CN104991134A - 一种电子整机加速贮存试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于可靠性及寿命试验中的加速贮存试验方法领域，具体涉及一种电子整机加速贮存试验方法。技术方案：本发明结合电子产品全寿命周期剖面综合分析，考虑了运输、温度、湿度等应力的影响，制定了等效自然贮存一年的综合应力加速贮存试验剖面，包括接装运输、库房贮存、野外工作、年度测试共四个过程，在该剖面下进行加速贮存试验，根据完成的试验时间，验证产品贮存寿命。有益效果：本方法适用于航空航天和车载电子产品中的控制系统类产品、测量类产品以及其它类型电子产品。该剖面覆盖了产品寿命期内规定的库房贮存和野外工作环境条件，可以在较短的时间内验证产品贮存寿命，并激发贮存薄弱环节，为产品研制及定型提供数据支撑。

Description

一种电子整机加速贮存试验方法

技术领域

本发明属于可靠性及寿命试验中的加速贮存试验方法领域，具体涉及一种电子整机加速贮存试验方法。

背景技术

电子产品是工业领域中的重要组成部分，车辆、铁路、信息系统、航空航天领域要用到大量的电子产品。随着使用方对产品寿命和质量要求的逐步提高，各领域均对电子产品提出了贮存寿命指标要求，不同产品要求不同，最短的有8年，最长提出了20年贮存寿命要求。需要开展加速贮存试验，以在设计研制阶段较早的摸清产品贮存性能指标变化规律，验证产品贮存寿命是否满足规定贮存寿命要求，同时激发产品贮存薄弱环节，最终在设计上采取改进措施。

俄罗斯广泛采用加速贮存试验来确定电子整机的寿命，建立了许多整机的加速贮存试验标准，覆盖变压器、配电与调制器、集成电路等电子产品。用6个月的加速试验，即可获得贮存寿命10年的结论。俄罗斯的加速贮存试验方案，实际上是创造一种环境，产品在这种环境下贮存6个月，就相当于自然贮存10年。若在这种环境条件下贮存6个月没发生故障，就相当于在自然贮存条件下10年不发生故障。若发生了故障则要找出故障原因，采取纠正措施，并在同样的环境条件下证实措施有效。之后按应采取的措施改进设计或改进工艺。

美国在电子产品贮存试验方面以自然贮存试验为主，加速贮存试验为辅，对贮存试验产品的监测手段先进。一般是对产品进行三个层次的贮存，即薄弱环节产品贮存，较低层次产品贮存和整机的贮存。这三个层次的产品都要做贮存试验，但更强调对薄弱环节产品的贮存，因为薄弱环节的贮存期往往决定了系统级产品的贮存期。

在电子产品加速贮存试验方面，国内从80年代开始开展了部分产品加速贮存试验方法研究，但部组件、整机级产品的加速贮存试验研究还主要集中了理论层面，目前还没有形成有效的电子整机加速贮存试验方法。因此，需要提供一种电子整机产品的加速贮存寿命验证试验方法，以验证产品贮存寿命。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术缺乏整机产品加速贮存试验方法的问题，提供一种电子整机加速贮存试验方法。

实现本发明目的的技术方案：

一种电子整机加速贮存试验方法，依次包括如下步骤，

步骤1.接装运输阶段

电子产品的接装运输阶段包括铁路运输振动试验阶段和公路运输振动试验阶段，将待测产品放置在包装箱中，然后将包装箱固定在电磁振动台上，

步骤1.1铁路运输振动试验阶段

设定电磁振动台的频率范围为30～80Hz，功率谱密度0.004g²/Hz；80～350Hz，功率谱密度变化斜率为-8.54dB/oct；铁路运输振动试验时间计算公式为：

$T_t=\frac{N_t}{V_t*15.625}---\left(1\right)$

式中：T_t为铁路运输振动试验时间，N_t为铁路运输总里程，V_t为火车速度；

步骤1.2公路运输振动试验阶段

设定电磁振动台的频率范围为5～40Hz，功率谱密度0.015g²/Hz；和40～500Hz，功率谱密度0.015g2/Hz，功率谱密度变化斜率为-3dB/oct；公路运输振动试验时间计算公式为：

$T_g=\frac{N_g}{1600}---\left(2\right)$

式中：T_g为公路运输振动试验时间，N_g为公路运输总里程；

步骤2.库房贮存阶段

将包装箱内的待测产品从电磁振动台上取下，将产品从包装箱内取出放置在高低温试验箱中，进行库房贮存阶段试验，依次包括低温试验阶段和高温试验阶段；

步骤2.1低温试验阶段

对于需要裸露放置于库房中待测产品，将高低温试验箱中温度设置为-30℃，作用时间为24h；对于需要放置在包装箱内再放置与库房中的待测产品，将高低温试验箱中温度设置为-10℃，作用时间为24h；

步骤2.2高温试验阶段

当待测产品为不含液体钽电解电容的电子产品时，将高低温试验箱中的温度设置为不超过90℃；当待测产品为含液体钽电解电容的电子产品时，将高低温试验箱中的温度设置为不超过90℃；设置温度应不低于60℃；高温加速贮存试验时间为模拟存储的时间除以高温加速因子；

步骤3.野外工作阶段

将待测产品由高低温环境试验箱转入综合环境试验箱，

步骤3.1温度应力

设置综合环境试验箱的温度为低温-30℃，保持时间为5h；然后提高综合环境试验箱的温度至高温50℃，保持时间为5h；

步骤3.2湿度应力

高温保温1h后施加湿度应力，对于有南方和沿海高温高湿环境经历的产品，设置综合环境试验箱的湿度为RH95％；对于无高温高湿环境的产品，设置综合环境试验箱的湿度为RH75％；

步骤3.3振动应力

在低温保温1h以后和高温保温1h后分别施加一次振动应力，按照下表的机动运输振动条件设置综合环境试验箱的振动应力，每次振动时间的计算公式如下：

$T_Y=\frac{N_1}{2\×50}\×0.5---\left(3\right)$

式中：T_y为一次机动运输振动应力施加时间，N₁为一次最大机动距离；

步骤3.4循环阶段

步骤3.1至步骤3.3循环M次，野外工作阶段循环次数M由寿命期内累积机动距离N除以一次最大机动距离N1而得，若不能整除则向上取整；

步骤5.年度测试

将待测产品多次通电，测试其是否正常工作，累计通电时间为4h，每次连续通电时间不超过2h。

所述步骤2.1和步骤2.2中温变率为1℃/min。

所述步骤2.2中各类电子整机高温加速贮存试验相对于20℃的高温加速因子根据下表确定，

所述步骤3.1中温变率为10℃/min。

本发明的效果在于：

本发明结合电子产品全寿命周期剖面综合分析，考虑了运输、温度、湿度等应力的影响，制定了等效自然贮存一年的综合应力加速贮存试验剖面，在该剖面下进行加速贮存试验，根据完成的试验时间，验证产品贮存寿命。本方法给出了电子整机加速贮存试验剖面。该剖面适用于航空航天和车载电子产品中的控制系统类产品(包括计算机、控制器、配电器、变换器等)、测量类产品(包括中心程序器、信号变换器等)以及其它类型电子产品。该剖面覆盖了产品寿命期内规定的库房贮存和野外工作环境条件，可以在较短的时间内验证产品贮存寿命，并激发贮存薄弱环节，为产品研制及定型提供数据支撑。

附图说明

图1为本发明的电子整机产品加速贮存试验剖面；

图2为实施例中待测产品加速贮存试验剖面。

具体实施方式

下面以为例，结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

本实施例提供了一种电子整机加速贮存试验方法，本方法中考虑电子产品贮存寿命周期包括接装运输、库房贮存、野外工作、年度测试共四个过程，考虑的贮存应力为温度、湿度、运输振动应力和电应力。本方法依次包括如下步骤：

步骤1.接装运输阶段

电子产品的接装运输阶段包括铁路运输和公路运输，试验中采用电磁振动台为电子产品提供振动应力，加速模拟铁路运输和公路运输的实际情况。将待测产品放置在包装箱中，然后将包装箱固定在电磁振动台上，

步骤1.1铁路运输振动试验阶段

设定电磁振动台的频率范围为30～80Hz，功率谱密度0.004g²/Hz；和80～350Hz，功率谱密度0.004g²/Hz，功率谱密度变化斜率为-8.54dB/oct。在上述试验条件下，作用时间为每1h等效实际运输15.625h，因此铁路运输振动试验时间计算公式为：

$T_t=\frac{N_t}{V_t*15.625}---\left(1\right)$

式中：T_t为铁路运输振动试验时间，N_t为铁路运输总里程，V_t为火车速度；

在实际的铁路运输中，电子产品放置在有保温的运输车内运输，共经历1次，铁路运输总里程为8000～12000km，运输过程中火车速度按80Km/h计算，则实际运输时间为100～150h，而试验时间约为6～10h，大大缩短了试验时间。

步骤1.2公路运输振动试验阶段

设定电磁振动台的频率范围为5～40Hz，功率谱密度0.015g²/Hz；和40～500Hz，功率谱密度0.015g²/Hz，功率谱密度变化斜率为-3dB/oct，此时的总均方根加速度为1.449g；在上述试验条件下，每1600km运输里程折合振动试验时间60min，因此公路运输振动试验时间计算公式为：

$T_g=\frac{N_g}{1600}---\left(2\right)$

式中：T_g为公路运输振动试验时间，N_g为公路运输总里程；

在实际的公路运输中，电子产品放置在有保温的运输车内运输，模拟运输公路为四级以上公路，共经历1次，累积运输总里程为500km～2000km。

可以先进行公路运输振动试验阶段，也可以先进行铁路运输振动试验阶段。

步骤2.库房贮存阶段

将包装箱内的待测产品从电磁振动台上取下，将待测产品从包装箱内取出，放置到高温试验箱中，进行库房贮存阶段试验。在实际的电子产品库房贮存中，根据产品的使用需要，有些类型的电子产品会直接裸露放置到库房中进行贮存(例如整机电子产品)，有些类型的电子产品需要首先放置在包装箱内，然后将包装箱放置到库房中进行贮存(例如电子零部件产品)。根据电子设备使用的实际情况，需模拟的情况为：库房贮存温、湿度应力基本稳定；空调正常时，温度应力简化后取为20℃，作用时间为每年11个月；此外，另一个月为严酷月，认为此月内温度调节设备故障，并且处于严寒天气下，认为此月的外界温度为-30℃。

步骤2.1低温试验阶段

将待测产品置于低温环境下，以加速模拟空调故障状态。在试验过程中，为模拟两种不同类型的电子产品的库房贮存实际情况，将待测产品裸露放置与高低温试验箱中，通过设定不同的温度来模拟不同情况下电子产品的库房贮存情况。对于需要裸露放置于库房中的待测产品，将高低温试验箱中温度设置为-30℃，作用时间为24h；对于放置在包装箱内再放置到库房中的待测产品，将高低温试验箱中温度设置为-10℃，作用时间为24h；温变率为1℃/min。

步骤2.2高温试验阶段

将待测产品置于高温环境下，采用高温加速试验应力，加速模拟空调正常状态。根据产品元器件、非金属材料的耐温度范围，确定高温应力。当待测产品为不含液体钽电解电容的电子产品时，将高低温试验箱中的温度设置为不超过90℃；当待测产品为含液体钽电解电容的电子产品时，将高低温试验箱中的温度设置为不超过90℃；设置温度应不低于60℃，温变率为1℃/min。

高温加速贮存试验时间为模拟存储的时间除以加速因子，各类电子整机高温加速贮存试验相对于20℃的高温加速因子可以根据现有技术的公式确定，也可以根据表1确定。表1中的加速因子，其来源为作者在多年工程实践中，通过加速试验求取，本专利给出的加速因子均是最保守的加速因子。

表1.高温加速因子

步骤3.野外工作阶段

电子整机装入系统后，随系统贮存或工作，一次最大机动距离根据各系统任务要求不同，寿命期内累积机动距离也不同。应根据产品的机动任务里程要求，确定产品一次最大机动距离N₁(Km)和寿命期内累积机动距离N(Km)。

步骤3.1温度应力

将待测产品由高低温环境试验箱转入综合环境试验箱，综合环境试验箱能够同时施加振动、温度和湿度综合应力；设置综合环境试验箱的温度为低温-30℃，保持时间为5h；然后提高综合环境试验箱的温度至高温50℃，保持时间为5h；温变率为10℃/min；

步骤3.2湿度应力

高温保温1h后施加湿度应力，对于有南方和沿海高温高湿环境经历的产品，设置综合环境试验箱的湿度为RH95％，对于无高温高湿环境的产品，设置综合环境试验箱的湿度为RH75％；

步骤3.3振动应力

在低温保温1h以后和高温保温1h后分别施加一次振动应力，按照表2的机动运输振动条件设置综合环境试验箱的振动应力，每次振动时间的计算公式如下：

$T_Y=\frac{N_1}{2\×50}\×0.5---\left(3\right)$

式中：T_Y为一次机动运输振动应力施加时间，N₁为一次最大机动距离；

表2.机动运输振动试验条件

步骤3.4循环阶段

步骤3.1至步骤3.3循环M次，野外工作阶段循环次数M由寿命期内累积机动距离N除以一次最大机动距离N₁而得，若不能整除则向上取整(例如，若累积机动距离2000km，一次最大机动距离为700km，则理论循环数为2.85循环，向上取整为3循环)。在野外工作阶段，施加综合环境应力时待测产品不需要通电。

步骤5.年度测试

将待测产品多次通电，测试其是否正常工作，累计通电时间为4h，每次连续通电时间不超过2h。

步骤6.加速贮存试验剖面

根据上述试验过程，得到电子整机产品加速贮存试验剖面图，如图1所示。首先进行接装运输阶段的铁路运输和公路运输振动应力试验。对于库房采用低温模拟、高温加速的试验条件，得到等效一年自然贮存的试验剖面；湿度采取模拟考核的方法，在完成每循环的高温加速贮存试验后，进行湿热试验考核。对于野外工作阶段，进行高低温、湿度、振动综合应力试验，在规定的低温和高温阶段施加振动应力。对于年度测试，其温湿度作用时间已并入库房贮存试验时间，只进行电应力考核。

试验采用的电磁振动台、高低温环境试验箱和综合环境试验箱均为现有标准设备。

实施例2

下面结合实施例1，以某车辆上的接收机产品为待测产品，其属于控制系统中的智能仪器产品，对本发明作进一步详细说明。

步骤1.确定接装运输阶段试验条件及时间

该产品接装运输阶段包括铁路运输和公路运输，铁路运输一次累计运输距离为8000km，则根据公式(1)，试验时间为6.4h，温度环境为常温环境，产品放在包装箱中，包装箱固定在振动台上。试验条件见下表：

表3.某接收机铁路运输振动应力条件

公路运输一次累积运输距离为1000km，则根据公式(2)。试验时间为0.625h。温度环境为常温环境，产品放在包装箱中，包装箱固定在振动台上。试验条件见下表：

表4.某接收机公路运输振动试验条件

步骤2.确定库房贮存试验条件及时间

该产品在库房贮存中，放置于包装箱内，故低温应力为-30℃，作用时间为24h。

产品中不含液体钽电解电容，故高温应力为90℃，根据表3中的加速因子，90℃相对于20℃下加速因子为22，故高温作用时间为350天/22等于15.9天。

温变率为1℃/min。

该产品要15年的贮存寿命，故库房贮存试验循环数L为15。

步骤3.确定年度测试试验条件及时间

年度测试时，试验条件为常温环境下，常温环境按照GJB150A.1中的规定进行。每次通电4h，分两次进行。

步骤4.确定野外工作试验条件及时间

电子整机装车后，随车辆贮存和工作，该产品一次最大机动距离为300Km，寿命期内累积机动距离3000Km。

野外工作阶段的温度应力为低温-30℃，高温50℃，产品值班期间最大湿度为RH95％，故湿度应力为RH95％。

根据公式(3)，一次机动运输振动时间为1.5h，其振动条件如下：

表5某接收机机动运输振动试验条件

野外工作阶段循环次数M为3000Km除以300Km，共10个循环。

温变率为10℃/min。

步骤5.制定试验剖面

根据前4个步骤，制定的试验剖面如图2所示；制定完成试验剖面后，将参试产品按照此剖面开展加速贮存试验，验证产品的贮存寿命。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。倘若这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种电子整机加速贮存试验方法，其特征在于：依次包括如下步骤，

步骤1.接装运输阶段

电子产品的接装运输阶段包括铁路运输振动试验阶段和公路运输振动试验阶段，将待测产品放置在包装箱中，然后将包装箱固定在电磁振动台上，

步骤1.1 铁路运输振动试验阶段

设定电磁振动台的频率范围为30～80Hz和80～350Hz，功率谱密度0.004g2/Hz，功率谱密度变化斜率为-8.54dB/oct；铁路运输振动试验时间计算公式为：

$T_t=\frac{N_t}{V*15.625}---\left(1\right)$

式中：T_t为铁路运输振动试验时间，N_t为铁路运输总里程，Vt为火车速度；

步骤1.2 公路运输振动试验阶段

设定电磁振动台的频率范围为5～40Hz和40～500Hz，功率谱密度0.015g²/Hz，功率谱密度变化斜率为-3dB/oct；公路运输振动试验时间计算公式为：

$T_g=\frac{N_g}{1600}---\left(2\right)$

式中：T_g为公路运输振动试验时间，N_g为公路运输总里程；

步骤2.库房贮存阶段

将包装箱内的待测产品从电磁振动台上取下，将产品从包装箱内取出放置在高低温试验箱中，进行库房贮存阶段试验，依次包括低温试验阶段和高温试验阶段；

步骤2.1 低温试验阶段

对于需要裸露放置于库房中待测产品，将高低温试验箱中温度设置为-30℃，作用时间为24h；对于需要放置在包装箱内再放置与库房中的待测产品，将高低温试验箱中温度设置为-10℃，作用时间为24h；

步骤2.2 高温试验阶段

当待测产品为不含液体钽电解电容的电子产品时，将高低温试验箱中的温度设置为不超过90℃；当待测产品为含液体钽电解电容的电子产品时，将高低温试验箱中的温度设置为不超过90℃；设置温度应不低于60℃；高温加速贮存试验时间为模拟存储的时间除以高温加速因子；

步骤3.野外工作阶段

将待测产品由高低温环境试验箱转入综合环境试验箱，

步骤3.1 温度应力

设置综合环境试验箱的温度为低温-30℃，保持时间为5h；然后提高综合环境试验箱的温度至高温50℃，保持时间为5h；

步骤3.2 湿度应力

高温保温1h后施加湿度应力，对于有南方和沿海高温高湿环境经历的产品，设置综合环境试验箱的湿度为RH95％；对于无高温高湿环境的产品，设置综合环境试验箱的湿度为RH75％；

步骤3.3 振动应力

在低温保温1h以后和高温保温1h后分别施加一次振动应力，按照下表的机动运输振动条件设置综合环境试验箱的振动应力，每次振动时间的计算公式如下：

$T_Y=\frac{N_1}{2\×50}\×0.5---\left(3\right)$

式中：T_y为一次机动运输振动应力施加时间，N₁为一次最大机动距离；

步骤3.4 循环阶段

步骤3.1 至步骤3.3循环M次，野外工作阶段循环次数M由寿命期内累积机动距离N除以一次最大机动距离N₁而得，若不能整除则向上取整；

步骤5.年度测试

将待测产品多次通电，测试其是否正常工作，累计通电时间为4h，每次连续通电时间不超过2h。

2.如权利要求1所述的一种电子整机加速贮存试验方法，其特征在于：所述步骤2.1和步骤2.2中温变率为1℃/min。

3.如权利要求1所述的一种电子整机加速贮存试验方法，其特征在于：所述步骤2.2中各类电子整机高温加速贮存试验相对于20℃的高温加速因子根据下表确定，

4.如权利要求1所述的一种电子整机加速贮存试验方法，其特征在于：所述步骤3.1中温变率为10℃/min。