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環(huán)境可靠性作為一種考驗(yàn)產(chǎn)品在規(guī)定的條件及時(shí)間下完成任務(wù)的能力，其貫穿于設(shè)備的研發(fā)、試產(chǎn)和量產(chǎn)中的各個(gè)環(huán)節(jié)。由于近年來(lái)電子產(chǎn)品的高速發(fā)展及可靠性理論的深入研究，至今全球可靠性試驗(yàn)方法已有上百余種。

本文以某型互聯(lián)控制設(shè)備為研究對(duì)象，依托相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定及其實(shí)際使用環(huán)境特點(diǎn)，為其詳細(xì)設(shè)計(jì)了包含環(huán)境適應(yīng)性及可靠性兩大方面的環(huán)境可靠性鑒定試驗(yàn)方法，其中環(huán)境適應(yīng)性性能主要包含高溫試驗(yàn)、低溫試驗(yàn)、濕熱試驗(yàn)及振動(dòng)試驗(yàn)，可靠性試驗(yàn)方案中對(duì)相關(guān)環(huán)境應(yīng)力進(jìn)行了要求。

環(huán)境適應(yīng)性試驗(yàn)

為保證設(shè)備在低溫、高溫、濕熱及振動(dòng)條件下設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)性性能，有效暴露各使用環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)的故障，參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及實(shí)際使用環(huán)境特點(diǎn)設(shè)計(jì)了相關(guān)的低溫試驗(yàn)、高溫試驗(yàn)、濕熱試驗(yàn)及振動(dòng)試驗(yàn)。

低溫試驗(yàn)

參照GJB 150.4A-2009對(duì)互聯(lián)控制設(shè)備的低溫試驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。低溫貯存溫度為-40℃，在試件溫度達(dá)到穩(wěn)定后在繼續(xù)保持24h；低溫工作溫度為-10℃，在試件溫度達(dá)到穩(wěn)定后在繼續(xù)保持該溫度條件下4h，然后啟動(dòng)試件工作，并對(duì)試件進(jìn)行工作性能檢測(cè)。低溫試驗(yàn)任務(wù)剖面見(jiàn)下圖。

高溫試驗(yàn)

以GJB 150.3A-2009為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了互聯(lián)控制設(shè)備高溫試驗(yàn)。高溫貯存溫度為+70℃，在試件溫度達(dá)到穩(wěn)定后在繼續(xù)保持48h；高溫工作溫度為+55℃，在試件溫度達(dá)到穩(wěn)定后在繼續(xù)保持該溫度條件下4h，然后啟動(dòng)試件工作，直至試件溫度重新達(dá)到穩(wěn)定，并對(duì)試件進(jìn)行工作性能檢測(cè)。高溫試驗(yàn)任務(wù)剖面見(jiàn)下圖。

濕熱試驗(yàn)

為考慮潮濕帶來(lái)的物理、化學(xué)影響及溫濕度變化產(chǎn)生的凝露對(duì)互聯(lián)控制設(shè)備的影響，依據(jù)GJB 150.9A-2009為互聯(lián)控制設(shè)備設(shè)計(jì)濕熱試驗(yàn)。單周期下在2h內(nèi)，將試驗(yàn)箱內(nèi)溫度由30℃升高到60℃，相對(duì)濕度升到95％并保持6h，再在8h內(nèi)將箱內(nèi)溫度由60℃降到30℃，此間相對(duì)濕度應(yīng)大于85％，試驗(yàn)箱內(nèi)溫度保持在30℃，相對(duì)濕度保持在95％，持續(xù)8h。共進(jìn)行10個(gè)周期。濕熱試驗(yàn)雙周期任務(wù)剖面見(jiàn)下圖。

振動(dòng)試驗(yàn)

為考慮設(shè)備在運(yùn)輸及實(shí)際使用條件下，振動(dòng)環(huán)境對(duì)設(shè)備的影響及暴露設(shè)備危險(xiǎn)頻率點(diǎn)。振動(dòng)試驗(yàn)在橫向、縱向和垂直三個(gè)方向上進(jìn)行，具體方向示意圖見(jiàn)下圖。

以GJB 150.16A-2009為藍(lán)本，隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)條件節(jié)選如下圖所示部分對(duì)互聯(lián)控制設(shè)備隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，每軸向振動(dòng)時(shí)間為40min。

依據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)參數(shù)及實(shí)際情況，設(shè)計(jì)正弦振動(dòng)參數(shù)如下表所示，每軸向振動(dòng)暴露時(shí)長(zhǎng)為40min。

1、試驗(yàn)方案

該型互聯(lián)控制設(shè)備為典型的電子產(chǎn)品，其壽命分布服從指數(shù)分布。為更好地控制試驗(yàn)安排，采用定時(shí)截尾的方式進(jìn)行可靠性試驗(yàn)。依據(jù)GJB 367A-2001中的“附錄B可靠性試驗(yàn)方法”，采用定時(shí)截尾試驗(yàn)方案21，具體參數(shù)詳見(jiàn)下表。MTBF指標(biāo)為大于等于3000h。

每臺(tái)受試設(shè)備的試驗(yàn)時(shí)間至少等于所有受試設(shè)備平均試驗(yàn)時(shí)間的一半。累計(jì)總試驗(yàn)時(shí)間T依據(jù)式（1）進(jìn)行計(jì)算。

式中：

k-檢驗(yàn)下限的倍數(shù)，由表3獲得；

d-鑒別比；

n-樣機(jī)臺(tái)數(shù)。

2、試驗(yàn)應(yīng)力及強(qiáng)度

試驗(yàn)剖面按照GJB 899A-2009中地面固定設(shè)備的合成試驗(yàn)剖面進(jìn)行試驗(yàn)，可靠性試驗(yàn)過(guò)程中同時(shí)施加振動(dòng)應(yīng)力、溫度應(yīng)力和電應(yīng)力。對(duì)設(shè)備完成調(diào)試、安裝，排除非環(huán)境應(yīng)力的影響后，進(jìn)行可靠性試驗(yàn)。應(yīng)力施加順序及參數(shù)如下表所示。

其中，振動(dòng)應(yīng)力按照GJB 150.16A-2009《軍用裝備實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)方法第16部分振動(dòng)試驗(yàn)》中“圖C.1高速公路卡車振動(dòng)環(huán)境”的要求，三軸向各振動(dòng)時(shí)間1小時(shí)，共計(jì)3小時(shí)。電應(yīng)力按照GJB 899A-2009附錄B綜合環(huán)境條件的B.3.2.1節(jié)中地面固定設(shè)備電應(yīng)力的施加時(shí)間的要求，試驗(yàn)時(shí)50%的輸入電壓時(shí)間為設(shè)計(jì)的標(biāo)稱電壓（AC 220V），25%的輸入電壓時(shí)間為設(shè)計(jì)的標(biāo)稱電壓上限（AC 242V），其余25%的輸入電壓時(shí)間為設(shè)計(jì)的標(biāo)稱電壓下限（AC 198V）。本方案輸入電壓上限為AC 242V，輸入電壓下限為AC 198V，標(biāo)稱電壓為AC 220V，以24小時(shí)為周期交替（低->正常->高->正常->低->……）施加。全應(yīng)力任務(wù)剖面如下圖所示。

全應(yīng)力可靠性試驗(yàn)任務(wù)剖面圖

3、故障判據(jù)

試驗(yàn)過(guò)程中，出現(xiàn)下列任何一種狀態(tài)時(shí)，應(yīng)判定受試產(chǎn)品出現(xiàn)故障：

1）受試產(chǎn)品不能工作或部分功能喪失；

2）受試產(chǎn)品參數(shù)檢測(cè)結(jié)果超出規(guī)范允許范圍；

3）產(chǎn)品的機(jī)械、結(jié)構(gòu)部件或元器件發(fā)生松動(dòng)、破裂、斷裂或損壞。

整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中，互聯(lián)控制設(shè)備的開(kāi)關(guān)機(jī)功能應(yīng)正常，連通性能應(yīng)完整，外觀質(zhì)量應(yīng)符合要求。除此以為，為確保全試驗(yàn)流程中的數(shù)據(jù)有效性，對(duì)其檢測(cè)過(guò)程中的環(huán)境條件及設(shè)備應(yīng)進(jìn)行相關(guān)規(guī)定。

1、常溫檢驗(yàn)條件

環(huán)境溫度范圍保持在15℃至35℃之間，相對(duì)濕度范圍保持在20%RH~80%RH之間，大氣壓力范圍保持在78kPa~102kPa之間。

2、環(huán)境試驗(yàn)條件容差

溫度，低溫區(qū)容差：±3℃，高溫區(qū)容差：±2℃。

濕度，濕度容差±3%RH。

振動(dòng)，低頻區(qū)（5Hz~500HIz）時(shí)：±1.5dB；高頻區(qū)（500Hz-2000HIz）時(shí)：士3.0dB；加速度的總均方根值：±1.5dB。

本文以提升某型互聯(lián)控制設(shè)備環(huán)境可靠性性能為出發(fā)點(diǎn)，依托相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及使用環(huán)境特點(diǎn)設(shè)計(jì)了一套環(huán)境可靠性驗(yàn)收試驗(yàn)方案，其主要內(nèi)容涵蓋了環(huán)境適應(yīng)性及可靠性兩大方面。并提供了相關(guān)檢測(cè)要求，以判定其實(shí)際試驗(yàn)時(shí)是否可鑒定為合格。

借此，以某型互聯(lián)控制設(shè)備為研究對(duì)象設(shè)計(jì)的環(huán)境可靠性試驗(yàn)方案可為其他相似設(shè)備、產(chǎn)品等提供一定參考，為相關(guān)設(shè)備的質(zhì)量控制及改進(jìn)設(shè)計(jì)提供了一定的指導(dǎo)性意見(jiàn)。

作者：白琳、郝苗、杜禎、劉博

作者單位：中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三研究所