一种基于零失效的开关型器件加速寿命试验设计方法与流程

本发明属于可靠性试验，特别是一种基于零失效的开关型器件加速寿命试验设计方法。

背景技术：

1、目前电子元器件的可靠性评估通常采用基于故障的统计分布模型进行计算，结合使用工况求解修正系数，对计算的可靠性指标进行修正。然而，随着技术的发展，元器件的可靠性不断提升，需要越来越长的试验时间或者使用时间才能够收集足够的故障数据，成本的高企对于可靠性工作的开展非常不利。而在可接受的时间范围内开展测试，通常收集到零失效的数据。开关型元器件属于典型的高可靠性元器件，动作寿命往往高达上百万次甚至更高。为了验证开关型元器件的可靠寿命，如果需要收集足够的故障数据，应用统计分布模型进行计算验证，那么将需要投入大量的时间以及样本。因此，设计零失效的可靠寿命验证试验，在确保可靠寿命得到验证的前提下，节省试验时间和成本，已经成为当前相关工作的重中之重。

2、近年来，对于零失效的可靠性评估，已有相应的研究成果。比如基于零失效数据，对产品的可靠度、可靠寿命等指标进行区间估计；此外，还有利用产品使用中的性能数据，建立性能退化模型从而构建可靠性模型，进行可靠性评估的技术方法。然而，这些研究都偏重于已经存在使用或试验数据后，开展理论分析和可靠性评估；而对于针对零失效可靠性试验的设计和验证，公开的研究成果很少。

3、weibull分布是可靠性中常用的失效分布之一，以最弱环模型作为其实际背景。最弱环模型认为失效发生在产品的构成因素中最弱部位，构成产品的各个环节中最弱环的寿命就是整个产品的寿命，假设各环节的分布是相同的，那么产品寿命就服从weibull分布。大量的实践说明，凡是因某一局部失效导致全局停止运行的元器件或者设备的寿命都可以看作或近似看作weibull分布。开关型元器件是典型的weibull分布可靠寿命的产品，通常由负责开关动作的机械结构和负责导通电路的电气结构组成，其具体结构因产品的实际类型存在差异，但实现电路导通和断开的功能都需要多个结构环节动作的参与，因此适用于最弱环模型及weibull分布。而一般的研究往往把开关型元器件的失效分布当作指数分布，相对weibull分布的研究而言进行了一定程度的简化。因此，基于指数分布对开关型元器件的可靠性分析和评估不够准确，需要更加准确的评估和验证方法。

4、为了进一步缩短试验时间，加快试验速度，通常在试验中使用超过正常水平的应力，即加速应力。经由加速试验数据的计算可以得到加速应力水平下的可靠性指标，然后通过加速方程得到正常应力水平下的可靠性指标。加速试验设计需要确定的关键条件为样品数量、应力水平和试验停止时间。gjb899a《可靠性鉴定与验收试验应用指南》中给出的鉴定试验方案中包括直接给出的样品数量，而样品数量和试验时间可以通过鉴别比计算。但是其只适用寿命服从指数分布的产品，而且不涉及加速应力的设置。因此，基于零失效的加速试验设计十分必要。

5、因此，如何对服从weibull分布的开关型器件的可靠寿命进行试验验证，提高开关型器件可靠寿命验证准确度，节省试验时间和成本，以及减少验证方案所需的样本量，成为当前研究的关键问题。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本发明提供一种至少解决上述部分技术问题的一种基于零失效的开关型器件加速寿命试验设计方法，通过该方法能够根据开关型器件weibull分布的特点，给出零失效情形下可靠寿命的验证方案，并提供理论依据作为支撑，从而有效降低对高可靠性开关型器件的可靠性试验验证所需的时间，提高算法的适用性。

2、本发明实施例提供了一种基于零失效的开关型器件加速寿命试验设计方法，包括：

3、获取目标开关型器件在额定应力下所需的最小样本量n0；

4、获取目标开关型器件在加速应力下的定时截尾试验时间ts0；

5、根据所述最小样本量n0和定时截尾试验时间ts0，开展试验进行验证。

6、进一步地，获取目标开关型器件在额定应力下所需的最小样本量n0，具体包括：

7、获取目标开关型器件在weibull分布函数中的形状参数β和位置参数η；

8、确定所述目标开关型器件在额定应力下需要验证的可靠寿命tl；

9、确定所述目标开关型器件的置信度c；

10、根据所述形状参数β、位置参数η、可靠寿命tl和置信度c，结合试验时间比a，获取目标开关型器件在额定应力下所需的最小样本量n0。

11、进一步地，所述试验时间比a通过如下方式获取：

12、获取所述目标开关型器件在额定应力下的定时截尾试验时间或截尾动作次数t0；

13、将所述可靠寿命tl与所述定时截尾试验时间或截尾动作次数t0的比值作为试验时间比a。

14、进一步地，所述最小样本量n0表示为：

15、

16、

17、其中，n0表示最小样本量；β表示形状参数；η表示位置参数；tl表示额定应力下需要验证的可靠寿命；rl表示可靠度；c表示置信度；a表示试验时间比。

18、进一步地，获取目标开关型器件在加速应力下的定时截尾试验时间ts0，具体包括：

19、获取所述目标开关型器件在额定应力下的定时截尾试验时间或截尾动作次数t0；

20、确定所述目标开关型器件在额定应力下需要验证的可靠寿命tl；

21、确定所述目标开关型器件在加速应力下的可靠寿命tsl；

22、根据所述t0、tl和tsl，计算目标开关型器件在加速应力下的定时截尾试验时间ts0。

23、与现有技术相比，本发明记载的一种基于零失效的开关型器件加速寿命试验设计方法，具有如下有益效果：

24、(1)为服从weibull分布的开关型器件，本发明提供了一种基于零失效的开关型器件加速寿命试验设计方法，由于指数分布通常是简便近似计算的选择，而实际机电产品的寿命一般服从weibull分布的变化规律，因此相对于一般的基于指数分布的鉴定方案，其更加适用于开关型器件。

25、(2)对于可靠性越来越高的产品，按照传统鉴定方案，其试验时间非常长，本发明能为有限时间内的试验结果，提供可靠寿命评估的依据。比如gjb899a《可靠性鉴定与验收试验应用指南》中给出的鉴定方案只适用于服从指数分布的产品，并且要求的试验时间必须是平均寿命的倍数，试验时间较长，且方案定义非常固化。而本发明给出的方案，是根据所需可靠寿命、工作应力以及置信度计算得到的，因此更加灵活便捷。

26、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

27、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种基于零失效的开关型器件加速寿命试验设计方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种基于零失效的开关型器件加速寿命试验设计方法，其特征在于，获取目标开关型器件在额定应力下所需的最小样本量n0，具体包括：

3.如权利要求2所述的一种基于零失效的开关型器件加速寿命试验设计方法，其特征在于，所述试验时间比a通过如下方式获取：

4.如权利要求3所述的一种基于零失效的开关型器件加速寿命试验设计方法，其特征在于，所述最小样本量n0表示为：

5.如权利要求1所述的一种基于零失效的开关型器件加速寿命试验设计方法，其特征在于，获取目标开关型器件在加速应力下的定时截尾试验时间ts0，具体包括：

技术总结
本发明公开了一种基于零失效的开关型器件加速寿命试验设计方法，包括：获取目标开关型器件在额定应力下所需的最小样本量n<subgt;0</subgt;；获取目标开关型器件在加速应力下的定时截尾试验时间t<subgt;S0</subgt;；根据最小样本量n<subgt;0</subgt;和定时截尾试验时间t<subgt;S0</subgt;，开展试验进行验证。通过该方法能够根据开关型器件Weibull分布的特点，给出零失效情形下可靠寿命的验证方案，并提供理论依据作为支撑，从而有效降低对高可靠性开关型器件的可靠性试验验证所需的时间，提高算法的适用性。

技术研发人员：孙权,冯静
受保护的技术使用者：湖南银杏可靠性技术研究所有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13