产品可靠性能检测培训

一、教学目的

掌握产品可靠性检验的专业知识和有关技能。

一、教学目的

二、要求掌握

了解产品可靠性检验的定义和可靠性检验的主要内容；了解产品可靠性试验方法、目的和分类；掌握简单元器件、设备的可靠性检验技术；能正确使用产品可靠性检验设备及仪器仪表；一、教学目的

二、要求掌握

三、培训内容

产品交接

（一）

产品可靠性能检验的基础知识

（二）

可靠性试验结果的处理

（三）

可靠性试验技术

（四）产品交接

（一）

产品可靠性能检验的基础知识

（二）

可靠性试验结果的处理

（三）

可靠性试验技术

（四）产品交接

（一）仪表仪容及礼貌礼节产品交接的注意事项21产品交接

（一）仪表仪容及礼貌礼节产品交接的注意事项211）工作时必须穿本企业（或单位）规定的服饰，不得穿凉、拖鞋上岗；2）服装必须干净整洁，熨烫平整，纽扣齐全，证章端正地佩戴；3）面容整洁，发型美观大方，化妆自然得体；4）迎送客人时称谓恰当，主动热情；5）解答顾客问题时，语气要温和并有耐心，不许用粗鲁或漠不关心的态度对待顾客；6）与顾客谈话时表情要自然诚恳，举止要庄重大方，态度要和蔼可亲；7）要保持工作地点的卫生清洁与环境安静，不可大声喧哗、聚众玩笑，保证产品交接工作顺利进行。产品交接

（一）仪表仪容及礼貌礼节产品交接的注意事项121）负责产品交接的工作人员必须了解产品可靠性试验方法的分类、试验目的和特点；2）接收送检单位送来的受试产品时，要详尽、认真地填写被试产品登记表。登记表中要注明产品的名称、型号、数量、送试单位、送样时间、试验种类和要求等；3）被试产品登记表要统一规定印制的表格，不得用白纸或其他记录纸替代；4）填写被试产品登记表一律用钢笔，填好后接收人员和送检单位的人员都要用中文全称签名，登记表不得任意涂改；5）送试单位取样时，产品交接人员能真实、准确地向客户说明产品在试验时出现的一些异常情况，并能解答客户在产品交接时提出的一些问题；6）产品交接人员要向客户负责，保守客户产品的技术秘密和商业秘密。产品交接

（一）

产品可靠性能检验的基础知识

（二）

可靠性试验结果的处理

（三）

可靠性试验技术

（四）产品可靠性定义、术语、常用可靠性特征量产品可靠性试验方法、目的和分类2产品可靠性试验的一般程序3常用的可靠性试验参数4可靠性试验设备、仪表要求51环境对产品的影响6

产品可靠性能检验的基础知识

（二）产品可靠性定义、术语、常用可靠性特征量产品可靠性试验方法、目的和分类2产品可靠性试验的一般程序3常用的可靠性试验参数4可靠性试验设备、仪表要求5环境对产品的影响6

产品可靠性能检验的基础知识

（二）1可靠性定义：产品在规定的条件下和规定的时间区间（或操作次数）内完成规定功能的能力。（P5)1）产品：指零件、元器件、部件、设备或系统等（不是标准定义，标准定义见可靠性基本术语）。2）规定的条件：产品使用时的负载和维护条件（供电、输出功率、载荷、使用要求、使用频次、操作人员的技术水平、维修方法）；环境条件：气候、生物、化学环境、机械应力、电磁环境；贮存条件：运输、保管。1产品可靠性定义3）规定时间：以时间为尺度度量产品的可靠性，是可靠性区别以产品其他特性的重要特性；时间度量：小时、天、工作次数（开关）、重复次数（设备的应力循环）、距离等；产品可靠性与规定的时间是密切相关的，时间越长可靠性越低(器件寿命有关)，2者是反比关系，人们形象的称可靠性为“产品的时间质量”。1产品可靠性定义4）规定的功能

指产品技术条件或产品标准所规定的各项性能指标。（如：电视的灵敏度、仪表的准确度、发射机的输出功率等）。可靠性定义的要点，即3个规定：规定条件下、规定时间区间内、完成规定动作的能力。1产品可靠性定义1产品可靠性定义4）规定的功能可靠性与质量的区别：质量：t＝0时刻的符合性；可靠性：t＞0时刻的符合性。1产品可靠性定义1）

产品：指能够被单独考虑的任何元器件、零部件、组件、设备或系统(P7)。它可以由硬件、软件或硬、软件综合组成。某些情况下，产品还可包括人，如广义的人机系统。2）故障：产品不能执行规定功能的状态(P7)。一般概念，不能正常使用的产品可称是有了“故障”，“故障”可是产品失效后的状态也可是产品失效前就存在（软件产品较多），按GB/T3187-97可靠性、维修性术语的分类方法。2电子产品可靠性及相关基本术语故障类别主要有：致命故障－可能导致人员伤亡、重要物件损坏或其他不可容忍后果的故障；非致命故障－不太可能导致人员伤亡、重要物件损坏或其他不可容忍后果的故障；重要故障－影响主要功能的故障；次要故障－未影响主要功能的故障；2电子产品可靠性及相关基本术语故障类别主要有：误用故障－使用中施加的应力超出产品允许范围引起的故障（过应力）；误操作故障－由于对产品操作不当或粗心引起的故障；设计故障－产品设计不当造成的故障；（设计时策划的故障：如某些进口设备期限）；制造故障－由于产品制造未按设计或规定的制造工艺造成的故障（焊接缺陷、电缆未连接好等）。2电子产品可靠性及相关基本术语3）直流电：大小和方向不随时间变化的电流称为直流。4）交流电：大小和方向随时间周期性变化的电流称为交流电。5）导体：内部的带电质点能够自由移动的物体称为导体。6）半导体：导电性能介于导体与绝缘体之间的物体称为半导体。7）正弦交流电：随时间按正弦规律变化的交流电称为正弦交流电。8）失效：产品终止完成规定功能的能力。(P8)2电子产品可靠性及相关基本术语1）可靠度指产品在规定的条件下和规定的时间（或操作次数）内完成规定功能的概率，用R表示。(P9)

可靠度R是时间t的函数，用R(t)表示，称为可靠度函数。（寿命时间（T）内（t），完成规定功能的概率。

R(t)=P（T＞t）

R(t)≈n-m(t)/n

m(t)：试验到t瞬间的失效数n：试验样品数3常用的可靠性特征量2）累积失效概率（不可靠度）

累积失效概率：指产品在规定的条件下和规定的时间（或操作次数）内未完成规定功能的概率，用F(t)表示。

F(t)=1-R(t)由此0＜F(t)≤1

F(t)≈m(t)/n

m(t)：试验到t瞬间的失效数

n：试验样品数3常用的可靠性特征量2）累积失效概率（不可靠度）例：有100只继电器操作到106次时有10只失效，操作到3×106次时有30只失效，试求操作到106次及3×106次的可靠度及累积失效概率。解：题意可知n=100t=106次和t=3×106次，m(t)=10和，m(t)=30。3常用的可靠性特征量2）累积失效概率（不可靠度）

操作到106次时的可靠度及累积失效概率分别是：

R(t)≈n-m(t)/n=100-10/100=0.9

F(t)=1-R(t)=1-0.9=0.1或F(t)≈m(t)/n=10/100=0.1

操作到3×106次时的可靠度及累积失效概率分别是：

R(t)≈n-m(t)/n=100-30/100=0.7

F(t)=1-R(t)=1-0.7=0.3或F(t)≈m(t)/n=30/100=0.33常用的可靠性特征量3）失效概率密度：累积失效概率F(t)对时间t的变化率，用f(t)表示。

失效概率密度的估计值∧f（t）的计算公式为：∧f（t）=1/n×m(t+△t)-m(t)/△t;

n：产品试验时的数量；

m(t)：产品工作到瞬间（或操作次数）时的失效数；

m(t+△t)：产品工作到(t+△t)-瞬间（或操作次数）时的失效数。3常用的可靠性特征量4）瞬时失效率

瞬时失效率：产品工作到t时刻后的单位时间内发生失效的概率，瞬时失效率与故障时间t有关，一般称为失效率函数，用λ（t）表示。λ（t）=m(t+△t)-m(t)/【n-m(t)】△t3常用的可靠性特征量5）平均失效率在某一规定的时间（t1,t2）内瞬时失效率（失效率）的平均值。6）平均寿命

平均寿命一般用观测值∧θ表示，其表达式为：

∧θ=所有产品的总工作时间/总失效数（可靠性试验的观测值）。3常用的可靠性特征量7）可靠寿命、特征寿命和中位寿命可靠寿命：当可靠度等于给定值R(0≤R≤1)时的产品寿命称为可靠寿命，用tR表示。

tR=R-1(R)中位寿命：产品可靠度等于0.5时的可靠寿命称为中位寿命，用t0.5表示。中位寿命的物理意义是一批产品失效一半所需的工作时间。特征寿命：产品可靠度等于e-1(即R=1/e≈0.368)时的可靠寿命称为特征寿命，用te-1表示。3常用的可靠性特征量产品可靠性定义、术语、常用可靠性特征量产品可靠性试验方法、目的和分类产品可靠性试验的一般程序3常用的可靠性试验参数4可靠性试验设备、仪表要求51环境对产品的影响6

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（二）2通常可靠性试验方法为：1）环境试验：考核产品在各种环境条件下的适应能力；2）寿命试验：研究产品寿命特征的方法，在实验室模拟各种使用条件进行；3）筛选试验：生产过程施加相关应力，剔除产品的早期失效或制造缺陷；4）现场使用试验：可真实反映产品的可靠性问题，获取的数据对产品可靠性预测、设计、保证有较高的价值；5）鉴定试验：对产品的可靠性水平进行评价时而做的试验。1产品可靠性试验方法1）在研制阶段使产品达到预定的可靠性指标（达到）；2）在产品研制定型时进行可靠性鉴定（确认）；3）在生产过程控制产品的质量（保持）；4）对产品进行筛选以提高整批产品的可靠性水平（质量一致性、剔除早期失效及制造、工艺缺陷）研究产品的失效机理。2产品可靠性试验目的1）按试验地点(P14)实验室试验；现场试验。2）按试验项目环境试验（产品验收或鉴定）；筛选试验（生产过程，早期失效剔除）；寿命试验（产品验收或鉴定）。3产品可靠性试验的分类3）按可靠性工作阶段研制试验；鉴定试验；验收试验。4）按施加应力的强度正常工作试验（例行试验）；过负荷试验；加速寿命试验（强应力）。3产品可靠性试验的分类5）按对可靠性的影响可靠性鉴定试验；可靠性验证试验；可靠性增长试验。6）按试品破坏情况破坏性试验（寿命试验）；非破坏性试验（验收试验）。3产品可靠性试验的分类7）按试验规模全数试验；抽样试验。8）按抽样方案类型定时或定数截尾试验；序贯截尾。3产品可靠性试验的分类产品可靠性定义、术语、常用可靠性特征量产品可靠性试验方法、目的和分类2产品可靠性试验的一般程序3常用的可靠性试验参数4可靠性试验设备、仪表要求51环境对产品的影响6

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（二）可靠性试验方案的内容包括：1）可靠性试验的要求；2）选用的统计试验方案（含可靠性试验参数，见四条）；3）决策风险（见四条）；4）环境试验条件；1产品可靠性试验方案5）对环境试验装置、监测设备、维修设施及试验程序控制等试验设施提出相应的要求或项目表；6）试验程序以及当受试产品失效时应采取的措施；7）试验报告的要求（可靠性验证试验还应说明根据实验判决的最后结论应采取的措施）。1产品可靠性试验方案2可靠性试验的一般试验程序内容包括：1）试验的对象及其数量；2）试验目的和进度；3）试验时应具备的条件；4）确定试验场所；5）设置评审点；6）其他项目。（GJB899－90可靠性鉴定和验收试验）3可靠性验证试验计划内容包括：（课本）1）产品的可靠性要求；2）可靠性试验的目的及条件；3）可靠性试验的进度计划及费用预算；4）可靠性试验方案；5）受试产品的要求（样品数量、说明、测试安排等）；6）可靠性试验中对产品性能的检测要求；7）可靠性试验用的设备、仪表；8）试验结果的数据处理方法；9）试验报告内容；10）时间和试验人员。3可靠性验证试验计划1）概率比序贯试验：不事先规定试验时间，而根据试验进程中的试验结果，用泊松公式不断计算两种假设（θ＝θ0、θ＝θ1θ试验的点估计值、θ0可靠性指标MTBF的上限、θ1可靠性指标MTBF的下限）的概率，以概率比值判断接收、拒收或继续试验的决策。2）定时截尾试验：到达试验规定时间即结束，与故障数无关；3）定数截尾试验：达到规定试验的失效数即结束，与试验时间无关。注：可靠性试验计划与可靠性试验大纲（方案）的区别，计划是具体操作的要求，大纲是可靠性试验的要求。4可靠性试验方案选择订货方风险β＝0.2（一般取）生产方风险α＝0.2（一般取）5决策风险产品可靠性定义、术语、常用可靠性特征量产品可靠性试验方法、目的和分类2产品可靠性试验的一般程序3常用的可靠性试验参数4可靠性试验设备、仪表要求51环境对产品的影响6

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（二）在可靠性试验方案中有许多参数，在试验前必须加以确定，主要试验参数有下面几种：1θ0、θ1、d、Tθ0——MTBF的检验上限值。它是可接收的值，当样品的MTBF真值接近θ0时，指数分布标准型试验方案，以高概率接受该设备。θ1——MTBF的检验下限值。它是不可接收的值，当样品的MTBF真值接近θ1时，指数分布标准型试验方案，以高概率拒收该设备。d——鉴别比，对指数分布试验方案而言d＝θ0/θ1。2α、βα——生产方风险。当被试设备MTBF的真值等于θ0时，反而被拒收的概率，也叫第一类错误。β——使用方风险。当被试设备MTBF的真值等于θ1时，设备被接收的概率，也叫第二类错误。3试验总时间T＝MTBF×统计试验方案的试验时间（查试验方案表）产品可靠性定义、术语、常用可靠性特征量产品可靠性试验方法、目的和分类2产品可靠性试验的一般程序3常用的可靠性试验参数4可靠性试验设备、仪表要求51环境对产品的影响6

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（二）1常用的可靠性试验设备高、低温、潮热试验箱；高温试验箱；低温试验箱；高、低温冲击箱（吊篮（美国）或箱内备有低温贮存区（日本））；振动试验台（电子振动台产生6轴向应力，一般的3轴向的应力）；冲击试验台；盐雾试验箱；霉菌试验箱（培养菌种7天、试验28天）；高加速试验箱（温升速率高达60℃/min）。2可靠性试验设备要求1）必须经第三方检定机构检测合格，并保证试验全过程在检定时间内；2）试验箱应能维持具有规定的试验等级的环境条件：试验过程重维持环境温度和强制空气温度在规定温度等级±2℃范围内；在热循环和冷循环两种情况下，热介质的温度变化率平均不得小于3～5℃/min（国内设备较难保证）；试验过程，应连续或定时检测试验箱和设备的冷却空气温度，检测的频度应足以保证试验箱工作正常；2可靠性试验设备要求3）在正弦扫描或单频情况下，振动参数设置误差应控制在10％以内；4）随机振动，试验参数控制要求是：

试验控制信号的功率频谱密度对规定要求的偏差不得大于＋100、－30％（＋3～－1.5dB)500Hz以下；＋100、－50％（＋dB)500Hz～2000Hz之间；＋100、－75％（±6dB)500Hz～2000Hz之间，最高100Hz的累积带宽时。温升速率不小于1℃/min，对设备可靠性试验而言，温升速率3～5℃/min；2可靠性试验设备要求5）一般每工作24小时检测振动设备，以保证正常工作；6）试验仪器：除环境试验箱所需的仪器外，必须备有测试仪器来测量和监测试验程序所规定的受试设备的性能参数。7）校准及精度：测量仪表的精度应高于被测指标精度一个数量级或误差小于被测参数容许误差的三分之一（美军要求是容许误差四分之一）。测试用仪表应在检定合格有效期内使用。8）受试设备在试验设备中的安装：若无其他规定，应以模拟现场使用的方式将受试产品装在试验设备。产品可靠性定义、术语、常用可靠性特征量产品可靠性试验方法、目的和分类2产品可靠性试验的一般程序3常用的可靠性试验参数4可靠性试验设备、仪表要求51环境对产品的影响6

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（二）环境会使材料性能恶化、机构失效、产品性能改变，所以环境条件是关系到产品质量、安全、与可靠性的一个十分重要问题。产品交接

（一）

产品可靠性能检验的基础知识

（二）

可靠性试验结果的处理

（三）

可靠性试验技术

（四）

可靠性试验结果的处理

（三）可靠性试验记录要求有效数字和有效数字修约的规则2误差的基本知识3可靠性试验结果数据处理41可靠性试验输出文件5

可靠性试验结果的处理

（三）可靠性试验记录要求有效数字和有效数字修约的规则2误差的基本知识3可靠性试验结果数据处理41可靠性试验输出文件5每个受试产品的记录应包括下列内容：1）观测到受试产品的任何失效或其他有关事件或采取某项措施的日期和时间以及经过的相关试验时间；2）失效分析的详细情况以及已知的有关失效分类的所在重要资料，包括参照的失效报告；3）任何事件或措施，包括详细的可靠性试验方案中规定的预防性维护项目的说明；每个受试产品的记录应包括下列内容：4）更换或重新安装单元、零件（元件）等的识别标记；5）工作条件和环境试验条件；6）验证故障检修有效性的时间；7）试验人员和受试设备（产品）操作人员的姓名。试验记录和失效分析报告是可靠性试验的全部原始资料，是开展可靠性工作的基础，应妥善加以保管。

可靠性试验结果的处理

（三）可靠性试验记录要求有效数字和有效数字修约的规则误差的基本知识3可靠性试验结果数据处理412可靠性试验输出文件5定义：从左边第一个非零数字算起直到最末一位数字为止的所有数字。例：3.14有三位有效数0.67 有2位有效数检测结果的计量数字，其有效数代表结果的准确程度：如：某电阻值为0.0102Ω有效数是三位若是0.01020Ω有效数是四位有效值不同，其准确度也不同，同时，计量数字右边的“0”不能随意取舍，因为这些“0”都是有效数字，决定着测量结果的准确度。1有效数字1）加、减运算原则：如果参加运算的数不超过10个，运算时以小数点后位数最少的数为准，小数点后位数较多的其他数均比其多保留一位，多余位应舍去，计算结果的小数点后的位数应与参与运算的小数点位数最少的那个数相同。若计算结果尚需参与下一步运算，可多保留一位。例：18.3+1.4546+0.876=18.3+1.45+0.88≈20.63=20.62数据运算过程计量数字位数的选择2）乘、除（或乘方、开方）运算原则：在进行数的乘、除运算时，以有效数字位数最少的那个数为准，其余数的有效数字均比其多保留一位。运算结果的有效数字位数应与参与运算的有效数字位数最少的那个数相同。若计算结果尚需参与下一步运算，可多保留一位。例：1.1×0.3268×0.10300=1.1×0.327×0.103=0.00372数据运算过程计量数字位数的选择小5舍、大5进，等于5时需另定（保留的末位数为奇数则进一，为偶数则舍去），保留位凑偶需保证。例：15.3245有效数保留5位15.324（保留的末位数是4，属偶数，则5直接舍去）。3数据修约的规则（注意点）

可靠性试验结果的处理

（三）可靠性试验记录要求有效数字和有效数字修约的规则2误差的基本知识可靠性试验结果数据处理413可靠性试验输出文件5误差定义：测量结果减去被测量的真值。误差类别：绝对误差、相对误差、引用误差。误差的来源：测量装置误差、测量方法误差、环境误差、人员误差。误差的种类：随机误差、系统误差、粗大误差。其余参阅“质量技术监督基础”P130-157。

可靠性试验结果的处理

（三）可靠性试验记录要求有效数字和有效数字修约的规则2误差的基本知识3可靠性试验结果数据处理1四4直方图是数据整理的基本方法之一，是从总体中随机抽取样本，将从样本中获得的数据进行整理，从而找出数据变化的规律。具体步骤为：1）求极差R原始数据中最大和最小值的差值即极差。2）确定分组的组数和组距一批数据究竟分多少组，通常根据数据的多少而定，可参考下表：1数据整理及处理知识分组数K确定后，组据h也就确定如下：h=R/K1数据整理及处理知识3）确定各组界限先从第一组起，第一组的上下界限值为xmin±(h/2)第二组的上界限值就是第二组的下界限值，第二组下界限值加上组据就是第二组上界限值，依此类推，可确定各组的组界。4）作频数分布图统计各组的数据个数，即频数f。5）作图以横坐标表示质量特性，纵坐标为频数（或频率），在横轴上标明各组组界，以组距为底，频数为高，画出一系列直方柱就得到直方图。1数据整理及处理知识6）如何看直方图1数据整理及处理知识直方图常见类型有：

标准型：左右对称，这是正常情况下的形状；

锯齿型：数据分组过多，或测量读数错误；偏峰型：产品尺寸受公差影响；陡壁型：工序能力不足，进行了全数检验后的形状；双峰型：均值相差较大的两种分布混在一起；

孤岛型：数据中混有另一分布的少量数据。1数据整理及处理知识1）故障分类所有故障都应分为关联故障和非关联故障。关联故障再分为责任故障和非责任故障。责任故障是判决受试设备合格与否的依据。故障分类流程图见图B.3。2故障处理图B.3故障分类流程图2故障处理2）责任故障以下故障属责任故障：设计不当造成的故障；制造不当造成的故障；未证实的故障（指不能重现或未查清原因的故障）；由承制方提供的操作、维修程序不当造成的故障；软件故障。2故障处理3）非责任故障以下故障属非责任故障：非关联故障；非独立故障引起的从属故障；由订购方提供的试验设备和操作、维修程序不当引起的故障；已超过预防更换期的元、器件的故障；人为差错造成的故障；不参加考核的配套设备的故障。2故障处理4）故障处理故障处理应按试验程序进行，一般是：发生故障时应予记录；以尽量不影响其他受试设备继续试验的方式撤出有故障的设备进行修理；更换所有有故障的零、部件，其中包括受其他零、部件故障而引起应力超过额定值的零、部件，但不得更换性能虽已恶化但未超出允许容限的零、部件；2故障处理4）故障处理故障处理应按试验程序进行，一般是：将修理恢复到可工作状态的受试设备，并证实其修理有效后，以尽量不影响其他受试设备试验的方式重新投入试验；取出修理受试设备期间，其他受试设备的试验数据仍应连续记录；除非关联故障外的故障，若不能确定是由原有故障引起的，应进行分类和记录，并作为与原有故障同时发生的多重关联故障处理；2故障处理4）故障处理故障处理应按试验程序进行，一般是：未经订购方批准，不得更换未出故障的模块或部件；在故障检测和修理期间，为保证试