可靠性定义
玛丽莲梦兔
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2021年02月02日 16:29
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一、
可
靠性定义
产品的可靠性是指：
产品在规 定的条件下、
在规定的时间内完成规定的功能的能力。
从定义
本身来说，它是产品的一 种能力，这是一个很抽象的概念；我们可以用个例子（
100
个学
生即将参加考试）来 理解这个定义，可靠性就是指：
100
个学生的考分的平均是多少？对
这个平均分的准 确性有多大把握？分数越高、把握越大，可靠性就越高。
我国的可靠性工作起步较晚，
20
世纪
70
年代才开始在电子工业和航空工业中初步形成可
靠性研究体系 ，并将其应用于军工产品。其他行业可靠性工作起步更晚，差距更大，与先进
国家差距
20～
30
年，虽然国家已制订可靠性标准，但尚未引起所有企业的足够重视。
对产品而言，可靠性越高就越好。可靠性高的产品，可以长时间正常工作（这正是所有消费
者需要得 到的）
；从专业术语上来说，就是产品的可靠性越高，产品可以无故障工作的时间
就越长。
二、可靠性的重要性
调查结果显示
（如某公司市场部
200 1
年调查记录）
：
“
对可靠性的重视度，
与地区的经济发
达 程度成正比
”
。例如，英国电讯（
BT
）关于可靠性管理
/
指标要求有产品寿命、
MTBF
报
告、可靠性框图、失效树分析（
FTA）
、可靠性测试计划和测试报告等；泰国只有
MTBF
和
MTTF
的要求；而厄瓜多尔则未提到，只是提出环境适应性和安全性的要求。
产品的可靠性很重要 ，
它不仅影响生产公司的前途，
而且影响到使用者的安全
（前苏联的
“
联
盟
11
号
”
宇宙飞船返回时，因压力阀门提前打开而造成三名宇 航员全部死亡）
。可靠性好的
产品，不但可以减少公司的维修费用，而且可以很快就打出品牌， 大幅度提升公司形象，增
加公司收入。
随着市场经济的发展，
竞争日趋激烈 ，
人们不仅要求产品物美价廉，
而且十分重视产品的可
靠性和安全性。日本的汽车、家 用电器等产品，虽然在性能、价格方面与我国彼此相仿，却
能占领美国以及国际市场。
主要的原 因就是日本的产品可靠性胜过我国一筹。
美国的康明斯、
卡勃彼特柴油机，大修期为
1 2000
小时，而我国柴油机不过
1000
小时，有的甚至几十小
时、几百小 时就出现故障。我国生产的电梯，平均使用寿命（指两次大修期的间隔时期）为
3
年左右，而国外的电梯平均寿命在
10
年以上，
是我们的
3
倍；
故障率，
国外平均为
0.05
次，而我国为
1
次以上，高出
20
倍，这样的产品怎么有竞争力呢！因此要想在竞争中立于
不败之地，就要狠抓产品质量，特 别是产品可靠性，没有可靠性就没有质量，企业就无法在
激烈的竞争中生存和发展。
因此，可靠性问题必须引起政府和企业的高度重视，
抓好可靠性
工作，
不仅是关系到企业 生存和发展的大问题，
也是关系到国家经济兴衰的大问题。
（呵呵，
这是唱高调的内容 ，可以不看的
……
）
三、可靠性指标
衡量产品可靠性水 平有好几种标准，有定量的，也有定性的，有时要用几种标准（指标）去
度量一种产品的可靠性，但最基 本最常用的有以下几种标准。
1.
可靠度
R（
t
）
；它是产品在规定条件和规定时间内完成规定功能的概率。一批产品的数量为
N
，从
t = 0
时开始使用，随着时间的推移，失效的产品件数 逐渐增加，而正常工作
的产品件数
n(t)
逐渐减少，用
R(t)
表 示产品在任意时刻
t
的可靠度。
2.
可靠寿命
[CR(t r)]
；它与一般理解的寿命有不同含义，概念也不同，设产品的可靠度为
R(t)
， 使可靠度等于规定值
r
时的时间
tr
的，即被定义为可靠寿命。
< br>3.
失效率（故障率）
λ
（
t
）
；它是指某产品（零 部件）工作到时间
t
之后，在单位时间
△
t
内
发生失效的概 率。
4.
有效寿命与平均寿命；
有效寿命一般是指产品投入使用后至达到某 规定失效率水平之前的
一段工作时间。而平均寿命
MTTF
对于不可修复产品，指从开 始使用直到发生失效这一段
工作时间的平均值；
对于可修复的产品，
是指在整个使用阶 段和除维修时间之后的各段有效
工作时间的平均值。
5.
平均无故障工作时 间
MTBF
；
是指相邻两次故障之间的平均工作时间，
也称为平均故障间隔。
它仅适用于可维修产品。
同时也规定产品在总的使用阶段累计工作时间与故障次数的比
值为
MTBF
。其他如可靠度、有效度、维修度、平均维修时间等也是衡量产品可靠性 水平的
一种标准，但是一般以可靠寿命失效率就足以说明产品可靠性程度了。
1.
平均故障间隔时间；
可维修的产品，其可靠性主要的参数是
MTBF
（
Mean Time Between Fail
）
，即平均故障
间隔时间，
也就是两次维修间的平 均时间；
不可维修的产品，
用
MTTB
（
Mean Time To Fail
）
；
两个参数的计算没有区别，下文只提到
MTBF
。MTBF
越大，说明产品的可靠性越高。
可以用以下理想测试来精确测试一批产 品的
MTBF
；
即将该批产品投入使用，
当该批产品全
部出现故障以 后（假如第
1
个产品的故障时间为
t1
，
第
2
个产 品的故障时间为
t2
，
第
n
个
产品的故障时间为
t n
）
，计算发生故障的平均时间，则
由上式可以看出，理想测试 就是用全部的时间和全部的故障数来算出精确的
MTBF
；
2
、失效密度
λ
另外一个常用的参数是
λ
，它是 指在产品在
t
时刻失效的可能性，是失效间隔时间的倒数，
也就是：
λ
＝
1/MTBF
。
对某一类产品而言，产品在不同的时刻有不同的失效率 （也就是失
效率是时间的函数）
，对电子产品而言，其失效率符合浴盆曲线分布（如下图）：
浴盆曲线，分为三部份（
I
、
II
、
II I
三部份）
：
第
I
部份是早期失效阶段。
这段时 间内，
从外形上看，
在失效率从一个很高的指标迅速下降；
从物理意义上理解，由于少 数产品在制作后，存在一些制程、运输、调试等问题，产品有比
较明显的缺陷，在投入使用的最初期，这 缺陷很快就显露出来，随着时间的增长，这些明显
的缺陷越来越少，也就形成了
“
失效 率迅速下降
”
的现象；
第
II
部份是中期稳定阶段。这段 时间内，产品的失效率稳定在一个较低水平；从物理意义
上理解，
当少数产品的明显缺陷显露出 来后，
剩下的就是正常的产品，
这部份产品可以较稳
定、持久地工作，所以失效率也稳 定在一个较低水平；
第
III
部份是后期失效阶段；这段时间内，产品的失 效率迅速上升；从物理意义上理解，到
了后期，
产品经过长时间的工作、
磨损、
老化，
慢慢接近寿命终点，
随着时间的增加
（
Tmax
以内），到达寿命终点的产品越来越多，失效率也就随之上升；
知道了
λ
，就可以找到产品连续工作
了
t
时间后 、还正常的概率为
R(t)=e-
t
，此时已经
失效的概率为F(t)
＝
1-R(t)
＝
1
－
e-
t
。
R(t)=e-
t
是一个经验公式，
一 般电子产品的寿命服从这一指数分布，
其它分布下文再叙；
第二节
可靠性测试
可靠性测试应该在可靠性设计之后，
但目前我国的可靠性工作主 要还是在测试阶段，
这里将
测试放在前面（目前大部分公司都会忽略最初的可靠性设计，比如我 们公司，设计的时候，
从来都没有考虑过可靠性，开发部的兄弟们不要拿砖头仍我
……
这是实话，只有在测试出现
失效后才开始考虑设计上的更改）
。
为了测得产 品的可靠度（也就是为了测出产品的
MTBF
）
，我们需要拿出一定的样品，做较长时间的运行测试，找出每个样品的失效时间，根据第一节的公式计算出
MTBF
，
当然样品
数量越多，测试结果就越准确。但是，这样的理想测试实际上是不可能的，因为对这种测试< br>而言，
要等到最后一个样品出现故障
――
需要的测试时间长得无法想象，
要所有样品都出现
故障
——
需要的成本高得无法想象。
为了测试 可靠性，这里介绍：加速测试（也就增加应力
*
）
，使缺陷迅速显现；经过大量专家、长时间的统计，找到了一些增加应力的方法，转化成一些测试的项目。如果产品经过这
些项目的 测试，
依然没有明显的缺陷，
就说明产品的可靠性至少可以达到某一水平，
经过换算可以计算出
MTBF
（因产品能通过这些测试，并无明显缺陷出现，
说明未达到 产品的极限
能力，所以此时对应的
MTBF
是产品的最小值）
。其它计算方法 见下文。
（
*
应力：就是指外
界各种环境对产品的破坏力，
如产品在
85
℃下工作受到的应力比在
25
℃下工作受到的应力
大；在高应力 下工作，产品失效的可能性就大大增加了）
；
一、环境测试
产品 在使用过程中，有不同的使用环境（有些安装在室外、有些随身携带、有些装有船上等
等）
，会 受到不同环境的应力（有些受到风吹雨湿、有些受到振动与跌落、有些受到盐雾蚀
侵等等）
；为 了确认产品能在这些环境下正常工作，国标、行标都要求产品在环境方法模拟
一些测试项目，这些测试项 目包括：
1
高温测试（高温运行、高温贮存）
；
2
低温测试（低温运行、低温贮存）
；
3
高低温交变测试（温度循环测试、热冲击测试）
；
4
高温高湿测试（湿热贮存、湿热循环）
；
5
机械振动测试（随机振动测试、扫频振动测试）
；
6
汽车运输测试（模拟运输测试、碰撞测试）
；
7
机械冲击测试；
8
开关电测试；
9
电源拉偏测试；
10
冷启动测试；
11
盐雾测试；
12
淋雨测试；
13
尘砂测试；
上述环境试验的相关国家标准如下（部分试验可能没有相 关国标，或者是我还没有找到）
：
1
、
低温试验
按
GB/T 2423.1
—
89
《电工电子产品环境试验
第二部分：试验方法
低温试验》
；
GB/T 2423.22
—
87
《
电工电子产品环境试验
第二部分：
试验方法
温度变化试验方法》
进行低温试验及温度变化试验。
温度范围：
-70
℃～
10
℃。
2
、
高温试验
按
GB/T 2423.2
—
89
《电工电子产品环境试验
第二部分：试验方法
高温试验》
；
GB/T 2423.22
—
87
《
电工电子产品环境试验
第二部分：
试验方法
温度变化试验方法》
进行高温试验及温度变化试验。
温度范围：
10
℃～
210
℃
3
、
湿热试验
按
GB/T 2423.3
—
93
《电工电子产品环境试验
第二部分：试验方法
恒定湿热试验》
；
GB/T2423.4
—
93
《电工电子产品环境试验
第二部分：试验方法
交变湿热试验》
进行恒定湿热试验及交变湿热试验。
湿度范围：
30%RH
～
100%RH
4
、
霉菌试验
按
GB/T 2423.16
—
90
《电工电子产品环境试验
第二部分：试验方法
长霉试验》进行
霉菌试验。
5
、
盐雾试验
按
GB/T 2423.17
—
93
《电工电子产品环境试验
第二部分：试验方法
盐雾试验》进行
盐雾试验。
6
、
低气压试验
按
GB/T 2423.21
—
92
《电工电子产品环境试验
第二部分：试验方法
低气压试验》
；
GB/T2423.25
—
92
《电工电子产品环境试验
第二部分：
试验方法
低温
/
低气压试验》
；
GB/T2423.26
—
92
《电工电子产品
环境试验
第二部分：
试验方法
高温
/
低气压试验》
；
进
行
低
气
压
试
验
，
高
、
低
温
/
低
气
压
试
验
。
试
验
范
围
：
-70
℃
～
100
℃
0
～
760mmHg
20%
～
95%RH
。
7
、
振动试验
按
GB/T 2423.10
—
95
《电工电子产品环境试验
第二部分：试验方法
振动试验》进行
振动试验。
频率范围
（机械振动台）
：
5
～
60Hz
（定频振动
5
～
80Hz
）
，
最大位移振幅
3.5mm
（满 载）
。
频率范围（电磁振动台）
：
5
～
3000Hz
，最大位移
25mmP-P
。
8
、
冲击试验
按
GB/T
2423.5
—
95
《电工电子产品环境试验
第二部分：试验方法
冲击试验》进行
冲击试验。冲击加速度范围：
（
50
～
1500
）
m/s2
。
9
、
碰撞试验
按
GB/T
2423.6
—
95
《电工电子产品环境试验
第二部分：试验方法
碰撞试验》进行
碰撞试验。
10
、
跌落试验
按
GB/T 2423.7
—
95
《
电工电子产品环境试验
第二部分：
试验方法
倾跌与翻到试验》
；
GB/T2423.8
—
95
《电工电子产品环境试验
第二部分：试验方法
自由跌落试验》进行
跌落试验。
说明：上面
13
项比较全面地概括了产品在实现使用过程中碰到的外界环境；实际测试时，< br>因为各产品本身属性的相差较远、
使用环境相差也很大，
各公司可以根据产品的特点，< br>适当
选取、增加一些项目来测试（此产品对应的国
/
行标中要求的必测试项目， 当然是必须测试
的）
；也可以根据产品特定的使用环境与使用方法，自行设计一些新测试项目， 以验证产品
是否能长期工作。
测试条件：
不同的产品测试条件不一样；就拿高温测试来说，
有些产品要求做高温贮存测试，
有些要求做高温运行测试，
有 些产品的高温用
85
℃做测试，
有些产品的高温是用
65
℃做测试。但是，宗旨只有一个，那就是至少满足国
/
行标。要测试一种产品的可靠性，找到这种
产品的国
/
行标是必需的，
按照国
/
行标的要求和指引找出 必须的测试项目与各项目的测试方
法，从而进行环境测试；
同一种产品，
在 不同的阶段，
测试条件也不一样；
一般而言，
产品会经过研发、
小批量试产、
批量生产三个不同的阶段。
在研发阶段，
测试条件最严
（应力最大）
、
测试延续的时候最短；
小批量试产阶段，测试应力适中、测试时间适中；批量生产阶段，测试 应力最小、测试时间
较短；三个阶段的主要差别见下表：
阶段
实验目的
实验特点
实验要求
研发
发现设计缺陷，扩大设计余量
高应力、短时间
无故障
中试
考察产品是否达到基本的可靠性水平
中应力、中长时间
无明显
故障
批量生产
生产工艺条件的稳定性
低应力、短时间
有条件的允许故障
发生
鉴定
鉴定产品的可靠性、计算产品的
MTBF
低应力、长时间
无特别
要求
加速环境试验技术
传统的环境试验是基于真 实环境模拟的试验方法，
称为环境模拟试验。
这种试验方法的特点
是：模拟真实环境， 加上设计裕度，确保试验过关。其缺陷在于试验的效率不高，并且试验
的资源耗费巨大。
加速环境试验
AET(Accelerated Environmental Testin g)
是一项新兴的可靠性试验技术。
该技术突破了传统可靠性试验的技术思路，
将激发 的试验机制引入到可靠性试验，
可以大大
缩短试验时间，
提高试验效率，
降低 试验耗损。
加速环境试验技术领域的研究与应用推广对
可靠性工程的发展具有重要的现实意义。
加速环境试验
激发试验
(Stimulation)
通过施加激发应力、环境快速检测来清除产品的潜在缺陷。试验所
施加的应力并不模拟真实环境 ，而以提高激发效率为目标。
加速环境试验是一种激发试验，
它通过强化的应力环境来进行可靠 性试验。
加速环境试验的
加速水平通常用加速因子来表示。
加速因子定义为设备在自然 服役环境下的寿命与在加速环
境下的寿命之比。
施加的应力可以是温度、振动、压力 和湿度
(
即所谓
“
四综合
”)
及其他应力，应力的组合亦是
有些场合更为有效的激发方式。
高温变率的温度循环和宽带随机振动是公认最有效的激发应力形式。加速环境试验有
2
种基本类型：加速寿命试验
(Accelerated Life Testing)
、可靠
性强化试验
(Reliability Enhancement Testing)
。
可靠性强化试验
(RET)
用以暴露与产品设计有关的早期失效故障，
但同时，
也用于确定产品
在有效寿 命期内抗随机故障的强度。
加速寿命试验的目的是找出产品是如何发生、
何时发生、
为 何发生磨耗失效的。下面分别对
2
种基本类型进行简单阐述。
1
、
加速寿命试验
(ALT)
加速寿命试验只对元器件、
材 料和工艺方法进行，
用于确定元器件、
材料及生产工艺的寿命。
其目的不是暴露缺陷， 而是识别及量化在使用寿命末期导致产品损耗的失效及其失效机理。
有时产品的寿命很长，为了给出产品 的寿命期，加速寿命试验必须进行足够长的时间。
加速寿命试验是基于如下假设：
即 受试品在短时间、
高应力作用下表现出的特性与产品在长
时间、低应力作用下表现出来的特性是 一致的。为了缩短试验时间，采用加速应力，即所谓
高加速寿命试验
(HALT)
。< br>
加速寿命试验提供了产品预期磨损机理的有价值数据，
这在当今的市场上是很关键的，
因为
越来越多的消费者对其购买的产品提出了使用寿命要求。
估计使用寿命仅仅是加速 寿命试验
的用处之一。
它能使设计者和生产者对产品有更全面的了解，
识别出关键的元 器件、
材料和
工艺，
并根据需要进行改进及控制。
另外试验得出的数据使生产 厂商和消费者对产品有充分
的信心。
加速寿命试验的对象是抽样产品。
2
、可靠性强化试验
(RET)
可靠性强化试验有许多名称和形式，如步进应力试验、应力寿命试验
(STRIEF )
、高加速寿
命试验
(HALT)
等。
RET
的目的是通过 系统地施加逐渐增大的环境应力和工作应力，来激发
故障和暴露设计中的薄弱环节，从而评价产品设计的 可靠性。因此，
RET
应该在产品设计
和发展周期中最初的阶段实施，以便于修改设计 。
国外可靠性的有关研究人员在
80
年代初就注意到由于设计潜在缺陷 的残留量较大，
给可靠
性的提高提供了可观的空间，
另外价格和研制周期问题也是当今 市场竞争的焦点。
研究证明，
RET
不失为解决这个问题的最好方法之一。它获得的可 靠性比传统的方法高得多，更为重
要的是，
它在短时间内就可获得早期可靠性，
无须像 传统方法那样需要长时间的可靠性增长
(TAAF)
，从而降低了成本。
R ET
的目的是要引起失效，因此它是破坏性试验，试样数量尽可能少。进行
RET
的理 想时
间是在设计周期的末期，此时设计、材料、元器件和工艺等都准备就绪，而生产尚未开始。
通常
RET
的做法是施加预定的环境应力和工作应力
(
单独加、顺序加或同时 加
)
，从小量级
开始，然后逐步增加直到出现以下
3
种情况：
全部试样失效；
应力值大大超出服役期望值；
出现非相关 失效。
（非相关失效是指服役中不可能出现的失效模式）
可靠性强化试验也是针对少量抽样产品进行的。
3
、其它类型加速环境试验
可靠性试验还包括可靠性统计试验，
即 可靠性鉴定试验和可靠性验收试验。
基于加速环境的
可靠性统计试验
(
即加速 可靠性鉴定试验和加速可靠性验收试验
)
是加速环境试验亟待解决
的一个问题。
该问题的核心是通过高量级的加速环境试验数据去评估试样在低量级的服役环
境中的可靠性水平。在产 品的全寿命周期管理中，它们的功能在一定条件下可以由前述
2
种加速环境试验来实现。
4
、加速环境试验在产品全寿命周期管理中的应用
< br>在产品的设计、研制、生产和使用直至寿命末期整个寿命周期内，其可靠性的设计、改
进、
评估都离不开环境试验手段，
而加速环境试验在产品的设计、
研制和生产中是实现产品
的可靠性增长和确定、评估产品可靠性水平的重要手段。
根据市场需求和用户的要求确定产 品之后，
就可初步设计好产品雏形。
此时一般需要对元器
件和原材料进行选择，
选择代表试样进行加速寿命试验，
从而确定所选择的元器件和原材料。
产品设计完成并制造试 样后就可以进行可靠性强化试验
(RET)
，
以实现可靠性增长。
这将是一个逐步清除设计上的薄弱环节的过程，同时，可以对材料和工艺方法进行加速寿命试验，
为产品的 正式生产奠定基础。
这是一个反复的过程，
即是一个试验
——
分析改进
——
试验的
循环过程。
为了确定产品的有效寿命，
需要对产品的抽样进行加 速寿命试验
(ALT
或
HALT)
，
同时加速寿命试验还将为
ESS
提供必要的有关产品的数据。在清除了设计上的缺陷及薄弱
环节之后，产品可以正式批 量生产。环境应力筛选方案可以根据
ALT(
或
HALT)
确定的极限
来确定。
以最为有效的温度循环和宽带随机振动为例，
两端的温度应该比工作极限约低
20%
，
用在生产中的
ESS
振动量级应该约为振动破坏极限的
5 0%
。在确定了试验剖面后，便应
该对几个
(
一般至少
3
个
)
试样进行筛选方案的验证
(POS)
，
以证实筛选既不造成缺陷，
又不
消耗掉很多有效寿命。
通过筛选的产品可以出厂，
没有通过筛选的产品在经过纠正后同样可以出厂，
因为筛选并没
有过多地降低产品的有效寿命， 只是检测到了在制造过程中引入的缺陷。
应该指出的是，
何时进行何种试验并没有严格的界线，
如环境应力筛选可能会在可靠性强化
试验中进行，
不过此时所进行的环境应力筛选目的 是对试样进行筛选、
老炼、
排除产品试样
的早期故障，
使其故障率趋于稳定，
而不让早期故障在可靠性强化试验中暴露，
造成不必要
的浪费。另外，并不是所有的加 速环境试验都是必需的，如可靠性强化试验所提供的信息，
在承制方及订购方的共同认可下，
是 可以完成加速可靠性鉴定试验的功能的，
而环境应力筛
选
(
或高加速应力筛选
)
亦能实现加速可靠性验收试验的要求。
产品在使用过程中所获得的数据对 于产品的可靠性增长也是相当有用的。
同样的产品在不同
的环境条件下使用，
可能会表 现为不同的可靠性量值，
故产品的可靠性必须在真实的使用环
境中或者在模拟的真实环境条件下 验证，
才能获得准确的可靠性数据。
因此，
应该重视在使
用中反馈的信息，< br>与以前的试验进行分析比较，
对于改进试验方法、
进一步提高产品的可靠
性都有 重要的意义。
总之，
可靠性管理是贯穿于产品全寿命周期的一项工程，
也是 增强产品的市场竞争力的保证。
加速环境试验已应用于通讯、电子、电脑、能源、汽车等工业 部门，并且在航空、航天、军
工方面的应用也得到了迅速的发展。据报道，惠普、福特、波音等国际知名 企业已相继采用
可靠性强化试验技术进行新产品研制的可靠性增长试验，
并由此获得高可靠性，
缩短产品研
制周期，
取得了明显的经济效益。
我国有关研究机构也对此进行了 研究，
加速环境试验将成
为可靠性试验的补充和发展。
环境测试一般偏重于 产品对外部条件适应能力的测试，如温度，湿度，电磁环境等。而其本
身的工作状况不会变化，如电流、 电压、机械负载等。
狭义的可靠性测试一般偏重于产品本身的性能 ，如在大电流或机械过载的条件下的性能
稳定性，而其工作环境则保持在正常使用条件下。
广义的可靠性测试也可包括环境测试。
二、
EMC
测试
随着电子产品越来越多地采用低功耗、高速度、高集成度的
LSI
电路，使得这些系统 比以
往任何时候更容易受到电磁干扰的威胁。
而与此同时，
大功率设备及移动通讯和无 线寻呼的
广泛应用等，
又大大增加了电磁骚扰的发生源，
因此我们应提高产品本身抗干 扰能力，
即要
求产品必须具备在一定的电磁环境下能正常工作的能力。某些产品在
EM C
方面的测试是国
家强制要求进行的。通常状况下，
EMC
需要测试如下项目 ：
传导发射；
辐射发射；
静电抗扰性测试；
电快速脉冲串抗扰性测试；
浪涌抗扰性测试；
射频辐射抗扰性；
传导抗扰性：
电源跌落抗扰性；
工频磁场抗扰性；
电力线接触；
电力线感应；
三、其它测试
环境测试和
EMC
测试基本上包括了通常状况下所有 的测试；这里再列举一些测试项目，可
以根据情况适当选用：
1
、
外观测试；
附着力测试；
耐磨性测试；
耐醇性测试；
硬度测试；
耐手汗测试；
耐化妆品测试；
2
、
寿命测试；
某一器件中活动部件的活动次数；
某一配件（如电视的摇控器）的使用寿命；
两个器件拨插联结的拨插次数；
3
、
软件测试；
基本性能测试；
兼容性；
边界测试；
竞争测试；
压迫测试；
异常条件测试；
上述 测试中，对于可以找到国
/
行标的产品，按国
/
行标的要求执行，对于找不到 国
/
行标的
产品，就只能做对比测试
*
了；
*
对比 测试就是用至少两种产品在同一状况下做测试，然后
测量各产品的性能，找出一系列数据，判定被测产品 的那一种更好；
四、测试条件
说明：对某一具体产品做测试时，所有的测 试条件必须以对应的国标、行标为准。没有国
/
行标时，
应该根据实现的使用情况选定 测试条件，
下面的测试条件是由中兴公司的大虾提供
（非常感谢这位不知道姓名的老兄）
，
主要是用于测试
CDMA
手机，
在此仅作其他产品的参
考使用。
1.
高温贮存
高温测试的温度
TH
必须高于
Tmax
（
Tmax
指产品技术条件规定的高温工作温度）
。研制< br>测试时温度最高
(
一般取
Tmax+20
℃
)
、小批量试产测试时温度次之
(
一般取
Tmax+15
℃
)
、
例行测试最低
(
一般取
Tmax+10
℃
)
。
2.
低温贮存
低温测试的温度
TL
必须低于 产品技术条件规定的低温工作温度。研制测试最低，转产测试
次之，例行测试最高；通常状况下三个阶段 的
TL
都取－
40
℃。
3.
温度循环应力
高温保持温度同高温测试温度；低温保持温度同低温测试温度。
温变率大于
1
℃
/min,
但应小于
5
℃
/min
。
循环次数大于
2
次（研制测试）或
8
次（转产测试）
。
温度保持时间大于
0.5
小时（对无外壳单板）或
2
小时（对 整机）
。
4.
高温高湿应力
测试温度为产品的高温 工作温度加
5
℃。湿度为
90%±
3%
；测试时间为
24< br>小时。
5.
随机振动应力
最高频率大于
500Hz.
最大功率谱密度为
0.02(
对单机< br>)
∽
0.04
（对单板）
g2/Hz.
测试方向为
X
，
Y
，
Z
，每方向
30min.
但如果抗振动性 能较差的方向能通过振动测试，则其
它方向可以免作。移动产品带电振动。
6.
扫频振动的应力
频率范围
10-55Hz
；恒定振幅
0.35mm.
扫频速率每分钟
1
个倍频程。
测试方向
X
、Y
、
Z
，每方向
25
分钟。但如果抗振动性能较差的方向能通过 振动测试，则其
它方向可以免作。移动产品带电振动。
7.
冲击振动的应力
冲击波型半正弦，脉冲宽度
11ms.
冲击强 度
30g
；冲击方向
X
、
Y
、
Z
，每方向 正负
3
次。
如果抗冲击能力较差的方向能够通过冲击测试，则其它方向的冲击测试可以免做。
8.
开关电应力
在高温，低温和湿热条件下各开关电
3
次以上，在整个测试过程中开关电
10
次以上。
9.
电源拉偏应力
在常规条件下做电源拉偏测试。
一次电源（如交流
220V
和直流
-48V
）要求拉偏
20%
，至少
10%
。
二次电源（如直流
5V
）拉偏
10%
， 至少
5%
。
将市电转换成产品使用的高压直流电的
AC/DC设备为一次电源，
将一次电源转换成单板使
用的低压直流电的
DC/DC
设备为二次电源。
10.
冷启动应力
将产品关电，在产品低温测 试温度下
“
冷浸
”0.5
（对单板）∽
2
小时（对机柜式产 品）
，然后
开电，产品应能正常工作。
将以上过程重复
100
次以上。
11.
盐雾应力
盐溶液为浓度
5%
的
NaCl
溶液。连续盐雾测试的时间为
24
小时。
交变盐雾测试的时间为：盐雾
2
小时，
40< br>℃
90%
湿热
22
小时，重复
3
个周期。
盐雾测试温度为
35±
2
℃。
12.
模拟汽车运输的应力
按实际发货的要求包装和装载。用载重汽车在 三级公路上以
20-40
公里时速跑
200
公里，
或在
J3 00
模拟汽车运输台上振动
90min.
13.
淋雨测试的应力
将产品按实际使用的状态放置，上电工作，功能正常。
用花洒喷头对产品喷水，流量 约为
10L/min
。喷头距产品表面约半米，对产品表面各处均
匀喷水（底面除外）
。
喷头中心的出水方向与水平方向的夹角大于
30
度。
喷水时间根据产品体积大小，分别选取
5
分钟、
10
分钟、
20
分钟。
喷水后产品功能正常。
14.
附着力测试
用锋利刀片
（刀锋角度为
15°
～
30°
）
在测试样本表面划
10×
10
个
1m m×
1mm
小网格，
每一条划线应深及油漆的底层；用毛刷将测试区域的碎 片刷干净；用粘附力
350
～
400g/cm2
的胶带（
3M600
号胶纸或等同）
牢牢粘住被测试小网格，并用橡皮擦用力擦
拭胶带，
以加大胶带与被测区域的接触面积及力度；
用手抓住胶带一端，
在垂直方向
（
90°
）
迅速扯下胶纸，同一位置进行
2
次相同测试；
结果判定：
要求附着力
≥4B
时为合格。
5B
－划线边缘光滑，在划线的边缘及交叉点处均无油漆脱落；
4B－在划线的交叉点处有小片的油漆脱落，且脱落总面积小于
5
％；
3B
－在划线的边缘及交叉点处有小片的油漆脱落，且脱落总面积在
5
％～
15< br>％之间；
2B
－在划线的边缘及交叉点处有成片的油漆脱落，且脱落总面积在
15
％～
35
％之间；
1B
－在划线的边缘及交 叉点处有成片的油漆脱落，且脱落总面积在
35
％～
65
％之间；
0B
－在划线的边缘及交叉点处有成片的油漆脱落，且脱落总面积大于
65
％ 。
15.
耐磨性测试
用专用的日本砂质橡皮
(
橡皮型号：
LER902K)
，施加
500g
的载荷，以
40
～
60
次
/
分钟的
速度，以
20mm
左右的行程 ，在样本表面来回磨擦
300
个循环。
结果判定：测试完成后以油漆不透底时为合格。
注
:
如果采用的是
UV
漆，用方法一测试要求达
300
个循环，用方法二测试要求达
5 00
个
循环。
16.
耐醇性测试
用纯棉布蘸满 无水酒精（浓度
≥99.5
％）
，包在专用的
500g
砝码头上（包 上棉布后测试头
的面积约为
1cm2
）
，以
40
～
60
次
/
分钟的速度
,20 mm
左右的行程
,
在样本表面来回擦
拭
200
个循环。
结果判定
:
测试完成后以油漆不透底时为合格。
17.
硬度测试
用
2H
铅笔（三菱牌）
，将笔芯削成圆柱形并在
400
目砂纸上磨平后 ，装在专用的铅笔硬度
测试仪上
(
施加在笔尖上的载荷为
1Kg
， 铅笔与水平面的夹角为
45°
)
，推动铅笔向前滑动
约
5mm
长，共划
5
条，再用橡皮擦将铅笔痕擦拭干净。
结果判定：检查产品表面有无划痕，当有
1
条以下时为合格。
注：如果采用的是
UV
漆，硬度要求达
3H
以上。
18.
耐化妆品测试
先用棉布将产品表面擦拭干净，将凡士林护手霜（或< br>SPF8
的防晒霜）涂在产品表面上后，
将产品放在恒温箱内
（温度设定在60
℃
±
2
℃
,
湿度设定在为
90%±
2%
）
,
保持
48h
后将
产品取出，用棉布将化妆品 擦拭干净。检查产品外观，并测试油漆的附着力、耐磨性。
结果判定：产品表面无异常
,
附着力和耐磨性测试合格。
19.
耐手汗测试
将汗液浸泡后的无纺布贴在产品表面上并用塑料袋密封好 ，在常温环境下放置
48h
后，将
产品表面的汗液擦拭干净，检查油漆的外观，并测试 油漆的附着力、耐磨性。
结果判定：产品表面无异常，附着力和耐磨性测试合格。
注：汗液的成份为氨水
1.07%
，氯化钠
0.48%
，水
98.45%
。
20.
温度冲击测试
将样品放入温度冲击测试箱中；先在
-40< br>℃
±
2
℃的低温环境下保持
1h
，在
1min内将温
度切换到
+85
℃
±
2
℃的高温环境下并保持< br>1h
，共做
24
个循环（
48
h
）
。测 试完成后，
检查产品的外观，并测试油漆的附着力、耐磨性。
结果判定：产品表面无异常，附着力和耐磨性测试合格。
补：三类测试的差别
可靠性试验则是提高产品可靠性的重要工作项目和手段，
典型的可靠性试验有三类：
A.
可靠
性增长试验；
B.
可靠性鉴定试验；
C.
例行试验。
三类主要差别如下：
可靠性增长试验
可靠性鉴定试验
例行试验
试验目的
在研制过程中模拟实际的或加速的使用条件进行试验，使产品存在的设计（包括电路设计、结构设计和工艺设计）缺陷变为硬故障而充分暴露，对故障进行分析、采
取纠正措 施，
根除故障产生的原因或降低故障率到可以接受的值，
使产品的固有可靠性得到
增长
验证产品的设计能否在规定的环境条件下满足规定 的性能及可靠性要求。试验
结果作为判断设备能否定型的依据。适用于设计定型的鉴定
对产品各项指标进行全
面检验，
以评定产品质 量和可靠性是否全部符合标准和达到设计要求。
对于批量生产的产品
检验其质量稳定性和一致性 。
适用于生产定型、
批量生产后的一定周期和在产品设计、
工艺、
材料有较大 变动后的检验。
试验条件①电应力
根据输入交流电源电压和输入直流电源电压的允许变化范围，部
分时间在设计的标称输入电压下工作 ，
部分时间在最高输入电压下工作，
部分时间在最低输
入电压下工作。例如：程控用户 交换机应在
AC220V
，
DC-48V
、
DC-40V
～
-57V
范围内
正常完成接续
同可靠性增长试验
除电源电压拉偏试验外 ，
在标称输入电压下
工作。电源拉偏试验根据不同的产品参考有关标准在最高、最低电压下工作
试验条件②热应力
所施加的应 力强度可略高于使用时的应力强度，以不引起新的故
障机理为限。
如温度循环一般可以将略高于 产品高温温度、
略低于产品低温温度作为温度循
环的上、下限温度，温度变化率可取
5
℃
/min
或
10
℃
/min
。循环周期时间根据 温度变化
率而定
将产品工作高温温度作为试验温度
按产品 标准的工作高、
低温温度进
行各种功能和指标的检验。按产品标准的储运高、低温温度进行储运 试验。
③工作模式试验条件
模 拟在规定条件下的各种工作模式。工作模式指的是：连续工
作，断续工作，高温启动，低温启动，全负荷 工作，轻负荷工作等
模拟在规定条件
下满足全面检测受试产品的功能、性能参数和指标的工作模式
同可靠性鉴定试验
④检测参数试验条件
在试验前、后及过程 中某些规定控制点应检测受试产品的性能
参数。可以检测产品标准中规定的所有参数，也可以只检测某些 主要参数
在试验过
程中全面检测受试产品的功能、性能参数和指标
在试验过程中或试验后检测受试产
品的规定功能、性能参数和指标
⑤试验时间
一般为试验
产
品
的
MTBF
（
θ1< br>最低可接受值）的几倍。试验时间
=
每个产品实际试验时间
×
试验产品 数加速系数
τ
根据统计试验方案确定
按各
种试 验项目的相应标准规定进行。例如：高温、高温储存、低温、低温储存保持时间
2
小
时 ，恒定湿热保持
48
小时等；
⑥试验产品数试验条件
至少
2
个产品
（如果可能）
为了缩短产品实际试验时
间，
只要试验装置允许，
应尽可能增加试验产品数量，
一般至少要
2
个
根据
GB2829
周期检查计数抽样程序及抽样表
（适用于生产 过程稳定性的检查）
和试验装置的具体情况决
定试验产品数量
试验方案或试验项目
可靠性增长方案：< br>可靠性增长应有增长目标值
（
θ0
可接受质量
水平）
，
必须要有可靠性增长模型。
典型的可靠性增长模型有
Duane
模型和
Am saa
模型。
在试验达到终点应该达到或超过规定的可靠性指标
见下（一）
例行试验包括
如下试验项目：①
高温试验②
低温试验③
恒定湿热试验④
运
输（振动）
；
试验合格性
在规范化的试验设备中，
当试验结果达到规定的可靠性指标，
认为合格。
若增长试验结束时未达到规定的可靠性指标，则作为不合格处理
按选择的统计试验
方案规定的接收或拒收判据作为产品是否合格的依据
抽样方案在
GB 2829
选择。
产品质量以不 合格数表示。
产品质量等级的最终判定按检测项目所达到的最低质量等级确定。
（即
B
类不合格数达到的质量等级和
C
类不合格数达到的质量等级两者中取较低者）
失效判据
见下
（二）
同可靠性增长试验
对受试产品进行试验和检查，
根据每一项试验的结果和检查结果确定是否有
B
类不合格或
C
类不合格，分别累计所有试
验和检查的
B
类不合格和
C
类不合格即为受试产品的
B
类不合格数和
C
类 不合格数
（一）
：可
靠
性
鉴
定
试
验
①
试验方案的种类有两种：
a
定时截尾试验方案
< br>根据已知的
0
（可接受质量水平）
，
1
（最低可接受值），
（生产方风险）
，
（使用方风险）
（或
鉴别比
d）
，查表可得具体的试验方案，包括：需要的试验时间（以
1
为单位）
、 接收判决数
和拒收判决数。
试验时间
=
受试产品累计试验时间之和
×
加速系数
τ
。
采用这种试验方案时，
试验到需要的试验时间，
按规定的试验方案做出接收或拒收判决。
或者若试验虽未达到规定
的试验时间，但失效数已大 于或等于标准中规定的拒收判决数时，亦可停止试验。
b
截尾序贯试验方案
根据已知的
0
，
1
，鉴别比< br>d
，查表可得具体的试验方案，再根据已进行的累计试验时间和
累计失效数确定是接收、 拒收还是继续试验。
②
试验方案的选择
a
当需要预先知道准确的总试验时间和试验费用时，选用定时截尾试验方案。
b
对于质量较好或质量较差的产品时，选用截尾序贯试验方案。
c
如果需要短时间内做出判断，并且可承担较高的风险时，选用高风险试
验方案
（
==30%
）
。
③
用试验观察数据估计平均故障间隔时间
MTBF
a
区间估计 的置信度：
选取
1-
2β
作为双边置信区间的置信度，
选取
1-
β
作为单边置信区
间的置信度。
b
采 用定时截尾方案接收时对
MTBF
的估计：
MTBF
的观测值
θ=< br>试验时间
/
失效数
根据总失效数及规定的置信度，
查表读 出下限因子和上限因子，
用下限因子和上限因子分别
乘观测值
θ
，得
MTBF
的下限值
θL
和上限值
θU
。非定时截尾接收方案，
MTBF
的观测值
同上式，上、下限因子查有关国
/
军标。
（二）
：可
靠
性
增
长
试
验
①
在产品标准中 应该对每个被测参数规定可接收的性能范围。
若任一参数超出这种范围时，
应称作一次失效。< br>如果不只是一个参数偏离了规定范围，
而且能证明不是同一原因使这些参
数超出规定范围 时，
每一种参数的偏离都应算作产品的一次失效。
如果参数偏离规定范围是
同一原因造 成的，只记作产品的一次失效。
②
出现两种或多种独立失效的情况下，每一种失效情况都应认作受试产品的一次失效。
③
由于元器件时好时坏，或因虚焊、漏焊、短路、开路、接触不良等造成的产品故障 ，均
记入失效数内。
④
产品在一个有限时间内停止工作，接着又 在没有任何外界激励的情况下恢复工作，这叫
间歇失效，应记作受试产品的一次失效。
⑤
已经证实是未按规定的条件使用所引起的故障、
仅属某项将不采用的设计 所引起的故障、
以及外加应力超过规定值所引起的故障叫
“
非关联故障
”，
否则叫
“
关联故障
”
，
“
非关联 故障
”
不记入受试产品失效数内。但应记录并采取措施以防止再度发生。
⑥
由于另一个组成部分失效而引起的失效，称作从属失效，不记入产品失效数内。
经过 各种测试，
若发现产品失效，
就应该采取相应的措施，
有些时候只需要更换一个器件即
可，
有些时候只需要调整一个器件的输出即可，
但有些时候却要更改设计才能避免一个 缺陷。
当增加一个器件受到成本和产品大小的限制时，
也会考虑到更改设计
（如当某一 器件发热导
致产品时，可以增加一个风扇，当产品内部空间不允许这样做时，就要考虑更改设计了）；
下一节将介绍，在设计时常用的方法，以增强产品性能、增长产品可靠性。
第三节
可靠性增长
假设对某一产品
/
系统要求 的可靠性为：
MTBF
大于
2000H
，
那么在对此系统立项时，< br>MTBF
应该设立怎么样的目标值？如何达到这一目标值，这就关系到可靠性预计和分配。
开展可靠性预计和分配工作，是确保设计、生产
“
好
”
产品的指 导性和基础性工作。首先将产
品可靠性指标自上而下逐级地分配到产品的各个层次，
借此落实相 应层次的可靠性要求，
并
使整个与各部分之间的可靠性相互协调。尽量做到既避免出现薄弱环节 又避免局部
“
质量过
剩
”
而带来浪费。可靠性预计则是自下到上地预 计产品各层次的可靠性参数，判断各层次设
计是否满足分配的可靠性指标。
只有各层次的可靠性 分别达到分配的要求，
才能保证产品可
靠性指标得以实现。
对未达到分配指标要求的设 计，
则能发现其可靠性薄弱环节、
设计上的
隐患及提供选择纠正措施的指南，
并依此改进设计直到满足指标要求为止。
在产品设计阶段
就应该
“
设计进”
规定的可靠性指标，
也就是必须通过开展可靠性预计和分配工作尽早来落实
产品 的可靠性指标，而不是靠产品既成之后的抽样统计试验结果。
一、
MTBF
的设计目标值
为了使产品满足使用要求，也就是为了 使产品的
MTBF
达到一定的最基本的要求，我们应
该在从设计阶段就开始考虑这个要 求；很显然，如果要求产品在使用时
MTBF
为
200H
，
那产品在 设计的
MTBF
就应该比
200H
大，才有把握保证产品的
MTBF
满足这一要求。使