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可靠性工程师必备知识培训教材第4章 可靠性試驗,中国电子技术标准化研究院杨启善,目录 第4章 可靠性試驗4.1 概述4.2 环境应力筛选4.3 可靠性研制試驗4.4 可靠性增长試驗4.5 可靠性鑒定和驗收試驗4.6 寿命試驗练习4,第一章 概述一.可靠性試驗的重要性可靠性 是设计出来的 是生产出来的 是试验出来的 是管理出来的二.可靠性试验的含意 可靠性试验是指为了分析、评价、验证和提高产品可靠性而进行的试验。广义讲，任何与产品失效（故障）效应有关的试验都可以认为是可靠性试验。狭义讲，往往是指寿命试验。,三.可靠性试验（RT）的作用 可靠性是试验出来的，可见RT有着举足轻重的作用。可靠性是可预测的，可验证的。可靠性试验，实际上是用应力和应力作用的时间，以此来激发产品潜在的各种缺陷（有设计的，有生产的等等），于是采取措施剔除这些缺陷产品可靠性由此得到保证。就是说：试验，分析和纠正、试验（T-A-A-T）四.可靠性试验的目的对产品可靠性进行评估和考核。利用试验数据求得产品可靠性指示值；提供产品可靠性保证。对批量产品进行可靠性筛选，进行鉴定；进行可靠性增长。,五.注意：试验环境尽可能模仿现场使用条件；产品必须稳定,不稳定的做了没用；试验方法多种多样,要合理选择,比如说,可靠性增长试验有单一环境,综合环境。六.可靠性试验的分类按试验场合分：1）现场试验；2）试验室试验,试验条件便于控制。,2.按产品破坏情况分：1）破坏性 试件最终要破坏，如：破坏性寿命试验或破坏性极限条件试验。2)非破坏性 不破坏试件而获得可靠性数据的试验。3.按试验目的分:1)可靠性增长试验 这是一种遵循 试-问-改-试即不断进行试验，同时不断改进产品可靠性的试验，直到可靠性指标满足要求为止，也称增长试验。2)可靠性鉴定试验 鉴定产品是否达到预定的可靠性的试验，试验结果可作为产品定型的依据。3)可靠性验收试验 为确定稳定生产的产品可靠性指标是否达到要求的试验，一般在厂方和用户商定的方式下进行。2)、3)统称可靠性验证试验。,4.按试验应力分:1)常规可靠性试验 产品在接近实际使用条件下进行的试验。试验结果反映实际情况，不过试验周期长。2)加速可靠性试验 条件是不改变失效机理的条件，加大应力，使得故障率增大，就是更能激发出故障，或者说寿命缩短。可见，加速试验可能在较短时间内获得可靠性评定数据，或者暴露可能出现的故障。,注意：1)关键(一般在高温下)加速因子有多大 2)应力 可靠性试验中所提到的应力包括：机械应力，如冲击、振动、负荷等；环境应力，如温度、湿度、腐蚀等；电应力，如电流、电压、功率等。,5.按试验样本分:1)全数试验 对全部产品进行可靠性试验，肯定讲，这种大批量试验，所得到的数据很精确，而且置信度很高。但是做全数试验，成本太高。工程上经常采用抽样试验。2)抽样试验 从批量产品中，抽取部分样品进行可靠性试验，利用试验结果计算整批量产品可靠性，并以此为据，判断整批量是否合格。注意，对于整批量产品，其中可靠性鉴定试验和接收试验时，必须采用抽样试验。,注意：可靠性寿命试验中，为缩短试验时间，抽样试验多为截尾试验，即参加试验样品并非达到所有产品全部失效就停止了试验。截尾试验可分为定时截尾（到规定的时间，即停止试验）或定数截尾（到规定的失效数，即停止试验）。,图4-1 可靠性试验分类图,表4-1 各种试验工作的目的适用对象和适用时机,第二章 环境应力筛选4.2.1 环境应力筛选的概念,1.定义：在产品制造过程中，将不符合要求的产品（包括成品、半成品）剔除，而将符合要求的产品保留下来的试验过程称为筛选。注意在产品制造过程中，对各种工艺质量的检验，成品、半成品的性能参数测试都要进行筛选。2.目的：筛选目的是为剔除早期失效的产品。,环境应力筛选的基本特性(1)环境应力筛选既是一种工艺,也是一种试验。筛选目的是为剔除早期失效的产品。(2)环境应力筛选不能损坏好的部分或引入新的缺陷。应力不能超出设计极限。(3)每一种结构类型的产品应当有其特有的筛选。严格说来，不存在一种通用的对所有产品都具有最佳效果的筛选方法。环境应力筛选的条件 良好的环境应力筛选的条件：（1）能够很快析出潜在缺陷，包括暴露设计缺陷；（2）不会引发附加的故障，消耗受筛产品寿命。环境应力筛选与其他试验的关系 1.环境应力筛选与可靠性增长试验 环境应力筛选一般只用于暴露并排除早期故障，使产品的可靠性接近设计的固有可靠性水平。可靠性增长试验则是通过消除产品中由设计缺陷造成的故障源或降低由设计缺陷造成的故障的发生概率，提高产品的固有可靠性水平。2.环境应力筛选与可靠性统计试验 环境应力筛选是可靠性统计试验的预处理工艺。任何提交用于可靠性统计试验的样本必须经过环境应力筛选。只有通过环境应力筛选，消除了早期故障的样本，其可靠性统计试验的结果才代表其真实的可靠性水平。,4.2.2 环境应力筛选使用的典型环境应力表4-2 常用的应力及其强度、费用和效果,恒定高温(1)基本参数：上限温度TU、恒温时间t和环境温度Te，真正影响恒定高温筛选效果的变量是上限温度TU与环境温度Te之差，即温度改变幅度TR(TR=TU-Te)。(2)特性分析：恒定高温筛选也叫高温老化（老炼），是一种静态工艺，目的是激发早期故障。恒定高温广泛用于元器件筛选。恒定高温筛选效果低于温度循环。恒定低温筛选极少使用。（3）激发出的故障模式或影响金属表面氧化，导致接触不良；加速金属之间的扩散；使液体干涸使塑料软化或变形；使绝缘击穿。,4.2.2.2 温度循环(1)基本参数：上限温度TU、下限温度TL，温度变化速率V、上限温度保温时间tU、下限温度保温时间tL与循环次数N,如图9-2所示。图4-2 温度循环(2)特性分析：对筛选效果最有影响的是温度变化范围TR(TR=TU-TL)、温度变化速率V与循环次数N;(3）激发出的故障模式或影响各种微观裂纹扩大；连接松弛；接触电阻加大或开路；密封失效。,重复N次,时间t,温度,TL,TU,V1,V2,tL,tU,T,温度冲击(1)基本参数：温度上限、温度下限、温度上限的保持时间、温度下限的保持时间、温度转换时间和温度冲击循环次数。(2)特性分析：是筛选元器件特别是集成电路器件的有效方法。使用不方便，监测困难。(3）激发出的故障模式或影响：类似于温度循环。,4.2.2.4 随机振动(1)基本参数：频率范围、加速度功率谱密度（PSD)、振动时间、振动轴向数。参见GJB1302-1990电子产品环境应力筛选方法。图4-3 随机振动譜,频率HZ,20 80 350 2000,A1 A2 A3,0.04g2/Hz,-3dB/oct,+3dB/oct,Grms=6.06g,加速度功率谱密度,(m/s2)2/Hz,(2)特性分析：一般在1530分钟内均能产生较好效果；大多数电子产品经受0.04g2/Hz的随机振动，在20分钟内不会产生明显的疲劳损伤。(3）激发出的故障模式或影响结构部件、引线或元件接头产生疲劳；电缆磨损；螺钉连接松弛；已受损或安装不当的脆性绝缘材料出现裂纹；安装不当的集成电路片离开插座；汇流条及接到电路板上的钎焊接头受到大应力，引起钎焊薄弱点故障。,各种应力筛选效果的比较,温度循环,随机振动,恒定高温,电应力,温度冲击,加权评分值,定频扫频,低温,扫频正弦,综合环境,机械冲击,潮湿,加速度,高度,图4-4 各种应力筛选效果的比较,3603303002702402101801501209060300,应力,4.2.3 推荐的初始筛选方法表4-3 推荐的初始筛选方法,4.2.4 常规筛选方法常规筛选方法是指不要求筛选结果与产品可靠性目标和成本之间建立定量关系的筛选。其过程包括下述4个阶段。表4-4 环境应力筛选程序,筛选前的准备工作 按规定检查受筛产品的技术状态、筛选用试验设备和检测仪表、夹具等是否符合要求。初始性能检测 按有关标准或技术文件对受筛产品进行全面的性能检测并做好记录。寻找和排除故障阶段 1.随机振动 2.温度循环无故障检测阶段 1.温度循环 2.随机振动最终性能检测,4.2.5 定量筛选定量筛选是指要求在筛选结果、成本与产品可靠性目标、现场故障修理费用之间建立定量关系的筛选。引入缺陷密度、筛选检出度、缺陷析出密度或残留缺陷密度等概念。三大目标：1）真正达到浴盆曲线的故障率恒定阶段；2）满足成品率要求；3）费用低于现场修理费用。9.参见GJB/Z34-1993电子产品定量环境应力筛选指南4.2.6 高加速应力筛选1.原理是一种激发试验方法，理论依据是故障物理学。2.特点要求对100%产品进行。一般采用恒定的环境应力和电应力。3.用可靠性强化试验确定高加速应力筛选的应力量级应用强化试验方法可以确定高加速应力筛选的应力量级。,环境应力筛选的工程应用要点1.环境应力筛选的效果主要取决于施加的环境应力、电应力水平和检测仪表能力。2.环境应力筛选主要用于电子产品，也可用于电气、机电、光电和电化学产品。3.电子产品的环境应力筛选以GJB1032-1990为基础，允许适当剪裁。非电子产品的环境应力筛选可以借鉴GJB/Z34-1993。4.环境应力筛选可用于产品的研发和生产阶段。5.环境应力筛选应100%进行。6.环境应力筛选的环境应力一般是依次施加。7.应制定环境应力筛选大纲。8.研发阶段的环境应力筛选结果应深入分析，作为制定生产阶段环境应力筛选大纲的基础。,第三章 可靠性研制試驗4.3.1.基本要求1.可靠性研制試驗在产品研发阶段进行，应制定试验方案。2.应对可靠性关键产品、新技术含量高的产品实施。3.应尽可能结合产品的研制试验进行。4.可采用加速应力进行。5.发生的故障均应纳入故障报告、分析和纠正系统。4.3.2.試驗的分類1.可靠性增长摸底試驗（或可靠性摸底試驗）。2.可靠性强化試驗或高加速寿命试验。3.结合性能试验、环境试验的可靠性研制試驗。,4.3.3.可靠性增长摸底試驗 是一种以可靠性增长为目的、无增长模型、不确定增长目标值、时间较短的可靠性試驗。1.試驗对象 一般以较为复杂、重要度较高、无继承性的新研发或改型电子产品为主要对象，类似的机电产品也可考虑。2.試驗时间 一般取可靠性指标中规定的最低可接受值的20%30%，取100200小时。3.試驗剖面 应模拟产品实际的使用条件制定試驗剖面，按GJB899-1990可靠性鉴定与验收试验确定。4.受试产品、試驗设备和试验实施过程的要求 受试产品应能反映将来生产的产品。試驗设备和试验实施过程的要求可参考正式的可靠性增长試驗。,4.3.4 可靠性强化試驗可靠性强化試驗是一种采用加速应力的可靠性研制試驗，其目的是使产品设计得更为“健壮”。4.3.4.1 試驗对象一般以较为复杂、重要度较高、无继承性的新研发或改型电子产品为主要对象，其他产品也可考虑。4.3.4.2 試驗应力低温、高温、快速温度循环、振动、湿度，以及综合环境，电应力等。4.3.4.3 应力施加顺序先试验破坏性比较弱的应力类型，再试验破坏性比较强的应力类型，比如先低温、后高温；先温度、后振动；先单应力、后综合应力。,4.3.4.4 試驗剖面一般包括低温步进应力試驗剖面、高温步进应力試驗剖面、快速温变循环試驗剖面、振动步进应力試驗剖面和综合应力試驗剖面。典型的如图9-5、4-6、4-7。,保温520min,检测,步长10,步长5,时间（min）,图4-5 高温步进应力試驗剖面,温度（）破坏极限 工作极限+20-40,图4-7 振动步进应力試驗剖面示意图,振动应力（g)破坏极限 工作极限,时间（min）,检测,5min,步长5g,步长5g,图4-6 快速温变循环試驗剖面示意图,保温1020min,保温1020min,检测,温变率15/min,6个循环,时间（min）,温度（）上限+20 下限,4.3.4.5 受试产品、試驗设备和试验实施过程的要求 受试产品必须经过全面的功能、性能試驗。試驗设备是以液氮制冷技术实现快速温变；以气锤连续冲击多向激励技术实现三轴六自由度的振动环境。也可利用传统的电动台和温湿箱组成的“三综合”試驗设备。4.3.4.6 可靠性强化試驗的步骤1)受试产品首先进行全面的功能、性能試驗；2)按照試驗剖面进行试验；3)出现故障时应记录、分析；4)采取改进措施后再试验，确认措施有效性。如此重复“試驗-分析-改进-再試驗”，直到满足要求。,4.3.4.7 步进应力施加方法1)高/低温步进应力施加方法（1）起点温度：室温（2）每步保持时间：1020分钟（3）步长：5 20（4）工作极限：（5）试验终止判据：试件的破坏极限或试验箱的最高温度。2)快速温变循环应力施加方法（1）上下限温度：（2）温变率：（3）上下限温度持续时间：（4）温度循环次数：（5）试验终止判据：试件发生不可修复故障或温变率达到试验箱的最大值；完成6个循环仍不出现故障。,3)振动步进应力施加方法（1）振动应力起点值：（2）每步保持时间：510分钟（3）步长：5 20（4）工作极限和破坏极限：（5）试验终止判据：试件的破坏极限或达到试验箱的最高值。4)综合应力施加方法（1）温度循环：（2）振动应力：（5）试验终止判据：试件发生不可修复故障或完成设定的試驗剖面。,4.3.5 可靠性研制試驗的工程应用要点 1.在研发阶段应尽早开展可靠性研制試驗,通过试验、分析、改进过程来提高产品的可靠性。2.可靠性研制試驗是产品研发試驗的组成部分,应尽可能与产品的研制試驗结合进行。3.应制定可靠性研制試驗方案,并对可靠性关键产品,尤其是新技术含量较高的产品实施可靠性研制試驗。4.可靠性研制試驗可采用加速应力进行。5.試驗中发生的故障均应纳入故障报告分析和纠正系统,并对試驗后产品的可靠性状况做出说明。,第四章 可靠性增长試驗缺陷有系统性缺陷和残余缺陷。可靠性增长就是改正产品中的缺陷。其途径：故障源检测(分析和试验)即“试验分析改进”过程。4.4.1 可靠性增长试验的概念 1.可靠性增长试验的定义 可靠性增长试验是指在真实或模拟真实的环境条件下对产品进行正规试验的过程。,可靠性增长是指通过逐步改正产品设汁与制造中的缺陷，不断提高产品可靠性的过程。,反馈,其特点：(1)可靠性增长试验对象是经环境试验的样机或是生产的样品；(2)可靠性增长试验的剖面是真实剖面或模拟真实剖面(按有关标准)；2.可靠性增长试验方式可靠性增长试验一般有以下三种方式：试验 改进 再试验。通过试验暴露问题 分析原因 立即改进 再试验，如此反复,即边试边改。增长曲线如图9-4-1(a)所示为平滑型。,试验 发现问题 再试验。通过试验暴露问题 不立即改进 再试验再暴露问题 一起改进。增长曲线如图9-4-1(b)所示为阶梯型。,待延缓改进的试验 改进 再试验。,有些问题立即改进,有些问题延缓改进,增长曲线如图9-4-1(c)所示为阶跃型。,4.4.2 可靠性增长試驗的对象1.一般以较为复杂、重要度较高、无继承性的新研发或改型产品。2.在研发试验和系统综合实验、现场使用中问题较多的产品。3.对产品可靠性指标影响较大的单元。4.4.3 可靠性增长試驗的剖面可靠性增长試驗的剖面一般应与可靠性鉴定試驗的剖面一致。4.4.4 試驗前应具备的条件1.制定试验大纲。2.试验前的准备（1）最新的可靠性预计；（2）进行FMSA.（3）同一批产品通过性能试验与环境试验。（4）经过环境应力筛选；（5）FRACAS能配合运转。,4.4.5.試驗实施过程的要求4.4.5.1 受试产品的安装4.4.5.2 試驗前試驗期间試驗结束时的测量4.4.5.3 故障分类和故障处理4.4.5.4.维修4.4.5.5 試驗计划曲线4.4.5.6 試驗的监控4.4.5.7 試驗结束4.4.5.8 試驗结束后的评审,4.4.6.常用的可靠性增长模型 为了实现对可靠性增长的管理,需用数学模型对增长速度作评估。常用模型很多,下面介绍三种模型。4.4.6.1 Compertz 增长模型 Compertz 增长模型是时间序列分析中用来反映增长趋势的一种工具。特点：这模型开始增长较快,以后逐步减慢,最后趋于一个极限。,(2)Compertz 增长模型的表达式：式中 N 时期序号;R(N)时期N的可靠性；a,b,c 模型参数,0a1,0b1,0c1。当 N 时,R(N)a,可见a为R(N)增长上限;当 N 0时,R(N)ab,可见 ab 为R(N)增长 的初始水平;b 反 映初始水平与R(N)增长上限的比值;c 反 映R(N)增长速度,c增长速度。模型参数a、b、c的求法见教材。在实际工程中,用Compertz 增长模型曲线调整管理计划、改进研究策略,使产品可靠性增长符合预期要求。,(9-4-1),4.4.6.2 Duane 增长模型 Duane 增长模型是1962年美国通用电气公司(J.D.Duane)提出的。(1)Duane 增长模型的表达式,(9-4-2),式中 T 累积工作时间;到T为止的累积失效率；k,c 模型参数,k为常数,c为增长速率。,对式(8-14)两边取对数,可得线性表达式：式(8-14)和式(8-15)反映了失效率随研制阶段的进展而下降的情况。式中 F 到T时刻为止观察到的失效数。将式(8-16)代入式(8-14)得,(9-4-3),(2)失效率的估计值,(9-4-5),(9-4-4),由式(8-17)得瞬时失效率：瞬时平均寿命：式(8-18)、式(8-19)可用下面式子表示：模型参数c、k的求法见教材。,(9-4-6),(9-4-7),4.4.6.3 AMSAA 增长模型AMSAA 增长模型是由美国物资系统分析中心L.Crow提出的，它是根据Duane 增长模型 改进而来。(1)AMSAA 增长模型的表达式在式(8-17)中,令a=k,b=1-c,则式中 F 时间T内累积失效数的期望值;a 初始可靠性的函数；b 反映改进效果的函数。,(9-4-10),瞬时失效率：瞬时平均寿命：(2)模型参数 a,b 的估计值,(9-4-11),(9-4-12),模型参数 a,b 的最大似然估计值为：,AMSAA 增长模型优度 检验增长试验数据是否符合AMSAA 模型？需要进行拟合优度 检验。检验统计量为：,(9-4-14),式中 N=,F 定时截尾,F-1 定数截尾,给定显著性水平,查表8-5可得,则认为拟合良好，,数据符合AMSAA 模型。,AMSAA 模型与Duane 模型具有内在联系,但AMSAA 模型可以直接用试验原始数据(试验时间与失效数)，计算较为简单。因此,目前工程上广泛采用AMSAA 模型。,4.4.7 可靠性增长試驗的工程应用要点 1.可靠性增长試驗应有明确的增长目标和增长模型,重点是进行故障分析和采取有效的设计改进措施来提高产品的可靠性。2.可靠性增长試驗必须在受控条件下进行.3.为了提高任务可靠性,应把纠正措施集中在对任务有关键影响的故障模式上;为了提高基本可靠性,应把纠正措施的重点集中在频繁出现的故障模式上。要同时达到任务可靠性和基本可靠性预期的增长要求，应权衡这两方面的工作。4.成功的可靠性增长試驗可以代替可靠性鉴定試驗。,第五章 可靠性鑒定和驗收試驗（可靠性統計試驗）可靠性鉴定试验是验证产品的设计是否达到规定的可靠性要求所做的试验,是产品可靠性的确认试验,也是研发产品批量生产前的一种验证试验。可靠性驗收試驗是验证产品经过生产期间的工艺、工装、工作流程变化后是否达到规定的可靠性要求所做的试验,是交付产品依据之一。可靠性鑒定和驗收試驗属于验证試驗（以下简称验证試驗），也都是統計試驗。标准:GJB899-1990可靠性鉴定与验收试验4.5.1 可靠性验证試驗的基本概念 1.定时截尾试验：如果合同或产品规范中要求在可靠性鉴定试验中，提供MTBF的验证值，并且有固定的截止试验时间时，必须选用定时截尾试验方案（方案9方案17及方案19方案21），见表2。,2.定数截尾试验：事先规定允许出现的故障数r0,一旦发生了r0次故障，立即终止试验，记录试验时间t。3.序贯截尾试验：如果合同或产品规范中事先未规定可靠性验证试验时间，并希望尽早对MTBF作出接受或拒收判决时，可选用序贯试验方案（方案1方案8），见表9-5-1。4.全数试验：如果合同或产品规范中要求对批量生产产品（或试生产）的每一件产品都要进行可靠性验收试验，则应选用全数试验方案（方案18），见表3和图1。,5.抽样特性曲线：抽检特性曲线OC是一条表示抽检方案特征的曲线。现代的任何抽样方案都必须带有抽检特性曲线，没有抽检特性曲线的抽样方案是不完整的，或者是不能接收的。因此,本课首先讲授这条曲线。OC曲线的获得 设一批产品的总件数为N，其不合格率为p，抽样检验的产品数目 n，在n 件产品中检验出的不合格产品的数目为J，c 为一个规定的定值，即当J c 时，则判做全部产品合格，由使用方所接收。由于随机变量J 是超几何分布，根据概率论理论可知，被使用方所接受的概率为：,(8-34),设接收产品总数N，抽检数n，抽样合格判据中标准C，分别为某一定值，则,可以p为横坐标，以Pa为纵坐标画出相应曲线。此曲线称为OC曲线，图9-5-1。这条曲线称抽检特性曲线可称OC曲线。,2.OC曲线的性质 大家注意到OC曲线的自变量为全部接收产品的不合格率 p，应变量是使用方的接受概率：因此该曲线的形状是受N,n,c 的影响的，下面我们分别讨论N，n 和c 对OC曲线的影响。研究方法：用实例画出曲线对比之。n 和c 固定，批量N 对 OC曲线的影响当 n=28和c=2 时，N 的变化对曲线的影响，见图 8-6。,图9-5-2 N的变化对抽样特性曲线 的影响(n=28,C=2),由图9-5-2可见，N 的变化对抽检特性曲线变化的影响不大，特别是当N 比较大时，N 对OC的影响更小。,(2)N 和C 固定，n 变化对OC曲线的影响 设取c=2，因为N 的变化对曲线的影响不大，故不定它。n 取不同值：n=30,50,100和200分别画出四条曲线，见图9-5-3。对使用方，欢迎什么样的OC曲线？,可见n 的变化对OC曲线的影响是比较大的，OC曲线越陡，接受概率越小，抽检越严格。,图9-5-3 n 对OC曲线的影响,(3)N 和n 固定，c 变化对OC曲线的影响 设取N=1000，n=30。C 取不同值：1和5分别画出两条曲线，见图 9-5-4。由图可见，C的变化对OC曲线的影响也是较大，c 越小，接受的概率越小，抽检越严格。,图9-5-4 C的变化对抽样特性曲线 的影响(N=1000,n=30),6.观测值（或R）：也叫点估计，产品总工作时间除以关联责任故障或试验总数除以失效数。7.检验下限（1或R1）：拒收的MTBF值或不可接受的成功率，统计试验方案以高概率拒收其真值接近1或R1的产品，其值可取合同规定的最低可接受值。8.检验上限（0或R0）：可接收的MTBF值或可接受的成功率，统计试验方案以高概率接收其真值接近0或R0的产品。,9.使用方风险：设LTPD（批允许不合格率）为P2，当产品不合格率PP2时，使用方不应接受产品，但由于抽样的偶然性误判做可以接受（误收）见上表中4，给使用方带来损失，这种错误称为第二类错误。这种误判的概率，标志着使用者承担风险的大小，故称为使用方风险，使用方风险越大。而在优先规定 P2 和 的抽样检验中，常称(1-)为置信度（因为置信是站在消费者的立场上，应置信度，越可靠）。10.生产方风险：设AQL（合格质量水平）为 p1（AQL为合格的故障率，即为合理的不合格率）。当产品不合格率 P p1 时，本来使用方应该接受产品，但由于抽样的偶然性，误判做不能接收（误废）见上表中3，给生产方带来损失，这种错误称为第一类错误。这种误判的概率，标志生产方承担风险的大小，称为生产方风险，生产方风险越大。,可以看生产方风险 越小，使用方风险 越大，反之也成立，即使用方风险越小。因此，应该在实际工作中应双方（生产、使用方）协商一个可接受的、作制定抽样方案的依据。11.鉴别比d:指数分布统计试验方案的鉴别比d等于检验上限与检验下限的比值0/0；二项分布统计试验方案的鉴别比d等于（1-R1)/（1-R0)。,4.5.2 試驗场所选取原则1.在独立于承制方试验场所进行。2.按合同在订购方监督下，由承制方对其转承制方的设备进行试验。3.按合同在订购方严格监督下，允许在承制方试验场所进行试验。4.5.3 故障分类 故障（fault）：失效的直接原因（例如，失调，未调准，缺陷等）。（GJB 4511990）失效（failure）：产品或其部件终止完成规定功能的事件或状态。（GJB 33851998）1.非关联失效（failure,non-relevant）：(a)已经证实是未按规定的工作环境条件使用而引起的失效。(b)已经证实仅属某项将不再采用的设计引起的失效。2.非责任失效（failure,non-chargeable）：(a)非关联失效。(b)事先已经规定不属于某组织机构责任范围内的关联失效。所有关联失效都属于一个组织实体或另一个组织实体的责任。3.独立失效（failure,independent）：不是由其他产品的失效引起的产品的失效，也称为非从属失效。（GB/T 31871994）4.从属失效（failure,dependent）：由关联产品的失效引起的一个产品的失效，该失效不是独立的。,4.5.4 統計試驗方案产品寿命分布不同，其验证试验方案也不同，如产品寿命分布为指数型分布时，有验证方案GB/T1772-1979 电子元器件失效率试验方法，GB/T5080.7-1986恒定失效率假设下的失效率与平均无故障时间的验证试验方案GJB899可靠性鉴定和验收试验1.統計試驗方案类型及其适用范围图4-9 統計試驗方案分类,表4-5 各統計試驗方案的优缺点及适用范围,GB/T1772-1979 电子元器件失效率试验方法,本标准由总则、失效率等级、失效率试验的一般要求和失效率试验程序四章组成。1.总则本标准规定了有可靠性指标的电子元器件的可靠性定级、维持和升级试验程序。本标准适用于其寿命能合理地认为服从指数分布，在本质上是同一设计、建立了可靠性质量管理和连续生产的电子元器件。对于预期寿命能合理地认为服从指数分布的单批电子元器件失效率试验也适应。本标准规定的失效率，是指元器件在产品标准规定的额定条件下的失效率。定级试验和升级试验的置信度取60%或90%，维持试验的置信度取10%。,2.失效率等级元器件的失效率分为七级，失效率的单位用1/小时（1/h）或1/10次。各级名称及符号见表2-1。表2-1 失效率等级,3.失效率试验的一般要求3.1在有可靠性指标的电子元器件规范中应明确规定下列各点：a.试验内容与试验条件；b.测试项目、测试条件（包括测试环境）及测试周期；c.失效判据；d.置信度；e.试验时间（包括进行延长试验的时间）及所需的样品数；f.加速试验的加速条件与加速系数；g.维持试验的维持周期。3.2 失效率试验使用的试验样品，必须从经过元器件规范中明确规定筛选条件筛选合格的元器件中抽取。3.3 失效率试验要在元器件规范中明确规定的额定条件或加速条件下进行。对于六级或低于六级的试验，额定条件下的元件小时数应不小于总元件小时数的1/3,对高于六级的试验，额定条件下的元件小时数应不小于总元件小时数的1/10。3.4 加速试验所相当的额定试验元件小时，按加速试验的元件小时数乘以加速系数来计算。,3.5 失效率试验的时间（或动作次数），应从表3-1给出的系列中选取。表3-1给出的试验的时间48h、96h、240h原则上只适用于加速试验。定级试验所需的试验时间应不少于1000h。3.6 如在试验过程中需要进行测试，测试周期原则上应按表3-2给出的系列中选取。试验中观测到的失效元器件其失效时间应按上次测试时间（次数）计算。3.7 为进行升级试验而将定级试验和维持试验的样品进行延长试验时，延长后的试验时间应不超过其预期寿命的2/3，对于预期寿命较长的元器件，延长试验时间应不超过20000h。,表3-1 失效率试验的时间或动作次数,表3-2 失效率试验过程的测试时间或测试次数,3.8 按额定条件进行试验时，其样品数量一般不得少于10个。3.9 试验中由于非元器件原因（如设备原因、人为原因、意外事故等）造成的失效不应计入失效数内。其失效前的试验时间应计入元件小时数内。对失效的元器件允许用同批元器件替换，继续试验。3.10失效率试验使用的设备及测试仪器必须经过计量和校准，其精度应满足测试要求，在试验过程中不得任意更换。3.11 经过失效率试验的样品，能否作为合格品交付，应在有关元器件规范中明确规定。4.失效率试验程序4.1 定级试验：按下列步骤进行：a.确定失效率等级、置信度（一般取60%或90%）和允许失效数C。置信度和允许失效数选定后，在试验过程中不得更换。b.根据失效率等级、置信度和允许失效数，在表4-1或表4-2查出所需的总试验元件小时数T。c.根据总试验元件小时数，确定试验时间t及试验样品数n。d.按规定条件（额定或加速）进行试验，直至累积的元件小时数等于T为止。e.将试验中出现的失效数r与允许失效数C比较，若rC，则定级试验合格，若rC，则定级试验不合格。,表4-1 置信度为60%的失效率试验抽样表,注：将抽样表中的数值乘106或107即为元件小时数或元件次数。表4-2 置信度为90%的失效率试验抽样表,注：将抽样表中的数值乘106或107即为元件小时数或元件次数。,4.2 维持试验定级试验合格的元器件，应按元器件规范规定的维持周期进行该等级的维持试验。维持周期分1、2两组（见表4-3）表4-3 维持试验抽样表,注：将抽样表中的数值乘106或107即为元件小时数或元件次数。a.确定允许失效数C。b.根据元器件已试验合格的失效率等级及允许失效数，在表4-3查出所需的总试验元件小时数T。c.根据总试验元件小时数，确定试验时间t及试验样品数n。d.按规定条件（额定或加速）进行试验，直至累积的元件小时数等于T为止。,e.将试验中出现的失效数r与允许失效数C比较，若rC，则维持试验合格，若rC，则维持试验不合格。f.维持试验合格，则应继续应按元器件规范规定的维持周期进行维持，若维持试验不合格，则应重新进行定级试验，确定失效率等级。g.重新确定失效率等级时，应将该元器件从首次定级试验起的全部数据（包括维持试验不合格的数据）进行累计，根据累计的试验元件小时数及累计的失效数由表4-1或表4-2确定失效率等级。4.3升级试验定级试验合格的元器件可继续进行升级试验。升级试验的数据可从定级试验和维持试验的样品进行延长试验以及为升级试验投入的样品进行的试验得出。a.确定待升的失效率等级（一般比原定的等级高一级）、置信度（一般取60%或90%）和允许失效数C。置信度和允许失效数选定后，在试验过程中不得更换。b.根据失效率等级、置信度和允许失效数，在表4-1或表4-2查出所需的总试验元件小时数T。c.根据总试验元件小时数，确定延长试验的时间及为升级试验投入的样品数和试验时间。.,d.按规定条件（额定或加速）进行试验，直至累积的元件小时数等于T为止。e.将试验中出现的失效数r与允许失效数C比较，若rC，则升级试验合格，若rC，则升级试验不合格。f.升级试验合格，则应按元器件规范规定的维持周期进行该等级的维持试验，若升级试验不合格，则应重新进行定级试验，确定失效率等级。g.重新确定失效率等级时，应将该元器件的全部试验数据累计的试验元件小时数及累计的失效数由表4-1或表4-2确定失效率等级。4.4 在生产过程中，设计、工艺、材料、结构等方面的变化对元器件可靠性指标有较大影响或生产停顿时间较长时，应重新试验确定其失效率等级，原来的试验数据不再使用。4.5 当已知总试验元件小时数T、失效数r和置信度时，可按表4-4估计失效率置信上限。表4-4 失效率置信上限的估计用表,注：将表中的数值乘以r/T即可求出失效率置信上限。当r=0时，则分别用0.917/T和2.3/T作为60%和90%置信度元器件失效率置信上限的估算。,4.5.4.2 指数型分布統計試驗方案序贯截尾統計試驗方案如果合同或产品规范中事先未规定可靠性验证试验时间，并希望尽早对MTBF作出接受或拒收判决时，可选用序贯试验方案（方案1方案8），见表4-10。表4-10 序贯截尾統計試驗方案简表,2.定时截尾統計試驗方案 如果合同或产品规范中要求在可靠性鉴定试验中，提供MTBF的验证值，并且有固定的截止试验时间时，必须选用定时截尾试验方案（GJB899-1990中的方案9方案17及方案19方案21），见表4-6。表4-6 定时截尾統計試驗方案简表,定时截尾統計試驗方案分为标准型和高风险型两种，前者生产方风险和使用方风险为10%20%，后者生产方风险和使用方风险为30%。这种方案可以估计MTBF的观测值及验证区间或置信区间。对表4-6分析可知：（1）当，及1给定时，总试验时间T随着鉴别比d的减小而增加，若要缩短试验时间T，应增大鉴别比d。（2）当1,d给定时，总试验时间T随着风险率的减小而增加。反之，为了减小，就需要增加总试验时间T。由于定时截尾統計試驗可以预先知道总试验时间T，便于事先计划，管理方便，因此广泛应用。例4-1 设1+500h,d=2.0;=20%.试为该产品设计一个寿命满足指数分布的可靠性定时截尾統計試驗方案。,表9-5-4 方案18的接收拒收判决标准,图9-5-6 全数试验方案18,3.定数截尾統計試驗方案从一批产品中，随机抽取n个样品，当试验到事先规定的截尾故障数r时，停止试验，4.5.4.3 二项分布統計試驗方案1.定数截尾統計試驗方案2.序贯截尾統計試驗方案4.5.4.4 統計試驗方案参数的确定1.样本量:可靠性鉴定试验至少应有2台;可靠性验收试验为每批产品的10%,最多不超过20台。2.试验时间：每台设备的试验时间至少应为所有受试设备平均试验时间的一半。（1）序贯試驗的持续时间应根据相应试验方案的可能最长试验时间来设计。（2）定时截尾試驗的持续时间应根据相应试验方案确定。（3）定数截尾試驗的持续时间应进行到作出判决为止。3.决策风险：由双方协商确定，两类决策风险应尽可能接近。4.鉴别比：鉴别比越大，试验作出判决越快。,4.5.5.可靠性验证試驗剖面的确定制定可靠性验证試驗剖面应遵循的基本原则1)应尽可能真实地模拟产品在实际使用中经历的最主要的环境应力。2)参考应力可按GJB899-1990附录B提供的数据、公式和方法导出。可靠性验证試驗剖面的制定程序 依据产品的寿命剖面（含任务剖面），确定其相应的环境剖面，再将环境剖面转换成試驗剖面。4.5.5.3 确定試驗剖面的方法1)試驗环境应力的确定首先选取施加的环境应力类型，主要有温度、振动、湿度等。其次选取施加的环境应力等级，其优先次序是：实测应力；估计应力；参考应力。2)試驗剖面的组成：见下图。,4.5.6 可靠性验证試驗前应具备的条件1.受试产品的技术状态应为设计定型状态；2.产品可靠性预计结果应大于合同或任务书中要求的成熟期规定值；3.试验前应对受试产品进行FMECA.4.受试产品已经通过环境应力筛选；5.与受试产品同批的产品已经通过环境鉴定试验。4.5.7 可靠性验证試驗通用程序4.5.7.1 编制产品可靠性验证試驗大纲由承试单位负责，承制单位参与编制产品可靠性验证試驗大纲，作为整体规划技术文件。4.5.7.2 编制产品可靠性验证試驗程序承试单位根据試驗大纲要求，编制产品可靠性验证試驗程序。,試驗夹具设计与测定必须对使用的夹具进行振动测定。受试产品安装前的测试、安装和预振动必须对受试产品进行性能检测并记录；合格后应尽量模拟现场方式安装在試驗设备上；预振动用来检查相互匹配性。試驗前准备工作评审应对試驗前准备工作进行评审。4.5.7.6 試驗实施步骤1)启动試驗设备。2)施加应力。3)試驗中的测试和监测。4)試驗中故障的判定和分类。5)試驗中故障的处理。6)試驗中的预防性维修。,試驗中故障的统计 試驗中只有责任故障才能作为合格与否的依据。责任故障统计原则：試驗结果的判决 关联责任故障累计数超出方案规定的接收故障数，即可做出拒收判决。当累积