现有的可靠性鉴定试验时间长的问题，本发明的目的是提供一种适用于电子产品的加速可靠性鉴定试验方法，利用本方法进行产品的可靠性鉴定，以节约大量的试验时间和试验经费。

为达到以上发明目的，本发明的技术方案是这样实现的：适用于电子产品的加速可靠性鉴定试验方法，至少包括以下步骤：

步骤1：开展预试验

开展预试验时，选择两件相同的产品作为预试验对象，采用相同的试验夹具、相同的试验条件，分别利用两台振动试验台对两件预试验对象采用相同振动功率谱的超高斯随机振动应力与高斯随机振动应力作为激发应力开展预试验；

步骤2：预试验结果处理

预试验必须以两件预试验对象均出现同一模式的故障作为试验结束的标志，如未发现预试验对象的故障，或是两件预试验对象出现不同模式的故障现象，则认为预试验对象选择不合适，并另外选择预试验对象重新开展预试验；

根据两件预试验对象在预试验中激发出同一故障模式所需的试验时间，确定加速系数，加速系数为两件预试验对象分别在高斯随机振动应力与超高斯随机振动应力作用下激发出同一故障模式所需的试验时间之比；

步骤3：选择可靠性鉴定试验方案

根据将要进行鉴定试验产品的类型、实际工作环境以及生产方能够提供的样本量，依照国家军用标准GJB899A-2009选择相应的可靠性鉴定试验方案；

步骤4：可靠性鉴定试验方案的修正

将步骤3依照国家军用标准GJB899A-2009所选择的可靠性鉴定试验方案中所采用的高斯随机振动应力用超高斯随机振动应力替代，其它应力保持不变，根据步骤2所确定的加速系数（两件预试验对象激发出同一故障模式所需的试验时间之比），对依照国家军用标准GJB899A-2009所选择的可靠性鉴定试验方案中试验时间进行折算，得到基于超高斯随机振动应力的可靠性鉴定试验方案，折算方法为将依照国家军用标准GJB899A-2009所选择的可靠性鉴定试验方案中试验时间除以所述加速系数并进行取整；

步骤5：依照基于超高斯随机振动应力的可靠性鉴定试验方案开展试验

另取与预试验对象相同的产品作为受试产品，依照基于超高斯随机振动应力的可靠性鉴定试验方案开展试验，试验前的相关准备和试验过程中的故障判据的明确、故障的分类、受试产品的测试等相关工作以及试验后的相关处理措施严格依照国家军用标准GJB899A-2009中的相关要求进行；

步骤6：根据试验结果判断产品的可靠性是否达到预定指标

以基于超高斯随机振动应力的可靠性鉴定试验方案的试验时间作为接受条件，当试验结果达到该接受条件时，判定产品可靠性设计水平达到了预定的指标，否则认为产品没有达到预定的可靠性指标，需要重新对产品进行设计。

本发明方法的特点是，利用超高斯随机振动应力对产品缺陷的高激发效率，采用超高斯随机振动应力代替传统鉴定试验中的振动应力，其它应力条件不变，通过超高斯随机振动应力与高斯随机振动应力在单位时间内对产品造成的期望疲劳损伤关系，对国家军用标准GJB899A-2009中规定的可靠性鉴定试验方案进行修正，从而得到基于超高斯随机振动应力的高效可靠性鉴定试验方法。利用本方法对产品进行可靠性鉴定，可以节约大量的试验时间和试验经费。

下面结合附图及具体实施案例对本发明方法作进一步详细的说明。

附图说明

图1是国家军用标准GJB899A-2009中图3.3-3给出的舰船设备有温控舱室安装可靠性鉴定试验条件。

图2是国家军用标准GJB899A-2009中图3.3-4给出的舰船设备可靠性鉴定试验振动试验条件。

图3是国家军用标准GJB899A-2009中图3.3-4给出的舰船设备可靠性鉴定试验振动试验条件。

具体实施方式

本实例中的产品是舰船用损管综合监控子系统，现将本发明在舰船用损管综合监控子系统可靠性鉴定验收过程中的应用过程描述如下：

第一步，选择预试验对象并开展预试验

选择预试验对象，根据对损管综合监控子系统分析，选择了其中的一款报警设备作为预试验对象。这款报警设备无论是在产品成熟度、元器件类型、元器件等级、复杂度、工艺难度、失效模式等方面都与整个损管综合监控子系统类似，因此选择这款报警设备作为预试验对象最具有代表性。

开展预试验，选择两套报警设备A、B，采用日本IMV公司生产的VS-5000-150型电动式振动台对A施加高斯随机振动应力，采用苏州苏试试验仪器有限公司生产的DC-3200-36型电动振动台与国防科大可靠性实验室开发的NRVCS非高斯随机振动控制仪对B施加超高斯随机振动应力，两套设备同时试验。

第二步，对预试验结果进行处理，采用超高斯随机振动试验应力的B设备在试验时间到34.2小时时出现按钮接线断裂、脱落的故障现象，采用高斯随机振动试验应力的A设备在试验时间达到399.6小时时出现按钮连接线断裂的故障现象。因此本次预试验得到的加速系数为399.6/34.2=11.7，取整得到加速系数为12。

第三步，选择可靠性鉴定试验方案，本实例中的产品是舰船用损管综合监控子系统，其实际安装方式为舰船有温控舱室安装。根据产品的实际安装方式和寿命、任务剖面选择可靠性鉴定验收试验的试验条件为温度－湿度－振动综合环境应力，具体试验剖面为国家军用标准GJB899A-2009中图3.3-3、3.3-4所示的温度－湿度－振动综合试验应力，如图1、图2、图3所示。选择国家军用标准GJB899A-2009中的方案17作为可靠性鉴定验收试验的统计方案，决策风险α=β=0.2，鉴别比d=3.0，试验时间为4.3倍MTBF，如果试验过程中试验样本出现的失效数小于或等于2个则接受产品可靠度达到设计要求，失效数大于2各则认为产品可靠度指标没有达到设计要求。由于试验对象的MTBF为4000小时，按照上述试验方案，需开展4.3×4000＝17200小时的试验方能对产品的可靠性指标做出判断。

第四步，对选择的可靠性鉴定试验方案进行修正，将第三步中所选择的国家军用标准GJB899A-2009中的方案17的高斯随机振动应力用超高斯随机振动应力代替，根据第二步所确定的加速系数，对依照国家军用标准GJB899A-2009所选择的可靠性鉴定试验方案中试验时间进行折算，得到基于超高斯随机振动应力的可靠性鉴定试验方案，折算方法为将依照国家军用标准GJB899A-2009所选择的可靠性鉴定试验方案中试验时间除以所述加速系数，基于超高斯随机振动应力的可靠性鉴定试验方案的试验时间确定为17200/12=1433小时。

第五步，依照第四步得到的基于超高斯随机振动应力的可靠性鉴定试验方案，另取与预试验对象相同的产品作为受试产品，按照图1、图2、图3所示试验剖面开展试验。试验设备为意大利ACS公司生产的CH2000VT-15温湿度试验箱、日本IMV公司生产的VS-5000-150型电动式振动台和国防科大可靠性实验室开发的NRVCS非高斯随机振动控制仪组成的温度－湿度－超高斯随机振动综合试验系统。试验前的相关准备和试验过程中的故障判据的明确、故障的分类、受试产品的测试等相关工作以及试验后的相关处理措施严格依照国家军用标准GJB899A-2009中的相关要求进行。

第六步，试验结果，按照第五步的试验条件进行试验1433小时，且受试产品未出现责任故障，说明受试产品达到基于超高斯随机振动应力的可靠性鉴定试验的接受条件，判定损管综合监控子系统达到预定的可靠性指标MTBF不小于4000小时的合同规定值。

由上述试验可见，本发明方法所用试验时间1433小时明显少于GJB899A-2009中规定的可靠性鉴定试验时间17200小时，节约了大量的试验经费。

Claims (1)

1.一种适用于电子产品的加速可靠性鉴定试验方法，至少包括以下步骤：

步骤1：开展预试验

开展预试验时，选择两件相同的产品作为预试验对象，采用相同的试验夹具、相同的试验条件，分别利用两台振动试验台对两件预试验对象采用相同振动功率谱的超高斯随机振动应力与高斯随机振动应力作为激发应力开展预试验；

其特征是还包括：

步骤2：预试验结果处理

预试验必须以两件预试验对象均出现同一模式的故障作为试验结束的标志，如未发现预试验对象的故障，或是两件预试验对象出现不同模式的故障现象，则认为预试验对象选择不合适，并另外选择预试验对象重新开展预试验；

根据两件预试验对象在预试验中激发出同一故障模式所需的试验时间，确定加速系数，加速系数为两件预试验对象分别在高斯随机振动应力与超高斯随机振动应力作用下激发出同一故障模式所需的试验时间之比；

步骤3：选择可靠性鉴定试验方案

根据将要进行鉴定试验产品的类型、实际工作环境以及生产方能够提供的样本量，依照国家军用标准GJB899A-2009选择相应的可靠性鉴定试验方案；

步骤4：可靠性鉴定试验方案的修正

将步骤3依照国家军用标准GJB899A-2009所选择的可靠性鉴定试验方案中所采用的高斯随机振动应力用超高斯随机振动应力替代，其它应力保持不变，根据步骤2所确定的加速系数，对依照国家军用标准GJB899A-2009所选择的可靠性鉴定试验方案中试验时间进行折算，得到基于超高斯随机振动应力的可靠性鉴定试验方案，折算方法为将依照国家军用标准GJB899A-2009所选择的可靠性鉴定试验方案中试验时间除以所述加速系数并进行取整；

步骤5：依照基于超高斯随机振动应力的可靠性鉴定试验方案开展试验

另取与预试验对象相同的产品作为受试产品，依照基于超高斯随机振动应力的可靠性鉴定试验方案开展试验，试验前的准备和试验过程中的故障判据的明确、故障的分类、受试产品的测试工作以及试验后的处理措施严格依照国家军用标准GJB899A-2009中的相关要求进行；

步骤6：根据试验结果判断产品的可靠性是否达到预定指标

以基于超高斯随机振动应力的可靠性鉴定试验方案的试验时间作为接受条件，当试验结果达到该接受条件时，判定产品可靠性设计水平达到了预定的指标，否则认为产品没有达到预定的可靠性指标，需要重新对产品进行设计。