機(jī)器人控制部件加速試驗(yàn)與可靠性指標(biāo)驗(yàn)證方法

6機(jī)器人控制器加速試驗(yàn)與可靠性指標(biāo)驗(yàn)證方法本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了機(jī)器人控制器開展加速試驗(yàn)與可靠性指標(biāo)評(píng)價(jià)的通用要求、加速試驗(yàn)?zāi)Ｐ秃驮囼?yàn)方法。本標(biāo)準(zhǔn)適用于各類機(jī)器人的控制器及其電子部件、電路板組件等，其他智能裝備的控制部件可靠性指標(biāo)快速評(píng)價(jià)可參考本標(biāo)準(zhǔn)。2規(guī)范性引用文件下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T12643-2013機(jī)器人與機(jī)器人裝備詞匯GB/T12642-2013工業(yè)機(jī)器人性能規(guī)范及其試驗(yàn)方法GB/T11606-2007分析儀器環(huán)境試驗(yàn)方法GB/T29309-2012電工電子產(chǎn)品加速應(yīng)力試驗(yàn)規(guī)程高加速壽命試驗(yàn)導(dǎo)則GB/T34986-2017產(chǎn)品加速試驗(yàn)方法3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件?？刂破鱟ontroller一套具有邏輯分析、控制和驅(qū)動(dòng)功能的機(jī)器人關(guān)鍵部件，能控制和監(jiān)測機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)并具備通訊和數(shù)據(jù)處理的能力?！哺膶慓B/T12643-2013，定義2.7〕3.2受試樣機(jī)testedprototype用于開展加速試驗(yàn)與可靠性指標(biāo)評(píng)價(jià)的機(jī)器人控制器。3.3加速試驗(yàn)acceleratedtesting為縮短試驗(yàn)時(shí)間和（或）提高試驗(yàn)效果，增大施加在受試樣機(jī)上的應(yīng)力量值或頻次的試驗(yàn)。73.4基準(zhǔn)條件referencecondition受試樣機(jī)正常存儲(chǔ)、使用、試驗(yàn)的環(huán)境條件，是相對(duì)于加速試驗(yàn)條件而言的，是計(jì)算確定加速因子的基準(zhǔn)。3.5加速試驗(yàn)條件acceleratedtestcondition為縮短試驗(yàn)時(shí)間而顯著地增大施加在受試樣機(jī)上的應(yīng)力量值?！哺膶慓B/T34986-2017，定義3.1.2〕3.6加速因子acceleratedfactor受試樣機(jī)在加速試驗(yàn)條件與基準(zhǔn)條件下的失效分布特征(或可靠性水平)比值。3.7加速模型acceleratedmodel加速試驗(yàn)采用的數(shù)學(xué)模型，通常為反映速率或壽命特征值與應(yīng)力的函數(shù)關(guān)系，反映模型相關(guān)的應(yīng)力對(duì)壽命的影響。3.8激活能activationenergy,Ea用于評(píng)估由絕對(duì)溫度改變而產(chǎn)生加速能力的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。壽命影響的一種指標(biāo)。對(duì)物質(zhì)而言，它從正常的未失效狀態(tài)向失效狀態(tài)轉(zhuǎn)換的過程中存在著勢壘。這就是激活能。激活能越小，失效的物理過程越容易進(jìn)行。激活能越大，加速系數(shù)越大，越容8對(duì)試驗(yàn)對(duì)象的所有故障合并統(tǒng)計(jì)時(shí)，求解的加速模型中的激活能是該對(duì)象的激活能4符號(hào)和意義A用于壽命應(yīng)力模型中的常數(shù)(如Arrhenius模型、Eyring模型或Peck溫-濕模型)Ea元器件的激活能（單位為ev）AF加速因子CL置信度MTTF平均失效時(shí)間，即平均壽命K玻爾茲曼常數(shù)(8.617×10－5eV/K)R(t)可靠性函數(shù)，也就是到時(shí)間t時(shí)的殘存率或到時(shí)間t時(shí)未失效受試樣機(jī)的百分比RH百分比相對(duì)濕度RHs應(yīng)力條件下的百分比相對(duì)濕度RHu正常使用條件下的百分比相對(duì)濕度S施加的應(yīng)力(Eyring模型中)T用小時(shí)表示的失效前工作時(shí)間ts應(yīng)力溫度Ts下的失效前時(shí)間tu正常使用溫度下Tu下的失效前時(shí)間T用K表示的溫度Ts應(yīng)力溫度Tu正常使用溫度5通用要求5.1試驗(yàn)和測試標(biāo)準(zhǔn)大氣條件除非另有規(guī)定，所有試驗(yàn)和測試應(yīng)在以下標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下進(jìn)行：a)溫度：15℃~35℃;b)相對(duì)濕度（RH）：25%~75%，適用時(shí)；c)大氣壓力：86kPa~106kPa。在研制單位準(zhǔn)許的情況下，可在更惡劣的自然氣候環(huán)境下開展可靠性試驗(yàn)。95.2試驗(yàn)條件允許誤差試驗(yàn)條件允許誤差應(yīng)符合以下規(guī)定：a)溫度：溫度穩(wěn)定后±2℃;b)相對(duì)濕度：濕度穩(wěn)定后±5%;c)振動(dòng)1)正弦：幅值：±10加速度：±10頻率：±2低于25Hz時(shí)±0.5Hz2)隨機(jī)：功率譜密度±3dB；頻率：±2低于25Hz時(shí)±0.5Hz）。5.3試驗(yàn)設(shè)備要求a)試驗(yàn)箱（室）應(yīng)配有輔助儀器，輔助儀器應(yīng)能保持和監(jiān)控試件周圍的空氣高溫條件（適用時(shí)還有濕度）；b)除裝備的平臺(tái)環(huán)境已證明使用其他速度是合理的，并且要防止在試件中產(chǎn)生與實(shí)際不符的熱傳遞外，試件附近的風(fēng)速應(yīng)不超過1.7m/s；c)應(yīng)能連續(xù)記錄試驗(yàn)箱內(nèi)溫度的測量值，必要時(shí)還應(yīng)能連續(xù)記錄試件的溫度測量值。5.4測試儀器、儀表要求所有測試儀器﹑儀表應(yīng)滿足以下要求：a)均應(yīng)經(jīng)計(jì)量﹑校準(zhǔn)﹑檢定合格并在有效期內(nèi)；b)其精度至少應(yīng)為被測參數(shù)容差的三分之一；c)能適應(yīng)測試的環(huán)境條件要求。對(duì)個(gè)別特殊儀器儀表，無計(jì)量校準(zhǔn)條件和方法的，可通過對(duì)比測試，證明其測試的準(zhǔn)確性。5.5一般的試驗(yàn)程序5.5.1預(yù)處理（必要時(shí)）在試驗(yàn)開始之前，為了消除或部分消除受試樣機(jī)過去所受的影響。需要對(duì)受試樣機(jī)進(jìn)行預(yù)處理，如果有要求時(shí)，預(yù)處理作為試驗(yàn)程序的第一步驟。5.5.2初始檢測在進(jìn)行任何試驗(yàn)之前，受試樣機(jī)應(yīng)在試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下（特殊要求除外）進(jìn)行電性能、機(jī)械性能和其它性能測量以及外觀檢查，并記錄檢測數(shù)據(jù)。5.5.3受試樣機(jī)在試驗(yàn)設(shè)備中的安裝若無其它規(guī)定，受試樣機(jī)在試驗(yàn)設(shè)備中應(yīng)模擬實(shí)際使用狀態(tài)安裝、連接，并按需要附加測試設(shè)備。實(shí)際工作中使用而在試驗(yàn)中不用的插頭、外罩及檢測板應(yīng)保持原狀。實(shí)際工作中加以保護(hù)的而在試驗(yàn)中無需的機(jī)械或電氣連接處應(yīng)加以適當(dāng)?shù)母采w。對(duì)于要求控制溫度的試驗(yàn)，受試樣機(jī)應(yīng)當(dāng)在正常試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下進(jìn)行安裝，并應(yīng)盡可能安裝在試驗(yàn)設(shè)備中央，如果規(guī)定受試樣機(jī)在試驗(yàn)過程中需要工作，則安裝時(shí)應(yīng)考慮滿足工作要求。被安裝的受試樣機(jī)之間，以及受試樣機(jī)與試驗(yàn)箱壁、箱底及箱頂之間應(yīng)當(dāng)有適當(dāng)間隔，以便空氣能自由循環(huán)。受試樣機(jī)安裝完后，如需要，應(yīng)工作并進(jìn)行檢查，不應(yīng)發(fā)生因安裝不當(dāng)而造成故障。5.5.4試驗(yàn)給受試樣機(jī)施加規(guī)定的環(huán)境條件，以便確定這種條件對(duì)受試樣機(jī)的影響。5.5.5試驗(yàn)中檢測在試驗(yàn)期間要求受試樣機(jī)工作時(shí)，為將其試驗(yàn)時(shí)的性能與初始檢測的性能進(jìn)行比較，應(yīng)進(jìn)行中間檢測。試驗(yàn)可能分成若干個(gè)檢測周期均應(yīng)進(jìn)行中間檢測，每個(gè)周期的中間檢測均應(yīng)在規(guī)定的環(huán)境條件下進(jìn)行。5.5.6恢復(fù)（必要時(shí)）在試驗(yàn)之后，最終檢測之前，為使受試樣機(jī)的性能穩(wěn)定，應(yīng)在正常試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下（特殊要求除外）進(jìn)行恢復(fù)處理。5.5.7試驗(yàn)后檢測恢復(fù)期結(jié)束后，受試樣機(jī)應(yīng)按設(shè)備有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)文件規(guī)定進(jìn)行電性能、機(jī)械性能和其它性能測量以及外觀檢查，并與初始檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。5.5.8合格判據(jù)當(dāng)受試樣機(jī)發(fā)生下列任何一種情況時(shí)，則被認(rèn)為不合格：a)性能參數(shù)指標(biāo)的偏離值超出了受試樣機(jī)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)文件規(guī)定的允許極限；b)結(jié)構(gòu)上的損壞影響了受試樣機(jī)功能；c)不能滿足安全要求，或出現(xiàn)危及安全的故障；d)受試樣機(jī)出現(xiàn)某些變化（例如：某一部分被腐蝕）使其不能滿足維修要求；e)設(shè)備有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)文件規(guī)定的其它判據(jù)。5.5.9試驗(yàn)中斷處理a)容差范圍內(nèi)的中斷：當(dāng)中斷期間試驗(yàn)條件沒有超出允許誤差范圍時(shí)，中斷時(shí)間應(yīng)作為總試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間的一部分。b)欠試驗(yàn)條件中斷：當(dāng)試驗(yàn)條件低于允許誤差下限時(shí)，應(yīng)從低于試驗(yàn)條件的點(diǎn)重新達(dá)到預(yù)先規(guī)定的試驗(yàn)條件，恢復(fù)試驗(yàn)，一直進(jìn)行到完成預(yù)定的試驗(yàn)周期。c)過試驗(yàn)條件中斷：當(dāng)出現(xiàn)過度的試驗(yàn)條件時(shí)，最好停止此試驗(yàn)，用新的受試樣機(jī)重做。如果過試驗(yàn)條件不會(huì)直接造成影響受試樣機(jī)特性的損壞，或者此受試樣機(jī)可以修復(fù)，則可按以上b）條處理。如果以后試驗(yàn)中出現(xiàn)受試樣機(jī)失效，則應(yīng)認(rèn)為此試驗(yàn)結(jié)果無效。5.5.10試驗(yàn)記錄及報(bào)告試驗(yàn)記錄應(yīng)包括：a)試驗(yàn)時(shí)間、地點(diǎn)和參試人員；b)試驗(yàn)設(shè)備、測量儀器儀表的名稱、型號(hào)和計(jì)量結(jié)果；c)試驗(yàn)時(shí)的大氣條件；d)所采用的試驗(yàn)順序和試驗(yàn)程序；e)受試樣機(jī)性能的檢測數(shù)據(jù)等，以便為試驗(yàn)報(bào)告提供完整、準(zhǔn)確的原始數(shù)據(jù)；f)試驗(yàn)記錄應(yīng)有參加試驗(yàn)人員簽字；g)試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)對(duì)試驗(yàn)的全過程進(jìn)行概述，并給出試驗(yàn)的結(jié)論。6加速試驗(yàn)?zāi)Ｐ头椒?.1加速因子的度量和獲取方法6.1.1加速因子的度量方法加速因子度量方法通常有：a)在達(dá)到相同累積失效概率時(shí)正常試驗(yàn)所用的時(shí)間與加速試驗(yàn)所用的時(shí)間的比值；b)在加速試驗(yàn)條件的反應(yīng)速率與在常規(guī)條件下的反應(yīng)速率的比值。6.1.2加速因子的獲得方法根據(jù)加速因子的度量方法，通常獲得加速因子的方法有：a)通過在多組應(yīng)力下開展加速試驗(yàn)，獲得各組應(yīng)力下的可靠性特征值，通過應(yīng)力強(qiáng)度模型外推，可獲得加速因子。b)在已知基準(zhǔn)條件、加速條件的前提下，通過利用經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃徒?jīng)驗(yàn)參數(shù)，獲得單一對(duì)象的加速因子，甚至通過建模獲得更高層次電氣系統(tǒng)的加速因子。6.2壽命分布模型與加速因子6.2.1指數(shù)分布模型與加速因子指數(shù)分布是一種廣泛應(yīng)用于電氣系統(tǒng)的壽命分布模型。單參數(shù)指數(shù)分布可靠度函數(shù)見式（1）：R(t)=e-λt..................................................................................(1)式中：λ——失效率。R（t）——t時(shí)刻電氣系統(tǒng)的可靠度。電氣系統(tǒng)對(duì)應(yīng)可靠度值為R時(shí)的時(shí)間t見式（2）：-lnRλλ..................................................................................(2)-ln(1-F)=λ=式中：F——累積失效概率，F(xiàn)=1-R。假設(shè)在正常應(yīng)力水平Su下的元器件的失效分布函數(shù)為F0(tu)，失效率為λu，tu為失效概率達(dá)到F0的時(shí)間。設(shè)該單一個(gè)體在加速應(yīng)力水平Sa下的失效分布函數(shù)為Fa(ta)，失效率為λa，ta為失效概率達(dá)到F0的時(shí)間。根據(jù)加速因子的定義，則電氣系統(tǒng)加速因子AF見式（3）：AF=taλa......................................................................................(3)a=λu=式中：λu——常規(guī)試驗(yàn)或使用條件下，電氣系統(tǒng)的失效率；λa——加速試驗(yàn)條件下，產(chǎn)品的失效率；AF——加速試驗(yàn)條件相對(duì)常規(guī)試驗(yàn)或使用條件的加速因子。如已知產(chǎn)品常規(guī)條件下的失效率λu和加速因子AF，則可得出其在加速應(yīng)力條件Sa下的失效率λa見式（4λa=AF.λu.................................................................................(4)某整機(jī)壽命服從指數(shù)分布，由m類元器件構(gòu)成，第i類元器件有Ni個(gè)、失效率為λi、加速因子為AFi，根據(jù)基本可靠性模型，則該整機(jī)的失效率λs可表示見式（5λs=Niλi.................................................................................(5)式中：m——整機(jī)包含元器件種類數(shù)；Ni——第i類元器件的數(shù)量，i=1，2，??,m；λi——第i類元器件的失效率；λs——整機(jī)的失效率。結(jié)合加速因子定義和整機(jī)基本可靠性模型，可得出整機(jī)加速因子A見式（6）：AFAFs式中： NiAFiλiu....................................................................(6)Niλiuλiu——第i類元器件在常規(guī)試驗(yàn)與使用條件下的失效率；AFi——在加速試驗(yàn)條件下相對(duì)常規(guī)使用或試驗(yàn)條件下，第i類元器件的加速因子；AFs——在加速試驗(yàn)條件下相對(duì)常規(guī)使用或試驗(yàn)條件下，整機(jī)的加速因子；由此可見，針對(duì)電氣設(shè)備，已知組成元器件種類、數(shù)量、激活能的前提下，即可建模獲得電氣設(shè)備整機(jī)的加速因子。6.2.2威布爾分布模型威布爾分布是可靠性研究中常用的一種比較復(fù)雜的分布，廣泛應(yīng)用于復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品的壽命分布模型。威布爾分布的可靠度函數(shù)見式（7R(t)=exp[-()m].........................................................................(7)式中：η——為尺度參數(shù)；m——為形狀參數(shù)；Y——為位置參數(shù)。當(dāng)位置參數(shù)Y=0時(shí)，兩參數(shù)威布爾分布的可靠度函數(shù)見式（8R(t)=exp[-()m].............................................................................(8)假設(shè)在正常應(yīng)力水平Su下的元器件的失效分布函數(shù)為F0(tu)，形狀參數(shù)為m，尺度參數(shù)為ηu，u為失效概率達(dá)到F0的時(shí)間。設(shè)該單一個(gè)體在加速應(yīng)力水平Sa下的失效分布函數(shù)為Fa(ta)，形狀參數(shù)保持為m，尺度參數(shù)為ηa，ta為失效概率達(dá)到F0的時(shí)間。根據(jù)加速因子的定義，則該單一個(gè)體加速因子AF見式（9）：AF==..........................................................................（9）式中：ηa——為加速試驗(yàn)條件下的尺度參數(shù)；ηu——為常規(guī)使用或試驗(yàn)條件下的尺度參數(shù)。6.2.3其他壽命分布模型壽命分布模型還有對(duì)數(shù)正態(tài)分布、伽瑪分布、極值分布等分布模型。6.3應(yīng)力加速模型及加速因子6.3.1高溫加速模型高溫加速模型通常稱為阿倫尼斯模型，該模型假設(shè)反應(yīng)速率是絕對(duì)溫度的指數(shù)函數(shù)。反應(yīng)速率可用式（10）表示：E1akBTauE1akBTaua =eE1μlμAEaKBlTl-Eaul――在溫度應(yīng)力為Tl條件下的反應(yīng)速率；――頻數(shù)因子，常量（與溫度無關(guān)――激活能（eV）――波爾茲曼常數(shù)（8.6174×10-5eV/K）――在應(yīng)力水平l下的絕對(duì)溫度（K）(10)加速因子是兩種不同試驗(yàn)環(huán)境下的反應(yīng)速率之比見式（11 akBakBTuu式中：Tu——在常規(guī)使用或試驗(yàn)環(huán)境條件下的絕對(duì)溫度；Ta在加速試驗(yàn)環(huán)境條件下的絕對(duì)溫度。加速應(yīng)力條件下的失效率見式（12「Ea(11)]「Ea(11)]一個(gè)使用阿倫尼斯模型的例子是，在25℃（298K）時(shí)的失效率為1根10-8/h，確定試驗(yàn)中的失效率λ,該失效率是絕對(duì)溫度T的函數(shù)，如圖1所示。圖1阿倫尼斯反應(yīng)模型的線形圖6.3.2溫濕度加速模型及加速因子溫濕度加速模型假設(shè)反應(yīng)速率是絕對(duì)溫度的指數(shù)函數(shù)與相對(duì)濕度的冪函數(shù)乘積。反應(yīng)速率可用式（13）表示：Ea(13)ul=AeKT.RHln...............................................................................(13)式中：μl――在溫度應(yīng)力為T(K)和相對(duì)濕度應(yīng)力為RH％條件下的反應(yīng)速率；Ea――激活能，以eV為單位，經(jīng)驗(yàn)數(shù)值在0.6～2.51之間；A――頻數(shù)因子；KB――波爾茲曼常數(shù)（8.6174x10一5eV/kTl――絕對(duì)溫度（KRHl――相對(duì)濕度（%n——冪指數(shù)?？赏茖?dǎo)出加速因子見式（14）：EaAKBnEa(11)(RH)n――激活能，以eV為單位，經(jīng)驗(yàn)數(shù)值在0.6～2.51之間；――頻數(shù)因子；――波爾茲曼常數(shù)（8.6174x10一5eV/k――基準(zhǔn)條件下的絕對(duì)溫度（K――加速條件下的絕對(duì)溫度（K――基準(zhǔn)條件下的相對(duì)濕度（%――加速條件下的相對(duì)濕度（%——冪指數(shù)。(14)6.3.3逆冪加速模型及加速因子逆冪模型是指壽命與應(yīng)力是逆冪函數(shù)關(guān)系，逆冪模型適用于：a)動(dòng)態(tài)應(yīng)力，例如，沖擊（脈沖型）和振動(dòng)（正弦及隨機(jī)b)電應(yīng)力，如電壓、電流、功率等；c)氣候應(yīng)力，例如，溫度循環(huán)、溫度變化（溫度沖擊及熱循環(huán)）、濕度、太陽輻射，及其它存在累積損傷的氣候應(yīng)力。逆冪模型很容易理解和使用，對(duì)各種失效分布具有很好的適應(yīng)性。其參數(shù)可使用極大似然估計(jì)的方法來確定。在逆冪律模型中與時(shí)間相關(guān)的產(chǎn)品可靠性特征參數(shù)（如特征壽命、平均壽命、平均故障前時(shí)間等）可以用式（15）表示如下： 式中：S――應(yīng)力大??；m――與應(yīng)力相關(guān)的待定參數(shù)；L(s)――壽命或規(guī)定的時(shí)間周期（為應(yīng)力的函數(shù)）?？紤]到壽命與反應(yīng)速率是反比關(guān)系，因此壽命逆冪模型，采用反應(yīng)速率表征時(shí)變成冪指數(shù)模型。逆冪模型的加速因子見式（16）：式中：AFLuLaSuSamm..........................................................(16)――指逆冪模型中的應(yīng)力加速；――實(shí)際環(huán)境條件下的壽命特征值（與實(shí)際使用應(yīng)力相關(guān)的函數(shù)――加速試驗(yàn)條件下的壽命特征值（與試驗(yàn)應(yīng)力相關(guān)的函數(shù)――實(shí)際環(huán)境條件下應(yīng)力值；――加速試驗(yàn)條件下的應(yīng)力值；6.3.4其他加速模型其他加速模型包括適用于溫度循環(huán)、隨機(jī)振動(dòng)、正弦振動(dòng)、溫度-振動(dòng)、溫循-振動(dòng)、溫濕度-振動(dòng)等典型應(yīng)力試驗(yàn)的加速模型。7高溫加速老化試驗(yàn)7.1確定基準(zhǔn)條件對(duì)于直接暴露于室內(nèi)大氣中的電氣系統(tǒng)，溫度基準(zhǔn)可確定為20℃~30℃,必要時(shí)相對(duì)濕度可確定為50%RH～75%RH。對(duì)于在機(jī)箱內(nèi)部的電氣系統(tǒng)，溫度基準(zhǔn)可確定為30℃~60℃,可根據(jù)電氣設(shè)備的局部環(huán)境溫度實(shí)測結(jié)果確定基準(zhǔn)溫度?？筛鶕?jù)電氣設(shè)備的局部環(huán)境溫度實(shí)測結(jié)果確定基準(zhǔn)溫度。7.2選擇加速應(yīng)力采用一組加速試驗(yàn)，推薦的溫度應(yīng)力為+55～+80℃。溫度應(yīng)力可結(jié)合物料耐溫范圍調(diào)研和可靠性強(qiáng)化試驗(yàn)更加合理給出。7.3建模評(píng)估加速因子根據(jù)電氣設(shè)備組成元器件種類、數(shù)量及其每類元器件的基本失效率和激活能參數(shù)，可建立電氣設(shè)備整機(jī)加速因子模型見式（17）：NiλiuAFiNiλiuE1....................................................................(17)E1....................................................................(17) NiλiueKTuTa=Niλiu式中：Ni――第i類元器件的數(shù)量，i=1，2，??,m；λiu——第i類元器件的失效率；Eai——第i類元器件的激活能，以eV為單位，經(jīng)驗(yàn)數(shù)值在0.6～2.51之間；KB――波爾茲曼常數(shù)（8.6174x10一5eV/kTu――常規(guī)使用或試驗(yàn)條件下的絕對(duì)溫度（KTa――加速試驗(yàn)條件下的絕對(duì)溫度（Kλs——整機(jī)的失效率。其中，元器件的種類和數(shù)量由研發(fā)方確定；每類元器件的失效率優(yōu)先由已有產(chǎn)品的可靠性統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果導(dǎo)出，其次可參照標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)；激活能優(yōu)先采用已積累的加速試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果，其次可采用標(biāo)準(zhǔn)、文獻(xiàn)調(diào)查的結(jié)果并進(jìn)行綜合。7.4受試樣機(jī)數(shù)量當(dāng)驗(yàn)證指標(biāo)MTBF之x.1000h時(shí)，允許受試樣機(jī)數(shù)量n與x之間的關(guān)系見式（18）：（18）|式中：n——受試樣機(jī)數(shù)量；x——驗(yàn)證指標(biāo)（MTBF）的千時(shí)倍數(shù)。7.5檢測項(xiàng)目試驗(yàn)前、后，在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境條件下對(duì)受試樣機(jī)進(jìn)行全面的功能檢查和性能測試。試驗(yàn)中，至少應(yīng)對(duì)受試樣機(jī)的主要功能性能進(jìn)行檢測，不能檢測的項(xiàng)目應(yīng)給予說明。7.6檢測周期與試驗(yàn)周期當(dāng)受試樣機(jī)可在試驗(yàn)時(shí)同步進(jìn)行在線自動(dòng)檢測時(shí)，檢測周期根據(jù)在線檢測系統(tǒng)特性確定，試驗(yàn)周期確定為100小時(shí)，在一個(gè)試驗(yàn)周期中每10小時(shí)抽取1次在線自動(dòng)檢測數(shù)據(jù)，每100h試驗(yàn)后恢復(fù)到常溫進(jìn)行1次檢測。當(dāng)電氣設(shè)備必須取出試驗(yàn)箱進(jìn)行離線檢測時(shí)，檢測周期規(guī)定為100h，檢測時(shí)間控制在20h內(nèi)完成，試驗(yàn)周期為120h。7.7故障定義與分類7.7.1故障定義調(diào)制器的受試樣機(jī)在加速試驗(yàn)中出現(xiàn)下列任一情況判為故障：a)受試樣機(jī)不能工作或部分功能喪失；b)受試樣機(jī)參數(shù)檢測結(jié)果超出規(guī)范（規(guī)定）允許范圍；c)受試樣機(jī)的機(jī)械、結(jié)構(gòu)部件或元器件發(fā)生的松動(dòng)、破裂、斷裂或損壞。7.7.2故障后果分類將故障按照后果分成兩類：a)嚴(yán)重故障——直接導(dǎo)致停機(jī)的事件，導(dǎo)致無法開機(jī)、無法正常運(yùn)行、無法實(shí)現(xiàn)基本和主要功能、技術(shù)指標(biāo)超差至不可接受，可能導(dǎo)致嚴(yán)重后果或不符合安全規(guī)定，而必須停機(jī)處理的故障；b)一般故障——樣機(jī)出現(xiàn)故障報(bào)警或征兆、部分功能喪失、技術(shù)指標(biāo)超標(biāo)，但樣機(jī)未停機(jī)、無需停機(jī)、可正常運(yùn)行、可繼續(xù)正常使用，且可完成基本和主要功能。7.7.3故障性質(zhì)分類在可靠性驗(yàn)證中出現(xiàn)的所有故障，分為關(guān)聯(lián)故障和非關(guān)聯(lián)故障。非關(guān)聯(lián)故障是指已經(jīng)證實(shí)未按規(guī)定的條件使用而引起的故障，主要包括：a)試驗(yàn)設(shè)備、測試儀器及配套條件保障不滿足要求引起的故障；b)施加了不符合規(guī)定的試驗(yàn)應(yīng)力或確定為過應(yīng)力引起的故障；c)對(duì)受試樣機(jī)搬運(yùn)、操作、檢測、維修不當(dāng)引起的人為故障；d)由獨(dú)立故障引發(fā)的從屬故障、超出壽命規(guī)定使用發(fā)生的故障等。除非關(guān)聯(lián)故障以外的故障均為關(guān)聯(lián)故障，關(guān)聯(lián)故障主要是指因受試樣機(jī)本身存在的問題而引發(fā)的故障，結(jié)合壽命評(píng)估試驗(yàn)的特點(diǎn)，關(guān)聯(lián)故障主要包括：a)受試樣機(jī)設(shè)計(jì)、工藝和裝配不當(dāng)引起的故障；b)零部件和元器件設(shè)計(jì)、制造和選用不當(dāng)引起的故障；c)受試樣機(jī)出現(xiàn)明顯的老化、腐蝕、磨損等耗損性故障。7.8單臺(tái)樣機(jī)有效加速試驗(yàn)時(shí)間統(tǒng)計(jì)在進(jìn)行可靠性驗(yàn)證時(shí)，允許將各個(gè)樣機(jī)的有效加速試驗(yàn)時(shí)間累加作為總有效加速試驗(yàn)時(shí)間。單臺(tái)樣機(jī)有效加速時(shí)間是其可確定的正常運(yùn)行時(shí)間之和，也可為其總加速時(shí)間減去無效加速時(shí)間，統(tǒng)計(jì)原則如下：a)如樣機(jī)在試驗(yàn)期間未發(fā)生故障，則整個(gè)試驗(yàn)時(shí)間均為有效加速時(shí)間；b)如樣機(jī)在試驗(yàn)期間發(fā)生故障，則帶故障運(yùn)行的時(shí)間不能作為有效加速時(shí)間；c)當(dāng)驗(yàn)證中測試發(fā)現(xiàn)某個(gè)受試樣機(jī)故障時(shí)，無效加速時(shí)間為發(fā)生故障的受試樣機(jī)上次檢測結(jié)果正常的對(duì)應(yīng)檢測結(jié)束時(shí)刻至本次檢測發(fā)現(xiàn)故障對(duì)應(yīng)檢測開始時(shí)刻之間的時(shí)間。8可靠性指標(biāo)驗(yàn)證方法8.1確定可靠性指標(biāo)要求在開展加速試驗(yàn)前，應(yīng)明確受試樣機(jī)的可靠性指標(biāo)，受試樣機(jī)的典型可靠性指標(biāo)是平均故障間隔時(shí)間（MTBF）。8.2選擇統(tǒng)計(jì)方案開展加速試驗(yàn)驗(yàn)證受試樣機(jī)的可靠性指標(biāo)，應(yīng)先選擇統(tǒng)計(jì)方案，以確定試驗(yàn)時(shí)間，推薦采用定時(shí)截尾統(tǒng)計(jì)方案，受試方可綜合質(zhì)量狀況、風(fēng)險(xiǎn)承受能力、試驗(yàn)成本代價(jià)等因素，選取統(tǒng)計(jì)方案，見表1。表1定時(shí)截尾試驗(yàn)方案D=θ0/θ1aβ1102213324435546107218329324354102132EaEai第i類元器件的激活能，以eV為單位，經(jīng)驗(yàn)數(shù)值在0.6～2.51之間；43548.3確定加速試驗(yàn)時(shí)間8.3.1確定加速試驗(yàn)總時(shí)間根據(jù)表1選擇的統(tǒng)計(jì)方案給出的m值，可求得加速試驗(yàn)總時(shí)間tta要求見式（19）：AF式中：m――統(tǒng)計(jì)方案中試驗(yàn)時(shí)間與最低可接受值θ1倍數(shù)關(guān)系；θ1——平均故障間隔時(shí)間（MTBF）最低可接受值；————AF――加速試驗(yàn)條件下的加速系數(shù)；tta――加速試驗(yàn)條件下所有樣機(jī)所需的總臺(tái)時(shí)。8.3.2確定單臺(tái)加速試驗(yàn)時(shí)間由確定受試產(chǎn)品數(shù)量（n）和加速因子AF后，單臺(tái)加速試驗(yàn)時(shí)間tsa可從式（20）。求得：t==...........................................................................(20)ttat==...........................................................................(20)sann.AF式中：n――投入試驗(yàn)的樣機(jī)數(shù)量；tsa――加速試驗(yàn)條件下計(jì)劃的單臺(tái)樣機(jī)試驗(yàn)時(shí)間。8.4折算等效試驗(yàn)時(shí)間8.4.1樣機(jī)等效試驗(yàn)時(shí)間折算在必要時(shí)間點(diǎn)和故障時(shí)刻點(diǎn)統(tǒng)計(jì)有效加速試驗(yàn)時(shí)間后，可根據(jù)加速因子和加速試驗(yàn)實(shí)際開展時(shí)a，計(jì)算出（故障）對(duì)應(yīng)時(shí)刻的等效試驗(yàn)時(shí)間e故障）對(duì)應(yīng)時(shí)刻的等效試驗(yàn)時(shí)間e等于加速試驗(yàn)時(shí)間a與加速因子的乘積見式（21）：ek=AF.ak 式中：――――――――加速試驗(yàn)條件下第加速試驗(yàn)條件下第k臺(tái)樣機(jī)發(fā)生故障時(shí)刻該樣機(jī)累積的有效加速試驗(yàn)臺(tái)時(shí)；截自該樣機(jī)發(fā)生故障時(shí)刻累積的有效加速試驗(yàn)時(shí)間截自該樣機(jī)發(fā)生故障時(shí)刻累積的有效加速試驗(yàn)時(shí)間的等效（常規(guī)使用或試驗(yàn)條件下的）試驗(yàn)時(shí)間。下的）試驗(yàn)時(shí)間。8.4.2試驗(yàn)結(jié)束時(shí)所有樣機(jī)等效試驗(yàn)時(shí)間折算當(dāng)試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，所有樣機(jī)累積的等效試驗(yàn)時(shí)間計(jì)算見式（22）：e=AFak.............................................................................(22)式中：――在加速試驗(yàn)條件下，第k臺(tái)樣機(jī)試驗(yàn)結(jié)束時(shí)累積的有效加速試驗(yàn)臺(tái)時(shí)；――所有樣機(jī)累積的等效（8.5確定判定故障統(tǒng)計(jì)原則判定故障數(shù)的統(tǒng)計(jì)原則如下：a)發(fā)生一次關(guān)聯(lián)、嚴(yán)重故障，記為1次判定故障；b)發(fā)生的相同的關(guān)聯(lián)嚴(yán)重故障，應(yīng)分開各計(jì)1次判定故障；c)每發(fā)生10個(gè)關(guān)聯(lián)一般故障，記為1次判定故障。根據(jù)故障性質(zhì)及后果分類，總的判定故障數(shù)為：r=r1+r2/10 (23)式中：rr——判定故障數(shù)；r1——后果嚴(yán)重關(guān)聯(lián)故障數(shù)；r2——后果一般關(guān)聯(lián)故障數(shù)。8.6可靠性指標(biāo)評(píng)估利用對(duì)應(yīng)時(shí)刻的累積等效試驗(yàn)時(shí)間e、累積責(zé)任故障數(shù)r、置信下限C（通常取C=1-β),可評(píng)估出加速試驗(yàn)對(duì)應(yīng)的平均故障間隔時(shí)間最低可接受值。當(dāng)按照定時(shí)截尾統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)方案試驗(yàn)通過時(shí)，平均故障間隔時(shí)間的最低可接受值置信下限見式（24）：式中： rβC――――――――――――――――θL,C=..........................................................................(24)所有樣機(jī)累積的等效（常規(guī)使用或試驗(yàn)條件下的）試驗(yàn)時(shí)間；所有樣機(jī)累積的判定故障數(shù)；使用方風(fēng)險(xiǎn)；使用方風(fēng)險(xiǎn)；置信度，置信度，C=1-β。當(dāng)定時(shí)截尾統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)方案試驗(yàn)不通過時(shí)，平均故障間隔時(shí)間的最低可接受值置信下限見式（25式中： rβC――――――――――――――――θL,C=.............................................................................(25)所有樣機(jī)累積的等效（常規(guī)使用或試驗(yàn)條件下的）試驗(yàn)時(shí)間；所有樣機(jī)累積的判定故障數(shù)；使用方風(fēng)險(xiǎn)；使用方風(fēng)險(xiǎn)；置信度，置信度，C=1-β。（資料性附錄）加速建模與加速因子計(jì)算A.1基本加速因子模型加速系數(shù)是產(chǎn)品在正常應(yīng)力水平下達(dá)到某一失效概率所經(jīng)歷的試驗(yàn)時(shí)間，與產(chǎn)品在加速應(yīng)力水平下達(dá)到相同失效概率所經(jīng)歷的試驗(yàn)時(shí)間之比。那么對(duì)于服從指數(shù)分布的電子產(chǎn)品，失效率率為常數(shù)，其失效概率函數(shù)見式（A.1）：F(t)=1-e-λt假設(shè)在正常應(yīng)力水平S0下的某元器件的失效分布函數(shù)為F0(t)，失效率為λ0，tp,0為失效概率達(dá)到p的時(shí)間，即F0(tp,0)=p，又設(shè)該元器件在加速應(yīng)力水平Si下的失效分布函數(shù)為Fj(t)，失效率為λj，tp,j為失效概率達(dá)到p的時(shí)間，即Fj(tp,j)=p。根據(jù)加速系數(shù)τ1的定義，則：F0(tp,0)=Fj(tp,j)(A.2)1-e-λ0tp,0τ1=1-e-λjtp,jtp,0λjtp,j(A.3)(A.4)而根據(jù)基本可靠性的串聯(lián)模型，各個(gè)單元的失效率等于包含的所有元器件失效率之和，產(chǎn)品的失效率等于各個(gè)單元的失效率之和見式（A.5）：λs=λi因此，設(shè)備級(jí)高溫保持加速因子見式（A.6）t p,0tAF= λi't p,0tAF=λp,λp,js式中：iλ在正常應(yīng)力水平下第i個(gè)組成單元的失效率；