CN105737881A - 一种电子设备加速可靠性增长试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明可靠性试验技术领域，具体涉及一种电子设备加速可靠性增长试验方法。目的是解决高可靠长寿命电子设备的可靠性水平提高和验证问题。其特征在于，它包括如下步骤：确定正常环境应力剖面、确定加速应力剖面、基于故障分类计算加速系数、确定总试验时间和试验结果评估。本发明提供了一种综合环境应力加速试验的方法，解决了综合环境应力下可靠性试验的加速问题；同时提供了一种加速可靠性增长试验方法，能够在短时间内提高和验证电子设备可靠性水平，解决了高可靠长寿命电子设备可靠性水平的提高和验证问题。

Description

一种电子设备加速可靠性增长试验方法

技术领域

本发明涉及可靠性试验技术领域，具体涉及一种电子设备加速可靠性增长试验方法。

背景技术

可靠性增长试验是一个有目标、有计划达到试验-分析-改进(TAAF)的迭代过程，是提高设备可靠性的一种有效手段。对于许多高可靠长寿命电子设备，在正常应力(即模拟产品在使用条件下的应力)下，进行可靠性增长试验需要很长的试验周期，耗费大量的资金和人力，工程上往往难以接受。因此，采用施加比正常应力更严酷的应力，使产品的故障加快暴露，从而快速提高和验证产品可靠性水平的加速可靠性增长试验方法更易于被工程上所接受。目前，传统的环境试验项目无法验证产品的可靠性水平；可靠性试验项目试验周期长、费用高，无法满足产品研制周期短、更新速度快的发展需求；可靠性试验项目的加速方法往往针对的是单应力的，鲜有针对综合环境应力的加速方法。本发明提供一种施加综合环境应力的可靠性增长试验的加速方法，能够在短时间内提高和验证电子设备的可靠性水平。通过对现有技术的查新，国内外还没有电子设备加速可靠性增长试验方法方面的研究。

发明内容

本发明的目的是解决高可靠长寿命电子设备的可靠性水平提高和验证问题，提供一种施加综合环境应力、基于故障模式分类计算加速系数、能够在短时间内提高和验证电子设备可靠性水平的加速可靠性增长试验方法。

本发明是这样实现的：

一种电子设备加速可靠性增长试验方法，具体包括如下步骤：

步骤一：确定正常环境应力剖面；

步骤二：确定加速应力剖面；

步骤三：基于故障分类计算加速系数；

步骤四：确定总试验时间；

步骤五：试验结果评估。

如上所述的第一步，根据二级配电器现场使用和任务环境特征确定正常环境应力剖面；振动应力水平为验收条件，随机振动加速度均方根值为8.46g。

如上所述的第二步，对于温度应力，二级配电器的高温加速应力水平取80℃，低温加速应力水平取-40℃；温度循环加速应力水平取15℃/min；湿度加速应力水平取95％RH；振动加速应力的随机振动加速度均方根值取11.95g。

如上所述的第三步，对于温度应力，通过对二级配电器薄弱环节进行恒定应力加速寿命试验得到其激活能E_a＝0.7271(eV)，高温应力单独作用下的加速系数：

其中：k_B是波尔兹曼常数，取值8.617×10eV/℃；T_正常是温度正常应力水平，取值60℃；T_加速是温度加速应力水平，取值80℃；

对于温度循环应力，根据二级配电器薄弱环节的历史试验数据，取m＝2.5，g＝0.33，其单独作用下的加速系数：

其中：ΔT_正常是温度变化量正常应力水平，取值100℃；ΔT_加速是温度变化量加速应力水平，取值120℃；ζ_正常是温度变化率正常应力水平，取值5℃/min；ζ_加速是温度变化率加速应力水平，取值15℃/min；

对于湿度应力，根据二级配电器薄弱环节的历史试验数据，取s＝2.3，其单独作用下的加速系数：

其中：RH_正常是湿度正常应力水平，取值80％RH；RH_加速是湿度加速应力水平，取值95％RH；

对于振动应力，根据二级配电器薄弱环节的历史试验数据，取t＝8，其单独作用下的加速系数：

其中：G_正常是振动正常应力水平，取值8.46g；G_加速是振动加速应力水平，取值11.95g；

本次加速可靠性增长试验的加速系数为：

$A_{\mathrm{test}}=\frac{1}{N_S}\·(A_{\mathrm{TC}}\×A_{\mathrm{Vib}}+A_{\mathrm{HT}}\×A_{\mathrm{RH}})=10.86.$

如上所述的第四步，二级配电器采用没有模型的增长试验方案，可靠性增长要求值R_L＝0.9998，任务时间t＝625(s)，使用方风险β＝70％，正常环境应力剖面下的总试验时间：

T＝(-t/lnR_L)·ln(1/β)＝1045(h)

加速可靠性增长试验的总试验时间：

T_test＝T/A_test＝99.3(h)。

如上所述的第五步，对试验结果进行可靠性评估，其试验结果的可靠性下限为：

$R_L=e^{\mathrm{MTB}{F}_L}=e^{-t(2T_{\mathrm{test}}\·A_{\mathrm{test}}/{\mathrm{\χ}}_{\mathrm{2,0.7}}^2)}=0.9998.$

本发明的有益效果是：

本发明包括确定正常环境应力剖面、确定加速应力剖面、基于故障分类计算加速系数、确定总试验时间和试验结果评估的步骤。本发明提供了一种综合环境应力加速试验的方法，解决了综合环境应力下可靠性试验的加速问题；同时提供了一种加速可靠性增长试验方法，能够在短时间内提高和验证电子设备可靠性水平，解决了高可靠长寿命电子设备可靠性水平的提高和验证问题。

附图说明

图1是本发明的一种电子设备加速可靠性增长试验方法的流程图；

图2是本发明的一种电子设备加速可靠性增长试验方法的二级配电器正常环境应力剖面图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步描述。

以下实例是以火箭上某型二级配电器为研究对象按照如图1所示的流程进行实施的，具体如下：

一种电子设备加速可靠性增长试验方法，具体包括如下步骤：

步骤一：确定正常环境应力剖面。

根据二级配电器现场使用和任务环境特征确定正常环境应力剖面。二级配电器正常环境应力剖面见图2，其中，振动应力水平为验收条件，随机振动加速度均方根值为8.46g。

步骤二：确定加速应力剖面

对于温度应力，二级配电器的高温加速应力水平取80℃，低温加速应力水平取-40℃；温度循环加速应力水平取15℃/min；湿度加速应力水平取95％RH；振动加速应力的随机振动加速度均方根值取11.95g。

步骤三：基于故障分类计算加速系数

对于温度应力，通过对二级配电器薄弱环节进行恒定应力加速寿命试验得到其激活能E_a＝0.7271(eV)，高温应力单独作用下的加速系数：

其中：k_B是波尔兹曼常数，取值8.617×10eV/℃；T_正常是温度正常应力水平，取值60℃；T_加速是温度加速应力水平，取值80℃。

对于温度循环应力，根据二级配电器薄弱环节的历史试验数据，取m＝2.5，g＝0.33，其单独作用下的加速系数：

其中：ΔT_正常是温度变化量正常应力水平，取值100℃；ΔT_加速是温度变化量加速应力水平，取值120℃；ζ_正常是温度变化率正常应力水平，取值5℃/min；ζ_加速是温度变化率加速应力水平，取值15℃/min。

对于湿度应力，根据二级配电器薄弱环节的历史试验数据，取s＝2.3，其单独作用下的加速系数：

其中：RH_正常是湿度正常应力水平，取值80％RH；RH_加速是湿度加速应力水平，取值95％RH。

对于振动应力，根据二级配电器薄弱环节的历史试验数据，取t＝8，其单独作用下的加速系数：

其中：G_正常是振动正常应力水平，取值8.46g；G_加速是振动加速应力水平，取值11.95g。

本次加速可靠性增长试验的加速系数为：

$A_{\mathrm{test}}=\frac{1}{N_S}\·(A_{\mathrm{TC}}\×A_{\mathrm{Vib}}+A_{\mathrm{HT}}\×A_{\mathrm{RH}})=10.86.$

步骤四：确定总试验时间

二级配电器采用没有模型的增长试验方案，可靠性增长要求值R_L＝0.9998，任务时间t＝625(s)，使用方风险β＝70％，正常环境应力剖面下的总试验时间：

T＝(-t/lnR_L)·ln(1/β)＝1045(h)

加速可靠性增长试验的总试验时间：

T_test＝T/A_test＝99.3(h)

步骤五：试验结果评估

对试验结果进行可靠性评估，其试验结果的可靠性下限为：

$R_L=e^{\mathrm{MTB}{F}_L}=e^{-t(2T_{\mathrm{test}}\·A_{\mathrm{test}}/{\mathrm{\χ}}_{\mathrm{2,0.7}}^2)}=0.9998.$

本发明包括确定正常环境应力剖面、确定加速应力剖面、基于故障分类计算加速系数、确定总试验时间和试验结果评估的步骤。本发明提供了一种综合环境应力加速试验的方法，解决了综合环境应力下可靠性试验的加速问题；同时提供了一种加速可靠性增长试验方法，能够在短时间内提高和验证电子设备可靠性水平，解决了高可靠长寿命电子设备可靠性水平的提高和验证问题。

Claims (6)

1.一种电子设备加速可靠性增长试验方法，具体包括如下步骤：

步骤一：确定正常环境应力剖面；

步骤二：确定加速应力剖面；

步骤三：基于故障分类计算加速系数；

步骤四：确定总试验时间；

步骤五：试验结果评估。

2.根据权利要求1所述的电子设备加速可靠性增长试验方法，其特征在于：所述的第一步，根据二级配电器现场使用和任务环境特征确定正常环境应力剖面；振动应力水平为验收条件，随机振动加速度均方根值为8.46g。

3.根据权利要求1所述的电子设备加速可靠性增长试验方法，其特征在于：所述的第二步，对于温度应力，二级配电器的高温加速应力水平取80℃，低温加速应力水平取-40℃；温度循环加速应力水平取15℃/min；湿度加速应力水平取95％RH；振动加速应力的随机振动加速度均方根值取11.95g。

4.根据权利要求1所述的电子设备加速可靠性增长试验方法，其特征在于：所述的第三步，对于温度应力，通过对二级配电器薄弱环节进行恒定应力加速寿命试验得到其激活能E_a＝0.7271(eV)，高温应力单独作用下的加速系数：

其中：k_B是波尔兹曼常数，取值8.617×10eV/℃；T_正常是温度正常应力水平，取值60℃；T_加速是温度加速应力水平，取值80℃；

对于温度循环应力，根据二级配电器薄弱环节的历史试验数据，取m＝2.5，g＝0.33，其单独作用下的加速系数：

其中：ΔT_正常是温度变化量正常应力水平，取值100℃；ΔT_加速是温度变化量加速应力水平，取值120℃；ζ_正常是温度变化率正常应力水平，取值5℃/min；ζ_加速是温度变化率加速应力水平，取值15℃/min；

对于湿度应力，根据二级配电器薄弱环节的历史试验数据，取s＝2.3，其单独作用下的加速系数：

其中：RH_正常是湿度正常应力水平，取值80％RH；RH_加速是湿度加速应力水平，取值95％RH；

对于振动应力，根据二级配电器薄弱环节的历史试验数据，取t＝8，其单独作用下的加速系数：

其中：G_正常是振动正常应力水平，取值8.46g；G_加速是振动加速应力水平，取值11.95g；

本次加速可靠性增长试验的加速系数为：

$A_{\mathrm{test}}=\frac{1}{N_S}\·(A_{\mathrm{TC}}\×A_{\mathrm{Vib}}+A_{\mathrm{HT}}\×A_{\mathrm{RH}})=10.86.$

5.根据权利要求1所述的电子设备加速可靠性增长试验方法，其特征在于：所述的第四步，二级配电器采用没有模型的增长试验方案，可靠性增长要求值R_L＝0.9998，任务时间t＝625(s)，使用方风险β＝70％，正常环境应力剖面下的总试验时间：

T＝(-t/lnR_L)·ln(1/β)＝1045(h)

加速可靠性增长试验的总试验时间：

T_test＝T/A_test＝99.3(h)。

6.根据权利要求1所述的电子设备加速可靠性增长试验方法，其特征在于：所述的第五步，对试验结果进行可靠性评估，其试验结果的可靠性下限为：

$R_L=e^{{\mathrm{MTBF}}_L}=e^{-t/({2T}_{\mathrm{test}}\·A_{\mathrm{test}}/{\mathrm{\χ}}_{\mathrm{2,0.7}}^2)}=0.9998.$