可靠性测试方法在电子产品中的应用分析

钟健思

（贵州省机械电子产品质量监督检验院，贵州贵阳，550016）

可靠性测试方法在电子产品中的应用分析

钟健思

（贵州省机械电子产品质量监督检验院，贵州贵阳，550016）

在我国工业和科学技术实现飞速发展的现阶段，质量检验与可靠性测试技术在各个领域中已经实现了较为广泛的渗透，特别是对于电子产品而言，其在人们的日常生活和工作中的使用频率明显高于其他产品，进而对电子产品的质量提出了越来越高的要求，这也给电子产品可靠性测试工作的开展带来了一定的挑战。因此，要进一步加大对可靠性测试方法在电子产品中的应用课题的研究力度。

可靠性测试方法；电子产品；质量检测；应用

0 前言

在我国社会经济实现不断发展的背景之下，电子产品已经成为人们日常生活中应用频次最高的产品之一，且电子产品的种类越来越多，功能越来越多样和实用，人们在对电子产品产生较高依赖性的同时，对电子产品的质量也予以了高度的重视；而可靠性测试方法对于电子产品质量检验结果会产生直接的影响，其对于电子产品可靠性的确定具有重要的意义。基于此，本文以云模型可靠性测试方法为例，对其在电子产品中的应用进行了分析研究。

1 电子产品可靠性的影响因素

对于电子产品而言，其在贮存、运输、使用的过程中会不可避免的受到一些因素的影响，其中的一些因素是可以确定的，例如电磁条件、机械环境以及热条件等，但是也还有很多因素由于经常发生变化，因而无法实现确定，对于电子产品的可靠性产生了不利的影响，其中影响程度最大的主要包括以下几点。

其一，气候因素。气候因素对于电子产品可靠性的影响主要体现在材料腐蚀、电性能改变和机械变形等方面，常见的气候因素包括气压、湿度、温度、水、风、尘、雾、沙等；例如，在低气压的条件下，空气介电常数就会变小，电子产品的散热就会受到阻碍，电参数进而发生变化，当产品经过长时间的运行后极易出现故障；在高温的条件下，电子产品的材料会发生软化现象，金属部分也会出现氧化或膨胀，较大程度的降低了产品结构的强度；湿度和盐雾等因素会使得电子产品的材料发生腐蚀，进而影响到表面的电阻。

其二，机械因素。常见的因素包括碰撞、冲击、振动、跌落以及离心等；其中，当电子产品受到强大的冲击时可能会突然失效，其结构因受到超荷载的影响发生松动，其机械性能会受到破坏，严重时会出现结构散架的现象；而振动因素主要会影响元器件，易发生结构损伤或引线断裂的问题。

其三，电的因素。主要体现在雷击、闪电、放电、电晕、电场、电平以及磁场等方面。

2 云模型可靠性测试方法的原理

对于电子产品而言，其使用寿命的长短一方面会受到工作条件因素的影响，另一方面还会受到环境温度因素的影响，而电子产品实际的工作情况会随着时间和季节的变化而变化，为了对电子产品的可靠性进行准确的分析，可以借助云模型围绕电子产品中的描述性语言实现更为确切的量化分析，其关键在于对原始数据所组成的云滴予以有效的拟合。

2.1 云参数计算公式

云模型可靠性测试方法的公式为SC=E（Ex，En，He）=（WC，MTTF/MTTFmax）-1。在这一计算公式当中，E表示的是电子产品的工作环境，WC表示的是电子产品在运行条件下的工作环境的量化值，MEEF表示的是工作条件下的电子产品的平均寿命，而MTTFmax则指的是在较为理想的环境条件下，电子产品的最大使用寿命。

2.2 指标近似法

指标近似法所采用的公式为①Ex =（Cmax + Cmin）/2，②En =（Cmax - Cmin）/6，③He = k，其中，常数K的作用是对指标中全部可以确定的因素予以解决，之后结合这些指标对电子产品的适应性参数予以计算，通过计算可以得到环境相似条件下的适应性云参数，根据结果判断出电子产品在理想的环境中工作的最长寿命时间。采取公式和常数的方法能够描述确定工作环境，或者是工作环境变化具有一定规律下的电子产品工作条件模型，其中，WCi 指的是在测试过程当中所关注的第i个工作条件，C是已知的常数，而f（t）则是工作条件发生变化情况下的计算函数。举例来说，当电子产品处于较为理想的工作环境时，可利用WCA=60%或WCT=15℃来表示恒定的温度和稳定的湿度。

2.3 工作条件模型的构建

电子产品工作条件云模型的构建以特定工作环境下的变化条件为依据，当时间发生推移，或者地点发生更换的情况下，工作条件WC会通过WCC前向云发生器产生相对应的条件云，进而为变化条件和语言描绘提供相关的云表达式。

建立电子产品环境适应性云模型是对其可靠性进行分析评价的前提，将电子产品的实际工作条件作为云计算公式的输入条件，通过计算能够明确在特定工作时间之内的电子产品的运行情况，接下来利用MTTF（WC）=MTTFideal（t）×SCIx=wc计算出电子产品在特定环境条件下的工作寿命。

当工作环境条件的变化程度较大的时候，应用云模型可靠性测试方法检验的电子产品质量，主要包括以下三个步骤，云模型的使用和计算的流程如下图所示。首先，将电子产品不同的无障碍工作时间作为依据进行计算，一般情况下，可以结合电子产品说明书中的环境适应性指标来对环境因素的适应性模型予以准确的建立；其次，语言性的描述则以电子产品在实际工作中的数据为依据，对实际工作条件下的电子产品环境适应性模型予以构建；再次，电子产品无故障运作时间以其在特定环境下的可靠程度为依据进行计算。

图1 云模型的使用与计算示意图

3 云模型可靠性测试方法在电子产品中的应用

为了分析云模型可靠性测试方法的效果，特选取在野外环境中工作的一电子产品最为研究对象，应用云模型可靠性测试方法对这一产品的性能质量进行检验。该电子产品在使用的过程中，其可靠性主要会受到环境温度因素的影响，其环境温度的变化对于电子产品的使用性能会产生极大的影响，不同温度下所采集到的电子产品MTTF数据如下表所示。利用上文中介绍的计算方法得出这一电子产品的可靠程度和无故障工作的时间。对电子产品可靠度的分析则按照以上的三个步骤进行。

表1 不同温度下采集的 MTTF 数据

利用指标近似法和公式①Ex =（Cmax + Cmin）/2，②En =（Cmax - Cmin）/6，③He = k，首先，将测量到的数据带入公式当中，能够获得该电子产品的温度适应性云SC = Cloud（7.6，5.1，0.6），其所反映的是MTTF随温度变化的规律，通过计算得出这一电子产品在野外环境中的最佳工作温度为—7.72 ℃，同时也显示了电子产品可工作的温度区间；其次，得到该电子产品在实际工作环境的温度变化模型；再次，利用公式 MTTF （WC）= MTTF ideal（t）×SCIx = wcu与公式 R（t）=exp（-t/MTTF（WC））来计算出该电子产品在不同温度条件下的使用可靠程度，并根据其绘制出变化曲线。

最后，将①环境温度恒定在理想工作温度下的电子产品可靠度曲线，②环境温度变化下的可靠度曲线，③温度变化曲线，这三条曲线在同一坐标轴中画出，可以清楚的发现，温度的变化会对电子产品的平均寿命产生影响；当环境温度的变化幅度较小的时候，电子产品的使用寿命就会相对延长；当环境温度的变化幅度较大的时候，电子产品的使用寿命就会明显缩短，且使用寿命会随着温度变化的越大而降低的越快，这与实际情况是相符合的；以此为依据，应该对该电子产品在夏季和冬季应采取必要的防热和防寒的措施，从而保证电子产品的可靠运行。

4 结束语

电子产品的可靠性，实际上指的是电子产品在特定环境和时间下的运行能够满足设计目标和要求，是衡量电子产品质量的重要指标。对于电子产品而言，其在人们的生活和工作中已经实现了广泛的应用，使用条件也变得越来越复杂，为了减少故障问题的发生率，延长产品的实际使用寿命，需要采取科学合理的方法对电子产品的可靠性进行测试。云模型可靠性测试方法在一定程度上突破了传统测试方法所具有的局限性，在理论和实践层面均具有较高的可操作性，值得实现进一步的推广应用。

[1]王宇，王欣汝，黄进永，刘舜鑫.通用电子产品全寿命周期可靠性分析方法[J].电子产品可靠性与环境试验，2017，（01）：40-44.

[2]骆明珠，陈颖，康锐.基于PoF模型的电子产品可靠性参数计算方法[J].系统工程与电子技术，2014，（04）：795-801.

Application analysis of reliability test method in electronic products

Zhong Jiansi
(Guizhou Institute of quality supervision and inspection of mechanical and electronic products,Guiyang Guizhou, 550016)

In the present stage to achieve the rapid development of industry and science and technology in China, quality inspection and reliability testing technology in various fields have achieved penetration widely, especially for electronic products, in people’s daily life and work in the frequency of use was significantly higher than that of other products, and then put forward more and more high the requirements for the quality of the electronic products, it also brings some challenges to carry out reliability test work of electronic products. Therefore, we should further intensify the research on the application of reliability testing methods in electronic products.

reliability testing method; electronic product; quality inspection