3．1可靠性試驗(yàn)的要素

3．1．1試驗(yàn)條件

可靠性試驗(yàn)的條件既要考慮到受試產(chǎn)品的固有特性，還要考慮到影響受試產(chǎn)品故障出現(xiàn)的其他因素。在選定產(chǎn)品可靠性試驗(yàn)的條件時(shí)，應(yīng)考慮下述內(nèi)容:

      (a)要求或進(jìn)行可靠性試驗(yàn)的基本理由；

      (b)預(yù)期的產(chǎn)品使用條件的變化；

      (c)使用條件中的不同應(yīng)力因素引起產(chǎn)品故障的可能性；

      (d)不同試驗(yàn)條件下需要的試驗(yàn)費(fèi)用；

      (e)可供可靠性試驗(yàn)用的試驗(yàn)設(shè)備；

      (f)可供試驗(yàn)用的時(shí)間；

      (g)預(yù)計(jì)的不同試驗(yàn)條件下的產(chǎn)品可靠性特征值。

如果從安全性要求出發(fā)，產(chǎn)品可靠性不能低于某一水平，則試驗(yàn)條件應(yīng)考慮到給定使用條件下的最嚴(yán)酷情況。

如果為了進(jìn)行維修性的鑒定試驗(yàn)，則試驗(yàn)條件應(yīng)高度接近典型的現(xiàn)場使用條件。

如果進(jìn)行兩種設(shè)備的可靠性對(duì)比試驗(yàn)，則往往用容許范圍內(nèi)接近于極限的應(yīng)力等等，視具體試驗(yàn)?zāi)康亩ā?/p>

一般情況下，除了所謂強(qiáng)化試驗(yàn)(特定情況下，施加應(yīng)力超出了規(guī)定的產(chǎn)品承受的應(yīng)力容許范圍)外，施加應(yīng)力不應(yīng)超出規(guī)定的容許范圍(加速試驗(yàn)例外)。

3．1．2故障判據(jù)

容差限度 對(duì)于產(chǎn)品的每一個(gè)需要監(jiān)測的參數(shù)應(yīng)規(guī)定它的容差限度。如果參數(shù)值落在容差限度內(nèi)，則該參數(shù)性能是可靠的；如果參數(shù)值落在容差限度外，則該參數(shù)性能是不可靠的。當(dāng)需要監(jiān)測的參數(shù)值地或間斷地落在容許限度外，就認(rèn)為出現(xiàn)了一個(gè)故障。參數(shù)的容許限度與產(chǎn)品的功能密切相關(guān)。例如在某些精密設(shè)備中，金屬膜電阻器的阻值超額定值上、下5%的區(qū)間就算失效。但在某些民用電器中，不超額定值上、下10％都不算失效。

獨(dú)立故障和從屬故障產(chǎn)品或產(chǎn)品的一部分不能或?qū)⒉荒芡瓿深A(yù)定功能的事件或狀態(tài)稱故障(fault，failure)，對(duì)某些產(chǎn)品如電子元器件、等稱失效。不是由于另一產(chǎn)品故障引起的故障叫獨(dú)立故障(independentailure)；由于另一產(chǎn)品故障而引起的故障叫從屬故障(dependentailure)。例如某項(xiàng)產(chǎn)品在測試時(shí)，產(chǎn)品上一批CMOS器件受高電壓沖擊損壞。經(jīng)分析，是二次電源一支晶體管短路，產(chǎn)生高壓脈沖。因此，晶體管短路是獨(dú)立故障，而若干CMOS器件被高壓脈沖引起的浪涌電流燒毀，則是從屬故障。

如果出現(xiàn)兩個(gè)或更多的獨(dú)立故障原因，則每一個(gè)故障原因都認(rèn)為是受試產(chǎn)品的一個(gè)故障。

誤用故障 對(duì)產(chǎn)品施加了超出其規(guī)定忍受能力范圍的應(yīng)力而造成的故障稱為誤用故障(misusefailure)。在可靠性試驗(yàn)期間，誤用故障可能是于非故意的不符合規(guī)定的試驗(yàn)條件造成的。例如，試驗(yàn)的嚴(yán)酷程度超過規(guī)定值范圍，試驗(yàn)或維修人員的粗心操作等等。

關(guān)聯(lián)故障和非關(guān)聯(lián)故障 從屬故障、誤用故障或已經(jīng)證實(shí)僅屬某項(xiàng)將不采用的設(shè)計(jì)所引起的故障叫非關(guān)聯(lián)故障(non-relevantfailure)。否則叫關(guān)聯(lián)故障 (relevantfailure)。某些故障已經(jīng)出現(xiàn)，經(jīng)分析，采取修改設(shè)計(jì)或其他糾正措施可以消除，但需要時(shí)間。在投人可靠性試驗(yàn)的產(chǎn)品上，還來不及糾正。這類故障在可靠性試驗(yàn)中重復(fù)出現(xiàn)時(shí)，判為非關(guān)聯(lián)故障。在可靠性試驗(yàn)方案中，還可對(duì)非關(guān)聯(lián)故障作一些補(bǔ)充定義。這些定義應(yīng)該是明確的無二義的。在可靠性試驗(yàn)中出現(xiàn)的受試產(chǎn)品的每一個(gè)故障，都必須明確是關(guān)聯(lián)故障還是非關(guān)聯(lián)故障?已經(jīng)出現(xiàn)不少這樣的事例。在可靠性鑒定或驗(yàn)收試驗(yàn)中出現(xiàn)了較多故障，直接影響了定型能否通過及批產(chǎn)品能否接收時(shí)，承制方就盡可能找理由把故障歸入非關(guān)聯(lián)故障。非關(guān)聯(lián)故障或事先已經(jīng)規(guī)定不屬其組織機(jī)構(gòu)責(zé)任范圍內(nèi)的關(guān)聯(lián)故障叫非責(zé)任故障(non-chargeablefailu)，否則叫責(zé)任故障。

可靠性測定試驗(yàn)中對(duì)產(chǎn)品可靠性作出估計(jì)(包括點(diǎn)估計(jì)及區(qū)間估計(jì))，可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)中對(duì)產(chǎn)品作出合格、不合格的結(jié)論或?qū)εa(chǎn)品作出接收、拒收的結(jié)論，所依據(jù)的是在試驗(yàn)期間或試驗(yàn)結(jié)束時(shí)觀測到的受試產(chǎn)品的所有關(guān)聯(lián)故障的信息。因此在可靠性試驗(yàn)中，判定出現(xiàn)的故障屬于關(guān)聯(lián)故障還是非關(guān)聯(lián)故障即所謂故障分類是一個(gè)重大工作項(xiàng)目，也是在訂購方與承制方之間常常爭論的焦點(diǎn)。尤其當(dāng)故障數(shù)是在合格與不合格、接收與拒收的判定數(shù)的邊界時(shí)，就容易爭論不休。

3．2 可靠性試驗(yàn)的基本原則

由于產(chǎn)品的可靠性與使用的環(huán)境條件密切相關(guān)，因此可靠性測定試驗(yàn)、驗(yàn)證試驗(yàn)、增長試驗(yàn)的環(huán)境條件應(yīng)盡可能反映產(chǎn)品在現(xiàn)場使用與任務(wù)環(huán)境的特征。

任務(wù)剖面是對(duì)產(chǎn)品在完成規(guī)定任務(wù)這段時(shí)間內(nèi)所要經(jīng)歷的全部重要事件和狀態(tài)的一種時(shí)序描述。一個(gè)產(chǎn)品可能要執(zhí)行多種任務(wù)，因此任務(wù)剖面可以有多個(gè)。環(huán)境剖面是產(chǎn)品在貯存、運(yùn)輸、使用中將會(huì)遇到的各種主要環(huán)境參數(shù)和時(shí)間的關(guān)系圖。

1． 可靠性試驗(yàn)計(jì)劃在進(jìn)行試驗(yàn)前應(yīng)經(jīng)評(píng)審?fù)ㄟ^。提交評(píng)審的除可靠性試驗(yàn)計(jì)劃，還應(yīng)提供下列文件:

   (a)產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性試驗(yàn)報(bào)告;

   (b)產(chǎn)品環(huán)境應(yīng)力篩選報(bào)告;

   (c)產(chǎn)品的可靠性預(yù)計(jì)報(bào)告;

   (d)產(chǎn)品的FMEA或FMECA報(bào)告;

   (e)專項(xiàng)可靠性試驗(yàn)(熱測試、振動(dòng)測定、EMC等)報(bào)告。

2． 計(jì)劃評(píng)審時(shí)，故障判據(jù)及故障分類準(zhǔn)則(即判為關(guān)聯(lián)故障與非關(guān)聯(lián)故障的準(zhǔn)則)應(yīng)由訂購方及承制方取得一致意見。 

3．在進(jìn)行可靠性試驗(yàn)之前應(yīng)該取得試驗(yàn)設(shè)備、儀器、儀表工作符合規(guī)定要求的報(bào)告。其中應(yīng)包括產(chǎn)品安裝在試驗(yàn)設(shè)備上之產(chǎn)品通過夾具傳遞的振動(dòng)特性，通過安裝后的溫度場經(jīng)測試符合規(guī)定要求的測試報(bào)告。

4． 投人可靠性試驗(yàn)的受試產(chǎn)品應(yīng)該已經(jīng)過篩選、老煉，排除了早期故障的。

5． 某些專門項(xiàng)目的可靠性測試或驗(yàn)證試驗(yàn)應(yīng)該在產(chǎn)品的可靠性試驗(yàn)與驗(yàn)證試驗(yàn)之前完成。例如電子、機(jī)電產(chǎn)品的熱設(shè)計(jì)是一項(xiàng)單獨(dú)的可靠性工作。產(chǎn)品的樣機(jī)出來后，就應(yīng)進(jìn)行工作狀態(tài)下的熱測試 (包括用熱傳感器測量關(guān)鍵部位的溫升或用熱象儀測溫度)，是否達(dá)到原來要求的熱環(huán)境。EMC試驗(yàn)、振動(dòng)試驗(yàn)亦是如此

3．3  可靠性試驗(yàn)的綜合安排

可靠性試驗(yàn)一般是既費(fèi)時(shí)間，又要花費(fèi)較大人力物力的工作項(xiàng)目，因此產(chǎn)品可靠性大綱的試驗(yàn)計(jì)劃的安排應(yīng)該盡可能把可靠性試驗(yàn)、性能試驗(yàn)、環(huán)境試驗(yàn)和耐久性試驗(yàn)結(jié)合起來，構(gòu)成一個(gè)比較全面的可靠性的綜合試驗(yàn)計(jì)劃，這樣可以避免重復(fù)試驗(yàn)，且不滑掉在單項(xiàng)試驗(yàn)中經(jīng)常易受忽視的缺陷，從而節(jié)省時(shí)間、費(fèi)用。   

產(chǎn)品的性能測試一般在產(chǎn)品的樣機(jī)生產(chǎn)出來之后就立即進(jìn)行。產(chǎn)品的性能特性參數(shù)有規(guī)定的容許限。如果性能特性參數(shù)落入容許限，產(chǎn)品的性能是合格的，我們說"產(chǎn)品的性能可靠"，否則，產(chǎn)品的性能是不合格的，我們說 "產(chǎn)品的性能是不可靠的"。   

但是產(chǎn)品性能可靠與否不能只以標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室條件下的測試結(jié)果作為結(jié)論，還應(yīng)在規(guī)定的容許的極限條件下進(jìn)行測試，看產(chǎn)品能是否合格？以半導(dǎo)體器件及集成電路為例，對(duì)級(jí)產(chǎn)品，不僅在標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室溫度下測試的性能應(yīng)是合格的，而且在一55C溫下及十125C溫度下測試的性能也應(yīng)是合格的。普通工業(yè)級(jí)半導(dǎo)體器件及集成電路，如果滿足上述溫度要求，則加以標(biāo)識(shí)"M"(注意，這M不是代表"級(jí)"，只代表滿足級(jí)的溫度要求)。由于試驗(yàn)條件不可能一致地重復(fù)，再加上測量誤差，因此同樣試驗(yàn)條件下的重復(fù)測量存在再現(xiàn)性誤差。但當(dāng)重復(fù)測量的性能參數(shù)值相差過大時(shí)，說明產(chǎn)品的性能參數(shù)出現(xiàn)了過大的漂移，性能也是不可靠的。為此，在試驗(yàn)前、試驗(yàn)中、試驗(yàn)后，都應(yīng)進(jìn)行產(chǎn)品性能測試，記錄試驗(yàn)前、中、后的性能。

(a)試驗(yàn)前的性能。在開始進(jìn)行任何試驗(yàn)以前，應(yīng)該在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件下確定出與規(guī)定要求相關(guān)聯(lián)的受試產(chǎn)品的性能參數(shù)的基準(zhǔn)值。為在試驗(yàn)過程中或試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，檢測產(chǎn)品的設(shè)計(jì)性能提供基準(zhǔn)或故障判據(jù)的依據(jù)；

(b)試驗(yàn)中的性能。應(yīng)將每一次試驗(yàn)循環(huán)過程中受試產(chǎn)品的性能參數(shù)值記錄下來，并與試驗(yàn)前的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比；

(c)試驗(yàn)后的性能。試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，應(yīng)記錄受試產(chǎn)品性能參數(shù)值，并與試驗(yàn)前、試驗(yàn)中的性能值及規(guī)定的基準(zhǔn)及容許漂移量進(jìn)行對(duì)比。

 在可靠性測定試驗(yàn)、可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)、可靠性增長試驗(yàn)之前，應(yīng)該行產(chǎn)品的篩選、老煉，排除產(chǎn)品的早期故障，使產(chǎn)品的故障率趨于穩(wěn)定，這樣在可靠性試驗(yàn)中才可反映出產(chǎn)品的固有可靠性，而不是暴露產(chǎn)品的早期故障。可靠性增長、驗(yàn)證試驗(yàn)都是很費(fèi)人力、物力的。讓它們來暴露產(chǎn)品的早期故障是太不值得了。因此環(huán)境應(yīng)力篩選試驗(yàn)必須在增長試驗(yàn)、驗(yàn)證試驗(yàn)及某些可靠性測定試驗(yàn)之前完成。有時(shí)按系統(tǒng)驗(yàn)證可靠性參數(shù)是不現(xiàn)實(shí)或不充分的情況下，允許用低層次產(chǎn)品的試驗(yàn)結(jié)果推算出系統(tǒng)可靠性值作為測定或驗(yàn)證。這叫系統(tǒng)的可靠性綜合。但是系統(tǒng)組成部分都可靠不一定可證明系統(tǒng)可靠。因?yàn)榻M成部分合成一個(gè)系統(tǒng)時(shí)還有一個(gè)極為重要的協(xié)調(diào)、匹配問題。例如環(huán)境條件的協(xié)調(diào)、匹配，電磁兼容(EMC) 問題、熱匹配問題等等。只有這些組成部分之間的協(xié)調(diào)、匹配是沒有問題的，則從組成部分的試驗(yàn)結(jié)果綜合得到的系統(tǒng)可靠性值才是可信的。只是組成部分之間的協(xié)調(diào)、匹配也還必須用少量的系統(tǒng)試驗(yàn)來核實(shí)，因此在任何情況下，少量的系統(tǒng)試驗(yàn)也是的。

可靠性驗(yàn)收試驗(yàn)所冒的風(fēng)險(xiǎn)可以比可靠性鑒定試驗(yàn)大一些。這是因?yàn)楫a(chǎn)品已通過了鑒定試驗(yàn)，加上生產(chǎn)過程的嚴(yán)格管理保證了質(zhì)量可靠性水平不會(huì)顯著低于定型水平，從統(tǒng)計(jì)學(xué)觀點(diǎn)說，對(duì)質(zhì)量可靠性提供了驗(yàn)前保證信息。可靠性增長試驗(yàn)是產(chǎn)品可靠性逐步提高的過程，盡管從統(tǒng)計(jì)學(xué)的觀點(diǎn)看，產(chǎn)品的可靠性這個(gè)總體參數(shù)不斷變化。對(duì)于固定某一可靠性參數(shù)的總體來說，樣本量不大，但從不斷增長可靠性參數(shù)的一系列總體來看，總的樣本量是不少的。如果對(duì)個(gè)樣本用經(jīng)典方法對(duì)產(chǎn)品可靠性作出估計(jì)。則由于樣本量不大，估計(jì)的效果一般是不好的。但從一系列可靠性不斷增大的總體的一系列樣本來看，信息量是不少的，也即提供了不少驗(yàn)前的質(zhì)量可靠性保證信息。成功的產(chǎn)品可靠性增長試驗(yàn)也可以對(duì)產(chǎn)品的可靠性水平作出較好的測定，從而可以在訂購方的認(rèn)可下代替鑒定試驗(yàn)。

3．4可靠性試驗(yàn)與環(huán)境試驗(yàn)

嚴(yán)格地講，環(huán)境試驗(yàn)不屬于可靠性試驗(yàn)范疇，它是考核產(chǎn)品對(duì)環(huán)境條件的適應(yīng)性問題，但它又和可靠性試驗(yàn)中環(huán)境條件的確定以及故障的分析等密切相關(guān)，因此，在系統(tǒng)或設(shè)備的可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)開始以前，必須對(duì)元器件、零部件及設(shè)備完成環(huán)境試驗(yàn)，即用容許的邊緣環(huán)境條件考核產(chǎn)品。將產(chǎn)品置于容許的最嚴(yán)酷環(huán)境下，在相對(duì)來說不太長時(shí)間內(nèi)，一般會(huì)暴露出一些在較長時(shí)間的可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)中不易暴露出來的故障機(jī)理，對(duì)提高產(chǎn)品的可靠性有重要作用。

所以在產(chǎn)品的研制階段，為了掌握環(huán)境因素導(dǎo)致的可靠性及失效模式的變化規(guī)律，就必須進(jìn)行環(huán)境可靠性試驗(yàn)。環(huán)境試驗(yàn)按其目的可分為以下三大類：

（1）極限試驗(yàn)（對(duì)產(chǎn)品耐極限應(yīng)力的試驗(yàn)）：不斷增加某一個(gè)或某幾個(gè)環(huán)境應(yīng)力的水平，直至試樣失效為止，但失效模式不變。比較在正常使用時(shí)相應(yīng)的環(huán)境因素的應(yīng)力水平，確定產(chǎn)品正常使用的安全余度和允許使用環(huán)境應(yīng)力范圍。

（2）功能適應(yīng)性試驗(yàn)：當(dāng)產(chǎn)品在使用環(huán)境條件下極限應(yīng)力水平已知時(shí)，給試樣施加在使用中的一個(gè)或幾個(gè)環(huán)境因素的極限應(yīng)力，檢驗(yàn)產(chǎn)品的機(jī)械、電氣特性。要求產(chǎn)品的工作狀態(tài)不變，性能參數(shù)不超差。

（3）結(jié)構(gòu)完好性試驗(yàn)：在產(chǎn)品使用環(huán)境條件下極限應(yīng)力水平已知時(shí)，給試驗(yàn)樣品施加該應(yīng)力，考核產(chǎn)品能否長期承受這樣大的應(yīng)力水平，而結(jié)構(gòu)不發(fā)生損壞；或者核產(chǎn)品在低于正常使用極限應(yīng)力的應(yīng)力水平下使用的潛在能力，驗(yàn)證產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是否已經(jīng)達(dá)到的安全余度要求。這種試驗(yàn)要求試樣在試驗(yàn)中或應(yīng)力去掉后結(jié)構(gòu)完好，電氣、機(jī)械性能正常，不允許有結(jié)構(gòu)失效或潛在的結(jié)構(gòu)失效現(xiàn)象。

以上三類試驗(yàn)的時(shí)間均不太長，效果好，多年來一直沿用。