井 勇

身份證號(hào)：341124198807230010

電子設(shè)備的可靠性研究

井 勇

身份證號(hào)：341124198807230010

可靠性是電子設(shè)備最重要的性能，如果可靠性無法保證，其電子設(shè)備的其他方面功能也無法正常應(yīng)用。電子設(shè)備發(fā)揮作用的前提是具備一定的可靠性，也即在相應(yīng)的運(yùn)用場所以及規(guī)定的時(shí)間內(nèi)能夠正常運(yùn)行，以達(dá)到正常使用的目的。因此，電子設(shè)備的可靠性提升是一個(gè)極其重要且具備極大挑戰(zhàn)的工作，對(duì)未來的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技進(jìn)步起到了至關(guān)重要的意義。基于此，文章就電子設(shè)備的可靠性進(jìn)行相關(guān)的分析。

電子設(shè)備；可靠性；措施

1.可靠性設(shè)計(jì)的意義

可靠性貫穿于電子設(shè)備的整個(gè)壽命周期，從設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造到安裝、使用、維護(hù)的各階段都有一個(gè)可靠性問題。但首先要抓好可靠性設(shè)計(jì)，設(shè)備可靠性的定量指標(biāo)應(yīng)該在設(shè)計(jì)過程就得到落實(shí)，為設(shè)備的固有可靠性奠定良好的基礎(chǔ)。反之，一個(gè)忽視可靠性設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，必然是“先天不足、后患無窮”，在使用過程中大部分會(huì)暴露出一系列不可靠問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，由于設(shè)計(jì)不當(dāng)而影響設(shè)備可靠性的程度占各種不可靠因素的首位。所以，我們必須扭轉(zhuǎn)只搞性能指標(biāo)設(shè)計(jì)，忽視可靠性設(shè)計(jì)的傾向，在產(chǎn)品研制、設(shè)計(jì)階段，認(rèn)真開展可靠性設(shè)計(jì)，為設(shè)備固有可靠性奠定基礎(chǔ)。

2.某電子設(shè)備可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

2.1 選擇統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)方案的原則

電子設(shè)備的可靠性統(tǒng)計(jì)驗(yàn)證試驗(yàn)設(shè)計(jì)是根據(jù)所選定的試驗(yàn)類型來進(jìn)行的，根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)研究可知對(duì)于電子產(chǎn)品的可靠性分為兩個(gè)環(huán)節(jié)，分別為可靠性的鑒定試驗(yàn)與驗(yàn)收試驗(yàn)。然而，在進(jìn)行可靠性鑒定之前需要對(duì)被檢測對(duì)象的相關(guān)規(guī)范性文件加以分析，以了解相關(guān)技術(shù)參數(shù)，進(jìn)而根據(jù)被檢測對(duì)象在實(shí)際環(huán)境中使用情況以制定被檢測對(duì)象的可靠性實(shí)驗(yàn)的大綱。一般而言，實(shí)驗(yàn)性大綱主要包括以下內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)的目的、實(shí)驗(yàn)的對(duì)象、實(shí)驗(yàn)的數(shù)量、實(shí)驗(yàn)的條件、實(shí)驗(yàn)的環(huán)境等，交由相關(guān)人員審核確定之后即可根據(jù)試驗(yàn)大綱以及實(shí)驗(yàn)的原則以確定最優(yōu)的實(shí)驗(yàn)方案。

2.1.1 定時(shí)截尾試驗(yàn)方案。對(duì)于MTBF值的確定通常需要通過實(shí)驗(yàn)來加以確定，同時(shí)由于實(shí)驗(yàn)涉及到成本與時(shí)間問題，采用截尾試驗(yàn)方案較為實(shí)用，在大多數(shù)電子設(shè)備的可靠性測試中均采用此法。

2.1.2 序貫試驗(yàn)方案。如僅需以預(yù)定的判決風(fēng)險(xiǎn)率(α，β)來對(duì)假設(shè)的MTBF值(θ0，θ1)作出判決，不需要事先確定總試驗(yàn)時(shí)間時(shí)，可選用序貫試驗(yàn)方案。因此，一般電子設(shè)備可靠性驗(yàn)收試驗(yàn)選用此方案。

2.1.3 全數(shù)試驗(yàn)方案。如果設(shè)備較多且需要多臺(tái)加以判決時(shí)，全數(shù)試驗(yàn)方案是最為適宜的方法，但是需要考慮到成本與安全問題。

2.1.4 定數(shù)截尾試驗(yàn)方案。當(dāng)需要事先規(guī)定試驗(yàn)截尾的失效數(shù)，利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)來評(píng)估設(shè)備可靠性的特征量時(shí)，可采用定數(shù)截尾試驗(yàn)方案。由于事先不易估計(jì)所需的試驗(yàn)時(shí)間，所以，實(shí)際的電子設(shè)備對(duì)該方案采用較少。

2.1.5 試驗(yàn)方案的確定。綜合上述分析與實(shí)驗(yàn)方案相關(guān)原則以及實(shí)驗(yàn)對(duì)象也即電子設(shè)備的進(jìn)行可靠性實(shí)驗(yàn)的實(shí)際需求，在該電子設(shè)備的可靠性分析中采用了截尾試驗(yàn)方案。

2.2 環(huán)境條件及應(yīng)力的確定

電子設(shè)備可靠性測試前需確定實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件以及所需施加的應(yīng)力，首先需要綜合該類電子設(shè)備同類產(chǎn)品加以確定，然后結(jié)合相關(guān)系數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)以模擬該電子設(shè)備在實(shí)際場合中運(yùn)用環(huán)境。

2.3 試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)上述參數(shù)、原則、環(huán)境條件、應(yīng)力等相關(guān)方面的確定并進(jìn)行了為其近一個(gè)月的實(shí)驗(yàn)得知該電子設(shè)備的可靠性系數(shù)相對(duì)較高，故障發(fā)生系數(shù)低于2。同時(shí)，在完成可靠性實(shí)驗(yàn)之后即可對(duì)被檢測對(duì)象的性能進(jìn)行了檢查得知，該類電子設(shè)備的可靠性符合產(chǎn)品的相關(guān)規(guī)范。

3.提高可靠性的具體措施

3.1確定電子產(chǎn)品的使用工況，確定研發(fā)方案、戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)、組裝工藝及防護(hù)等級(jí)等信息。

3.2降額設(shè)計(jì)。將電子元器件的工作應(yīng)力適度降低，低于規(guī)定的額定值，從而降低元器件的基本故障率。電子元器件對(duì)電應(yīng)力和溫度應(yīng)力較為敏感，降額設(shè)計(jì)是降低基本故障率的常用手段，在最佳降額范圍內(nèi)，采取I級(jí)、II級(jí)、III級(jí)降額等級(jí)，可實(shí)現(xiàn)可靠性提高和成本控制的最優(yōu)方案。

3.3散熱設(shè)計(jì)。首先，在硬件設(shè)計(jì)上盡可能地提高電能利用率，將發(fā)熱量控制在盡可能小的程度，減少熱阻，降低元器件失效率。采用模塊化布局，將功耗件、發(fā)熱源進(jìn)行最優(yōu)化布局，設(shè)計(jì)合理的散熱通道，將熱能竟可能地快速排出到外部空間，降低元器件基本故障率，提升設(shè)備整體的可靠性。

3.4電磁兼容性設(shè)計(jì)。采用屏蔽手段將干擾限制在可接受的范圍內(nèi)，并限制自身的電磁信號(hào)向外部空間輻射，而影響其他設(shè)備。根據(jù)使用環(huán)境中的干擾源性質(zhì)、強(qiáng)度、頻率等，確定合理的屏蔽手段和屏蔽體，解決電子元器件由于受到電磁干擾而引起的失效或故障率，從而提升整機(jī)運(yùn)行的可靠性。

3.5采用成熟度更高的元器件及組裝工藝，盡量選用標(biāo)準(zhǔn)間，尤其是在易損易耗件的選擇上優(yōu)先采用標(biāo)準(zhǔn)件。

3.6進(jìn)行冗余設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)具備多種手段來實(shí)現(xiàn)同一種功能，尤其在關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)采用此設(shè)計(jì)。如：并聯(lián)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，當(dāng)一個(gè)功能模塊失效時(shí)，并聯(lián)支路的其它功能模塊一樣可以保障系統(tǒng)的正常運(yùn)行，以此來提高系統(tǒng)的工作可靠性。

3.7薄弱環(huán)節(jié)要提高最低可靠度元器件的可靠度，以增強(qiáng)整個(gè)系統(tǒng)或模塊的可靠度。

3.8增設(shè)全方位的保護(hù)功能，如過載保護(hù)、過壓保護(hù)、欠壓保護(hù)等保護(hù)措施，提升產(chǎn)品運(yùn)行可靠性。

3.9進(jìn)行防振、防沖擊的設(shè)計(jì)，以及在包裝、運(yùn)輸、存儲(chǔ)過程中的安全防護(hù)，提升產(chǎn)品可靠性。

綜上所述，可知電子設(shè)備的可靠性設(shè)計(jì)至關(guān)重要，雖然保證其可靠性設(shè)計(jì)的方面有很多，因此需要做好電子元器件的品控把關(guān)、合理設(shè)計(jì)、嚴(yán)格要求是提高電子產(chǎn)品可靠性的重要手段，提高產(chǎn)品的可靠性也就是提高了產(chǎn)品的核心競爭力?？萍歼M(jìn)步的體現(xiàn)就是產(chǎn)品質(zhì)量的升級(jí)及可靠性能的增強(qiáng)。

[1]崔國友,韓小明,曾志紅.船用電子設(shè)備的可靠性設(shè)計(jì)與分析[J].中國修船,2015,28(05)：15-18.

[2]朱永.電子設(shè)備可靠性增長試驗(yàn)方法及應(yīng)用研究[J].電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗(yàn),2015,33(03)：17-22.

[3]黃景德,劉薇.無先驗(yàn)信息的三態(tài)電子設(shè)備可靠性評(píng)定方法[J].電子測量與儀器學(xué)報(bào),2015,29(01)：77-83.