淺談可靠性試驗在測控裝置產品設計驗證中的必要性

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  淺談可靠性試驗在測控裝置產品設計驗證中的必要性

  安科瑞電氣測試中心

  高楊  江蘇江陰  214405

  【摘要】本文主要介紹測控類產品可靠性的重要性，以江蘇安科瑞電器制造有限公司的ARD系列智能電動機保護器為例，通過建立HALT試驗模型，施加外部環境應力進行缺陷篩選，從而達到提高產品可靠性設計的目的。

  【關鍵詞】測控；可靠性；HALT試驗 

  0.引言

  電動機是國民經濟各部門應用最多的動力機械，也是最主要的用電設備，它可以作為拖動各種生產機械的動力，但電動機在長期使用過程中可能會發生過載、斷線、接地/漏電等一系列安全問題，輕則電動機損壞，重則人員傷亡，因此對電動機進行保護的控制器設備的運行可靠性就顯得尤為重要。

  江蘇安科瑞電器制造有限公司的ARD系列智能電動機保護器，具有過載、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、堵轉等保護功能。廣泛應用于煤礦、石化、冶煉、電力、建筑等行業的配電領域。

  ARD系列測控類產品對電動機的保護具有重要意義，可是ARD產品的使用環境一般比較惡劣，受到的外部的干擾非常頻繁，如何保證其在使用中過程中的可靠性非常重要。

  那么應該如何在早期發現產品的設計缺陷以提高產品的質量和可靠性呢？安科瑞電氣測試中心配備了專業的產品壽命加速篩選系統（HALT），該系統可以有效的模擬產品使用過程中所遇到的各種干擾，通過建立可靠性試驗模型來進行可靠性的測試。

   

  1.HALT試驗模型

  HALT是一種發現缺陷的工序，它通過設置逐級遞增的加嚴的環境應力，來加速暴露試驗樣品的缺陷和薄弱點，而后對暴露的缺陷和故障從設計、工藝和用料等諸方面進行分析和改進，從而達到提升可靠性的目的，最大的特點是設置高于樣品設計運行限的環境應力，從而使暴露故障的時間大大短于正常可靠性應力條件下的所需時間。HALT試驗一般是在超出規范極限以外進行，因此具有很高的試驗效率。

  推薦試驗順序為：低溫-高溫-快速熱循環-振動-溫度循環與振動。

  2.HALT試驗

      以江蘇安科瑞電器制造有限公司的ARD系列智能電動機保護器為例。

  2.1低溫步進試驗

     低溫激發的缺陷主要為：元器件參數漂移、環路穩定性、焊接不良，塑料件脆裂等。

     試驗方法：起始溫度-10℃，溫度步進增量10℃/min，接近極限溫度時步長為-5℃/min，每個溫度段持續時間10min，通過劇烈的溫度變化來加速元件的老化，促使故障的暴露。

  2.2高溫步進試驗

     高溫激發的缺陷主要有：粘貼不牢、電解電容漏液、元器件參數漂移、環路穩定性、焊接不良、絕緣能力下降、機械缺陷、塑料件軟化等。

     試驗方法：起始溫度55℃，溫度步進增量10℃/min，接近極限溫度時步長為5℃/min，每個溫度段持續時間10min，通過劇烈的溫度變化來加速元件的老化，促使故障的暴露。

  2.3快速熱循環試驗

     快速熱循環激發的缺陷主要有：參數漂移和電路穩定、PCB板異常、元器件異常、焊接異常、連接異常等。

     試驗方法：在樣品的上限和下限工作溫度范圍內，溫度的變化速率為30℃/min,循環次數為3次，每個溫度段持續時間10min，通過劇烈的溫度交替沖擊來加速元件的老化，促使故障的暴露。

  2.4振動試驗

      振動激發的缺陷主要有：電路板連接開路、元器件引腳斷裂、元器件脫落、接插件連接松動、焊接異常等。

      試驗方法：在參比工作條件下，溫度 23℃；振動起始量級0Grms；振動步進增量10Grms，接近極限步長為5Grms，每個振動點段持續時間10min，試驗過程中提供對產品的功能的監控來確定產品受外部振動應力的影響。需要說明的是一般的振動試驗設備是以一個正弦波來模擬其受到的振動影響，而產品在使用過程中所遇到的振動影響其實是一系列的無序的隨機的波形，在HALT試驗中設備所提供的正是這種更貼合實際的隨機震蕩波，可以真實的再現產品在使用過程中所受的振動應力。

  2.5溫度與振動試驗

     綜合應力使試驗環境更加接近實際的使用環境，可以暴露更多的設計缺陷。

     試驗方法：在樣品的上限和下限工作溫度范圍內，振動起始量5Grms,溫度的變化速率為30℃/min, 振動步進增量10Grms，每個溫度段持續時間10min。

  2.6改進驗證試驗

     在每個試驗項目結束后，如果樣品發生失效，需要查找原因進行改進，重新施加相同量級的應力進行試驗，保證不發生同樣的失效，其目的是驗證改進的有效性和改進沒有引入新的薄弱環節，然后在此基礎上繼續試驗，直到滿足結束條件為止。

   

  4.結束語

      在產品的設計階段引入HALT試驗，通過建立HALT試驗模型，積累設計過程中的異常及異常改進數據庫，可以最大程度的將產品的設計缺陷進行彌補，避免了產品的缺陷通過客戶的使用來暴露問題，對今后的產品研發設計起到很好的很好的指導作用，對新產品的快速推出、迅速成熟有著不可估量的作用。

      

  參考文獻：

  [1]陸延孝 《可靠性設計與分析》

  [2]GB/T29309-2012《電工電子產品加速應力試驗規程 高加速壽命試驗導則》

  作者簡介：

       高楊（1990-），女，本科，就職于江蘇安科瑞電器制造有限公司測試中心，致力于于氣候環境試驗、機械環境試驗、材料的阻燃耐熱試驗等試驗研究。

• 資料大小：
  61.98KB
• 所屬類別：
  實驗管理
• 更新日期：
  2015-09-02
• 適用行業：
  電子電氣
• 上傳人：
  江蘇安科瑞電器制造有限公司安科瑞電氣測試中心
• 標 簽：

  可靠性試驗 測控裝置 產品設計驗證

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