产品的靠得住性技能与靠得住性试验方法

可靠性贯穿于产品的全体生命周期，从产品的设计、制造、利用、掩护的个阶段都有一个可靠性问题。
但首先要抓好可靠性设计。

产品可靠性的定量指标该当在设计过程就得到落实，为产品的固有可靠性奠定良好的根本。
反之，一个忽略可靠性设计的产品，一定是“先天不敷，后患无穷”，在利用过程中大部会暴露出一系列不可靠问题。

一、可靠性设计的紧张技能

1、规定定性定量的可靠性哀求:

有了可靠性指标，开展可靠性设计才有目标，才能对开拓的产品可靠性进行考察，避免产品在顾客利用中因故障频繁而使开拓商和顾客利益受到丢失。
最常用的可靠性指标有均匀故障间隔韶光（MTBF）和利用寿命。

2、建立可靠性模型:

建立产品系统级、分系统级的可靠性模型，可用于定量分配、估计和评价产品的可靠性。

可靠性模型包括可靠性方框图和可靠性数学模型。
对付繁芜产品的一个或多个功能模式，用方框图表示各组成部分的故障或它们的组合。
方框图分为串联模型和并联模型。

做法便是：估量或估计所设计产品可靠性模型的串联模型和并联模型框图，利用数学公式求定量求出该产品的可靠度与故障率，末了推导出可靠性指标。

3、可靠性分配:

便是将产品总的可靠性的定量哀求分配到规定的产品层次。
通过分配使整体和部分的可靠性定量哀求折衷同等。
它是一个由整体到局部，由上到下的分解过程。
可靠分配有很多方法，如评分分配法、比例分配法等。
下面我们以评分分配法举例解释：

评分分配法是一种常用的分配方法。
在产品可靠性数据缺少的情形下，可以请熟习产品、有工程实际履历的专家，按照影响产品可靠性的几种成分既繁芜度、技能成熟度、主要度及环境条件，给每一种成分打分（1—10分之间）。

繁芜度：根据组成分系统的元部件数量以及它们组装调试的难易程度评定。
最繁芜的评10分，最大略的评1分。

技能成熟度：根据分系统的技能水平和成熟程度评定。
技能成熟度低平10分，技能成熟度高的评1分

主要度：根据分系统的得要性评定。
主要性最低的评10分，主要性最高的评1分。

环境条件：根据分系统所处环境条件评定。
经受恶劣条件的评10分，环境条件最好的评1分。

利用数学公式定量的算出可靠性指标均匀故障间隔韶光（MTBF），这样就可以利用评分分配法将可靠性指标分配到各部件中去了。

4、可靠性估量:

可靠性估量是在设计阶段对系统可靠性进行定量的估计，是根据相似产品可靠性数据、系统的构成和构造特点、系统的事情环境等成分估计组成系统的部件及系统的可靠性。
可靠性估量结果可以与哀求的可靠性比较较，估计设计是否知足哀求，通过可靠性估量还可以创造组成系统的各单位中故障率高的单元，找到薄弱环节，加以改进。
可靠性估量有很多方法，如元器件计数法、应力剖析法、高下限法等。

元器件计数法适用于产品设计开拓的早期。
它的优点是不须要详尽理解每个元器件的运用及它们之间的逻辑关系就可以迅速估算出产品的故障率，但估量结果比较粗糙。

应力剖析法适用于电子产品详细设计阶段，已具备了详细的文件清单、电应力比、环境温度等信息，这种方法比元器件计数法的结果要准确些。
应力剖析法分三步求出。
第一步先求出各种元器件的事情故障率；第二步求产品的事情故障率；第三步求出产品的可靠性指标均匀故障间隔韶光（MTBF）。

5、可靠性设计准则:

是把已有的、相似产品的工程履历总结起来，使其条理化、系统化、科学化，成为设计职员进行可靠性设计所遵照的原则和应知足的哀求。

可靠性设计准则一样平常都是针对某种产品的，但也可以把各种产品的可靠性设计准则的共性内容，综合成某种类型的可靠性设计准则，如直升机可靠性设计准则等。
当然，这些共性可靠性设计准则经剪裁、弥补之后又可成为详细产品专用的可靠性设计准则。

可靠性设计准则一样平常应根据产品类型、主要程度、可靠性哀求、利用特点和相似产品可靠性设计履历以及有关的标准、规范来制订。

6、耐环境与三防设计:

三防指的是防湿润、防盐雾、防霉菌。
湿润、盐雾和霉菌对电子设备有很大影响，它们会使机内凝聚水汽，降落绝缘电阻，元件的介电常数和介质损耗增大，塑料变形，金属堕落，材料变质，使所有有机材料和部分无机材料受到霉菌的侵蚀而降落强度，从而使设备的寿命和可靠性受到影响。

三防设计的紧张路子和方法分列于下：

①防潮其方法包括：憎水处理；浸渍处理；灌封处理；塑料封装；金属封装。

②防盐雾其方法包括：电镀；表面涂敷；降落不同金属打仗点问的电位差。
③防霉菌其方法包括：密封；放置干燥剂；掌握大气条件，降落环境相对湿度；选用不易长霉的材料；紫外线辐照；表面涂敷防霉剂、防霉漆；在密封设备中充以高浓度臭氧灭菌。

产品利用环境对产品可靠性的影响十分明显。
因此，在产品开拓时应开展抗振、抗冲击、抗噪音、防潮、防霉、防腐设计等。

7、元器件选用与降额设计:

电子元器件是完成产品规定功能而不能再分割的电路基本单元，是电子产品可靠性的根本。
要担保产品可靠性对所利用的元器件进行严格掌握是极为主要的一项事情。
制订并履行元器件大纲是掌握元器件的选择和利用的有效路子。

选用元器件一样平常有二条原则：

①只管即便选用经由质量认证或认定，并经现场利用证明质量良好，可靠性高的通用元器件。
对付新研制的新型元器件则必须经由严格的质量和可靠性试验后方能利用。

②必须根据不同电路的事情参数和整机的利用环境条件，选用能知足这些哀求的相应元器件，以充分发挥元器件应有的功能提高元器件的利用可靠性。
各种电子元器由于它们的材料、构造、设计和制造工艺等方面的缘故原由，对外应力（包括电应力、热应力等）都有一定的耐受强度。
当外应力超过元器件本身的应力承受强度（即额定应力）时，元器件就会破坏 。

降额便是使元器件在低于其额定的应力条件下事情。
降额能提高元器件和设备的可靠性。
这是由于绝大部分元器件的失落效率随着所施加的热应力和电应力的降落而低落。
但是降额要适当，既不能使降额不敷，对某些元件（如电解电容等）也不能让降额过了头，且要与体积、重量、本钱综合考虑。

8、电磁兼容性设计:

电子设备或系统总是处在电磁环境中事情，一是自然界造成的电磁环境，如雷电、宇宙射线、地磁辐射等；二是周围其他电子设备造成的电磁环境，如家用电器、工业电器、仪器设备、雷达、发射台、输电网等；三是自身造成的电磁环境，如变压器、扬声器、电路的非线性失落真、本振辐射、自激振荡及各种旗子暗记馈线等形成的电场、磁场、电磁场环境等。
设备处在这些电磁环境中，将会受到电的、磁的或电磁的滋扰。
因此，能否适应这种公共的电磁环境，使其仍旧能正常事情，就成为可靠性设讨必须考虑的问题。
如果所设计的设备短缺电磁兼容能力，就会在电磁滋扰下，不断发生暂时的或永久的故障，降落了设备的可靠性。
电磁滋扰常日分为外来滋扰和自身滋扰两大类：

常见的外来滋扰有：电吹风、手电钻、汽车发动机、电焊机等启动时，由于电机电刷的打仗，汽车发动机点火系统的放电，及注塑机继电器触点的打仗而产生的电火花等。
这些电火花频率高，高次谐波多，脉宽窄，幅度大，由此而产生的高频辐射会使电子设备的正常事情受到影响。
常见的自身滋扰有：变压器的漏磁、电路的自激振荡、电路的非线性失落真或高速开关电路所产生的高次谐波的辐射等。

电磁滋扰的路子一样平常有传导、近场感应和远场辐射三种办法。

滋扰通过于扰源和被滋扰电路之间的公共阻抗而引人被滋扰电路的办法称为传导滋扰。

当滋扰源和被滋扰物相距较近时（小于/２， 个中为滋扰波的波长），滋扰通过电容或电感性耦合而引人被滋扰电路的办法称为近场感应。

当滋扰源和被滋扰物相距较远（大于/２）时， 滋扰由电磁辐射办法引入被滋扰电路就称为远场辐射。
近场感应和远场辐别的差异取决于滋扰源和被滋扰电路 间的间隔和滋扰源的频率。
低频时波长较长，故各种滋扰大多属于近场感应。
而高频则波长较短，尤其在特高频段多属远场辐射。
设备自身产生的滋扰也有不少是远场辐射，如本振辐射，非线性失落真，自激振荡等。

电磁兼容性设计的基本技能和方法是：

①抑制滋扰源详细做法为减少变压器漏磁、减少无用辐射、减少非线性失落真、抑制自激等。

②割断通报路子详细做法为合理、良好接地，屏蔽及加滤波方法等。
对付变压器的漏磁和高频电路的辐射滋扰，多采取屏蔽的方法以割断滋扰的通报。
对随意马虎受外来电、磁滋扰的仪器设备，也可采取机壳屏蔽。
　

对我们产品来说，电磁兼容设计是很主要的。
它包括静电抗扰性，浪涌及雷击抗扰性，电源颠簸及瞬间跌落抗扰性，射频电磁场辐射抗扰性等。

9、热设计:

电子元器件及电子设备的可靠性与温度的关系极为密切。
例如，当环境温度升高时，就会使晶体管内部材料的物理和化学反应的速率加快，从而使晶体管的性能参数（电流放大系数hfe、反向饱和电流Is 和噪声系数Nf 等）随温的升高而产生漂移；额定功率降落，热击穿概率上升。
温度对电容器的可靠性也有极大影响，当利用温度超过电容器的额定温度时，温度每提高10℃ 电容器的利用寿命将低落一半。

此外，过高的温度还会使设备内的塑料件变形、变硬、变脆、老化，使材料的绝缘性能低落等。
因此为了提高产品的可靠性，就必须充分重视并搞好热设计。

热设计的基本准则可归纳为以下四点：

①降落热源 电子产品所花费的功率绝大部分被转化为热能，故为了降落设备的温升就应在担保设备完成规定功能的条件下，只管即便降落设备的功耗。

②合理布局 把设备内的发热元件均匀地分散于各个部位，防止设备内部涌现局部过热。

③采纳有效的散热方法 所谓散热，便是采纳一定的传热办法，把发热体的热量散发出去。

传热有三种基本形式，即传导、对流和辐射，因此，要提高散热效果可以从以下几方面动手：

第一，充分利用传导散热。
应充分利用设备的各个部分（如构造件，印制板和引线等）作为传导通路，对发热量较高的大中功率管，可装在散热器上，让发热体的热量先传导至散热器，再通过对流、辐射把热量从散热器传至周围环境。

第二，加强对流。
合理设计透风孔，进风口和出风口应开在温差最大的两处。
对自然透风的设备，进风口应开在设备的底部，出风口应只管即便高，以形成较强的拔风效应。
对功率较大的设备还应采取强制风冷方法，以加强对流效果。

第三，减小辐射热阻。
要扩大辐射面积，提高发热体黑度。

第四，对热敏元件隔热。
热敏元件对温度变革非常敏感，如晶体管、铁氧体磁性元件、石英晶体、槽路电容等，在热的影响下，或是电参数急剧变革使设备涌现性能失落效，或是元件失落效率升高使设备故障增多。
故应对热敏元件进行隔热。

10、漂移设计

电子元器件的性能参数在应力浸染下或在贮存条件下将随韶光而发生缓慢的变革，如果参数变革到一定限度，使设备或系统不能完成规定的功能，则发生漂移失落效。
因此在设计阶段就要考虑到参数的漂移，要剖析哪些元器件对设备性能的影响最敏感，并要理解各种元器件的参数漂移特性。
设计电路时，选取若何的参数组合能使电路性能最稳定，井要考虑在设备的任务周期内应取若何的许可差才不致于涌现漂移失落效，而又最为经济合理等。

漂移设计的常用设计技能和方法有：均方根偏差设计法、最坏情形设计法、蒙特卡罗法和正交优化法等。
　

11、冗余设计

对付繁芜和主要的电子设备或系统，每每采取冗余设计来进一步提高可靠性。
所谓冗余设计，便是为完成规定的功能而额外附加所需的装置或手段，纵然个中某一部分涌现了故障，但作为整体仍能正常事情的一种设计.

冗余设计虽能大幅度提高系统的可靠性、但要增加设备的体积、重量、用度和繁芜度。
因此，除了主要的关键设备，对付一样平常产品不轻易采取冗余技能。
冗余的方法很多，最大略的是并联装置, 此外，冗余的方法尚有串并联或并串联稠浊装置、多数表决装置、等待装置等。

12、维修性设计

电子系统或设备一样平常都是可修复产品。
对这类产品不但哀求少出故障，而且哀求一旦出了故障时能很快修复。
只有故障少、修复快，才能有效地提高设备的利用率。
维修性设计一样平常从以下几个方面考虑：维修时易装易拆；维修工具可靠；易检讨易校正易规复；互换性好;安全、经济、快速等。

详细可归纳为如下12条设计准则:

(1) 构造大略，零、部、整件采取快速解脱装置，如采取抽屉式构造等，易拆、易装、易换。

(2) 有分机故障隔离方法。

(3) 只管即便采取标准件、通用件。

(4) 采取模块化设计以利故障检讨和拆换。

(5) 实行故障诊断设计，使设备便于迅速、准确地判断出故障的构造特色。

(6) 须要常常检讨、维修、拆装、调换之处需设计成便于操作者靠近和操作。

(7) 应使维修职员能见到全部零件。

(8) 应使设计的产品只管即便减少维修工具。

(9) 插头、插脚、连接线等都应有明显标记，随意马虎辨别。

(10) 宁用少量大的紧固件，不用多量小的紧固件。

(11) 以快锁构件代替螺钉、螺母。

(12) 对维修职员要能担保人身安全。

以上便是我们设计产品可靠性设计的一些紧张技能，如果在设计时考全面，那么研发出来的产品可靠性水平将会大大的提高。

二、可靠性试验方法：

评价剖析产品可靠性而进行的试验称为可靠性试验。
可靠性试验目的常日有如下几方面：

1. 在研发阶段用以暴露试制产品各方面的毛病，评价产品可靠性达到预定指标的情形；

2. 生产阶段为监控生产过程供应信息；

3. 对定型产品进行可靠性鉴定或验收；

4. 暴露和剖析产品在不同环境和应力条件下的失落效规律及有关的失落效模式和失落效机理；

5. 为改进产品可靠性，制订和改进可靠性试验方案，为用户选用产品供应依据。

对付不同的产品，为了达到不同的目的，可以选择不同的可靠性试验方法。

可靠性试验有多种分类方法.

1. 如以环境条件来划分,可分为包括各种应力条件下的仿照试验和现场试验；

2. 以试验项目划分，可分为环境试验、寿命试验、加速试验和各种分外试验；

3. 若按试验目的来划分，则可分为筛选试验、鉴定试验和验收试验；

4. 若按试验性子来划分，也可分为毁坏性试验和非毁坏性试验两大类。

5. 但常日惯用的分类法，是把它归纳为五大类: A. 环境试验 B. 寿命试验 C. 筛选试验 D. 现场利用试验 E. 鉴定试验

A. 环境试验: 是考察产品在各种环境（振动、冲击、离心、温度、热冲击、潮热、盐雾、低气压等）条件下的适应能力，是评价产品可靠性的主要试验方法之一。

B. 寿命试验: 是研究产品寿命特色的方法，这种方法可在实验室仿照各种利用条件来进行。
寿命试验是可靠性试验中最主要最基本的项目之一，它是将产品放在特定的试验条件下稽核其失落效（破坏）随韶光变革规律。
通过寿命试验，可以理解产品的寿命特色、失落效规律、失落效率、均匀寿命以及在寿命试验过程中可能涌现的各种失落效模式。
如结合失落效剖析，可进一步弄清导致产品失落效的紧张失落效机理，作为可靠性设计、可靠性预测、改进新产品质量和确定合理的筛选、例行（批量担保）试验条件等的依据。
如果为了缩短试验韶光可在不改变失落效机理的条件下用加大应力的方法进行试验，这便是加速寿命试验。
通过寿命试验可以对产品的可靠性水平进行评价，并通过质量反馈来提高新产品可靠性水平。

C. 筛选试验: 是一种对产品进行全数考验的非毁坏性试验。
其目的是为选择具有一定特性的产品或剔早期失落效的产品，以提高产品的利用可靠性。
产品在制造过程中，由于材料的毛病，或由于工艺失落控，使部分产品涌现所谓早期毛病或故障，这些毛病或故障若能及早剔除，就可以担保在实际利用时产品的可靠性水平。

可靠性筛选试验的特点是： A. 这种试验不是抽样的，而是100%试验； B. 该试验可以提高合格品的总的可靠性水平，但不能提高产品的固有可靠性，即不能提高每个产品的寿命； C. 不能大略地以筛选淘汰率的高低来评价筛选效果。
淘汰率高，有可能是产品本身的设计、元件、工艺等方面存在严重毛病，但也有可能是筛选应力强度太高。
淘汰率低，有可能产品毛病少，但也可能是筛选应力的强度和试验韶光不敷造成的。
常日以筛选淘汰率Q和筛选效果值来评价筛选方法的利害：合理的筛选方法该当是 值较大，而Q值适中。

D。
现场利用试验：上述各种试验都是通过仿照现场条件来进行的。
仿照试验由于受设备条件的限定，每每只能对产品施加单一应力，有时也可以施加双应力，这与实际利用环境条件有很大差异，因而未能如实地、全面地暴露产品的质量情形。
现场利用试验则不同，由于它是在利用现场进行，故最能真实地反响产品的可靠性问题，所得到的数据对付产品的可靠性预测、设计和担保有很高代价。
对制订可靠性试验操持、验证可靠性试验方法和评价试验精确性，现场利用试验的浸染则更大。

E.鉴定试验: 是对产品的可靠性水平进行评价时而做的试验。
它是根据抽样理论制订出来的抽样方案。
在担保生产者不致使质量符合标准的产品被拒收的条件下进行鉴定试验。

产品的可靠性是设计出来的，生产出来的，也是试验和管理出来的。
以上便是产品可靠性设计技能和产品可靠性试验方法的紧张内容，有很多定义性、程序性的东西，都是通过大量的质量方面的书本罗列整理所得，希望能给从事设计产品和从事质量岗位的同事有所帮助。