平均故障間隔時間(Mean Time Between Failures, MTBF)是衡量可維修設備穩(wěn)定性的關鍵指標,其值越高,意味著設備在一個周期內(nèi)平均故障間隔時間越長,穩(wěn)定性與可靠性也就越高。下面,以車載中控顯示屏為本次研究對象,結(jié)合汽車中控大屏老化房,進行 MTBF 驗證和評估。為車載顯示屏或其他汽車流媒體設施的可靠性試驗方法提供參考。
汽車中控屏可靠性試驗方法研究:
試驗設備:環(huán)儀儀器 汽車中控大屏老化房
參考標準:GB/T 34986-2017 產(chǎn)品加速試驗方法
樣品數(shù)量:某品牌20臺中控屏
試驗設計:
1.阿倫尼斯(Arrhenius)模型
樣本測試時間 t 與加速因子 ATD 的乘積確定加速測試的時間,將加速測試時間轉(zhuǎn)換為等效的正常工作時間,以便在較短的時間內(nèi)評估產(chǎn)品的可靠性。
即:
參照GB/T 34986-2017附錄里的公式B.30的加速因子計算公式,如下:
式中:
ATD—加速因子;
Ea—失效反應的活化能(eV);
kB—Boltzmann 常數(shù),其值為 8.62×10-5 eV/K;
Ton—正常工作溫度,單位℃;
Ttest—加速試驗溫度,單位℃。
2.活化能 Ea 的計算
活化能 Ea 是分子與化學或物理作用中需具備的能量,單位是電子伏特 Ev。 計算公式如下:
式中:
λ(T)—加速試驗溫度時的失效率;
λ(T0)—正常溫度時的失效率;
T—加速試驗溫度;
T0—正常工作溫度。
3.MTBF 評估—置信水平
1)單側(cè)置信時間估計:
2)雙側(cè)置信時間估計:
式中:
C—置信水平;
T—試驗時間;
X2—分位數(shù)分布表,見下圖。
3.試驗驗證
本次試驗為某品牌的車載中控顯示屏,該款LED顯示屏據(jù)制造商實驗室測試其在正常使用環(huán)境下失效率為 1 000 ppm(每百萬臺缺陷數(shù) Parts Per Million),約等于 8.8 FIT 的活化能。假設有 2 000 個樣本,則失效率估算如下表。
本次樣品的壽命服從指數(shù)分布,采樣 20 臺樣品進行500 h 的壽命試驗,在實驗過程中無失效,計算其平均無故障時間(MTBF)的置信水平為 90 % 的單側(cè)置信下限,顯然 M=T/R=∞不適用,代入公式:
M=2T/X2(1-c,2r+2)=2×500×20/(1-0.9,2)=20 000/4.605=4 343.1 h
也就是說,進行500h的MTBF試驗約等于現(xiàn)實使用4343.1h。
因此,本次樣品平均無故障時間為4 343.1 h。通過置信水平評估,可在一定程度上確定產(chǎn)品可靠性的范圍,為生產(chǎn)決策提供參考。
以上就是汽車中控大屏老化房對中控屏的可靠性試驗,如有試驗疑問,可以咨詢環(huán)儀儀器相關技術人員。