常用三種加速老化測試模型

在環(huán)境模擬試驗中，常常會遇到這樣一個問題：產(chǎn)品在可控的試驗箱環(huán)境中測試若干小時相當(dāng)于產(chǎn)品在實際使用條件下使用多長時間？這是一個亟待解決的問題，因為它的意義不僅僅在于極大地降低了成本，造成不必要的浪費(fèi)，也讓測試變得更具目的性和針對性，有利于測試人員對全局的掌控，合理進(jìn)行資源配置。

在眾多的環(huán)境模擬試驗中，溫度、濕度最為常見，同時也是使用頻率最高的模擬環(huán)境因子。實際環(huán)境中溫度、濕度也是不可忽略的影響產(chǎn)品使用壽命的因素。所以，迄今將溫度、濕度納入考量范圍所推導(dǎo)出的加速模型在所有的老化測試加速模型中占有較大的比重。由于側(cè)重點的不同，推導(dǎo)出的加速模型也不一樣。下面，本文將解讀三個極具代表性的加速模型。

模型一．只考慮熱加速因子的阿倫紐斯模型（ArrheniusMode）

某一環(huán)境下，溫度成為影響產(chǎn)品老化及使用壽命的絕對主要因素時，采用單純考慮熱加速因子效應(yīng)而推導(dǎo)出的阿倫紐斯模型來描述測試，其預(yù)估到的結(jié)果會更接近真實值，模擬試驗的效果會更好。此時，阿倫紐斯模型的表達(dá)式為：AF=exp{(Ea/k)·[(1/Tu)-(1/Tt)]}式中：

AF是加速因子；

Ea是析出故障的耗費(fèi)能量，又稱激活能。不同產(chǎn)品的激活能是不一樣的。一般來說，激活能的值在0.3ev~1.2ev之間；

K是玻爾茲曼常數(shù)，其值為8.617385×10-5；

Tu是使用條件下(非加速狀態(tài)下)的溫度值。此處的溫度值是絕對溫度值，以K(開爾文)作單位；

Tt是測試條件下(加速狀態(tài)下)的溫度值。此處的溫度值是絕對溫度值，以K(開爾文)作單位。

案例：某一客戶需要對產(chǎn)品做105℃的高溫測試。據(jù)以往的測試經(jīng)驗，此種產(chǎn)品的激活能Ea取0.68最佳。對產(chǎn)品的使用壽命要求是10年，現(xiàn)可供測試的樣品有5個。若同時對5個樣品進(jìn)行測試，需測試多長時間才能滿足客戶要求？

已知的信息有Tt、Ea，使用的溫度取25℃，則先算出加速因子AF：AF=exp{[0.68/(8.617385×10-5)]·【[1/(273+25)]-[1/(273+105)]】}

最終：

AF≈271.9518

又知其目標(biāo)使用壽命：

L目標(biāo)=10years=10×365×24h=87600h

故即可算出：

L測試=L目標(biāo)/AF=87600/271.9518h=322.1159h≈323h

現(xiàn)在5個樣品同時進(jìn)行測試，則測試時長為：L最終=323/5h=65h

這即是說明，若客戶用5個產(chǎn)品同時在105℃高溫下測試65h后產(chǎn)品未發(fā)生故障，則說明產(chǎn)品的使用壽命已達(dá)到要求。

通過這個案例可以看出，利用阿倫紐斯模型可以提前預(yù)估測試的相關(guān)信息，指導(dǎo)客戶該怎樣進(jìn)行測試才既能達(dá)到目標(biāo)值而又最大限度的降低成本。本案例中，若客戶急需測試結(jié)果，那么可以投入10個或者更多的樣品來縮短整個測試時長；或者在允許的情況下進(jìn)一步提高溫度，加快完成測試。根據(jù)需求靈活的調(diào)整測試方案，這才能更完美地達(dá)到目標(biāo)，提高工作效率，省去一些不必要的費(fèi)用。

模型二．綜合溫度及濕度因素的阿倫紐斯模型（ArrheniusModeWithHumidity）

綜合溫度及濕度因素的阿倫紐斯模型的表達(dá)式為：AF=exp{(Ea/k)·[(1/Tu)-(1/Tt)]+(RHt^n-RHu^n)}

式中：

AF是加速因子；

Ea是析出故障的耗費(fèi)能量，又稱激活能。不同產(chǎn)品的激活能是不一樣的。一般來說，激活能的值在0.3ev~1.2ev之間；

K是玻爾茲曼常數(shù)，其值為8.617385×10-5；

Tu是使用條件下(非加速條件下)的溫度值。此處的溫度值是絕對溫度值，以K(開爾文)作單位；

另外，GR-468標(biāo)準(zhǔn)中還推薦了一部分Ea值以供選取。不過，選擇Ea值的最佳方法就是從產(chǎn)品的相關(guān)數(shù)據(jù)庫得出。這樣得出的值更真實準(zhǔn)確，比一些推薦值更具說服力。

通過這三個模型可以看到，在進(jìn)行以溫濕度為主的測試時，需先對產(chǎn)品所處的使用環(huán)境有個徹底詳盡的了解，然后確定何為主要環(huán)境因素，繼而確定相應(yīng)的加速測試模型，在條件允許的情況下以最優(yōu)的方法來解決問題，以求達(dá)到事半功倍的效果。

現(xiàn)代社會辦事講求的是高效率高質(zhì)量，誰能在最