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寿命试验（MTBF）介绍
发布时间：2021年11月26日 浏览数：11 文章出自：北测可靠性实验室
基本概念：
MTBF：Mean Time Between Failure，即平均无故障工作时间，是指两次相邻失效（故障） 之间的工作时间；
MTBF≠产品寿命！！！
MTTF：Mean Time To Failure，即平均失效时间，也称为系统在失效前的平均时间；对于不可修复系统，MTBF和MTTF值相同；
MTTR：Mean Time To Repair：平均修复时间，越短越好。
MTBF、MTTF、MTTR均为对产品的统计数据，提供试验的产品数量越多越接近真实值。
故障率λ：产品故障总数和运行的产品总数之比，如100台样品运行一年出现2次故障，那么故障率为0.02次/年；
MTBF=1/λ，一般单位为1/h；
举例：如某产品的MTBF值为10万小时（约11.5年），并不是以为这产品能使用11.5年不出现故障，而是表示故障率不超过1/11.5=0.087次/年。
某批次产品MTBF值的计算：
MBTF=总运行时间/总故障次数=（T1+T2+···+Tn）/rn；
其中Ti为第i台产品累计运行时间。
不可靠度F(t)：又叫失效概率函数，其定义为“产品在规定的时间内和规定的条件下，不能完成规定功能的概率”；
可靠度R(t)：其定义为“产品在规定的时间内和规定的条件下，完成规定功能的概率”；
R(t)=e^(-λ*t)；
F(t)=1- e^(-λ*t)
测试方法：
实验方式主要有三种：
1、全寿命试验
全寿命试验要求所有样品都在试验中最终都失效，只需要采用简单的算术平均值就可以计算出MTBF。
2、序贯截尾试验
针对试验对象的特点，在一批数量为N的产品中，任意抽取数量为n的样品，观察发生r个故障出现时的时间，并计算总的测试时间。发生一次故障，就进行一次判决。
3、定数、定时截尾试验。
定时截尾试验指试验到规定的时间终止。
定数截尾试验指试验到出现规定的故障数或失效数时而终止。
计算方法：
产品的故障总数与寿命单位总数之比叫“故障率”（Failure rate），常用λ表示。
当产品的寿命服从指数分布时，其故障率的倒数就叫做平均故障间隔时间，简称MTBF。即：MTBF=1/λ 。
标准故障率的曲线可以用众所周知的“浴盆曲线”来描述。所有元件和系统的曲线形状都近似相同-只是时间轴方向上的延伸率不同。它可以分 为三个区域：早期故障期（I），有效工作期（II），生命终期（III）。MTTF包含了区域I和 II，而MTBF只包含了区域（II）。
以序贯截尾试验方法为例，介绍MTBF的一种计算方式：
M0 =规定可接受的平均无故障时间；
α =生产方风险；
β =使用方风险；
Dm =平均无故障时间的鉴别比当生产方风险α是当实际的 m=m0时，设备被拒收的概率
使用方风险β是实际的 m=m1时，设备被接受的概率。这里m1是不可接受的平均无故障时间。
平均无故障时间的鉴别比在整理的定义是：Dm= m0/m1
假设β =α , d、 m0 、m1、r 相同，为了方便比较，设置MTBF(m1 ) =2000h
β =α=10% , Dm= m0/m1 =3 ,r=5当故障数r为1和5时的接收时间分别为：
TA≥t （标准化判决时间）ⅹMTBF(θ1)=514ⅹ2000=10800h
TA≥t （标准化判决时间）ⅹMTBF(θ1 )=10135ⅹ2000=20700h
MTBF测试的目的：
一、对于高频度故障零件的重点对策及延长零件寿命的技术改良依据。
二、零件寿命周期的推定及最合适修理计划的研究。
三、有关点检对象、项目的先定与点检基准的设定、改良。
四、设定备品、备件基准、机械、电气零件的各项常备项目及基本库存数量应由MTBF的记录分析来判断，使其库存达到最经济的状况。
由MTBF定义可知,规定产品在总的使用阶段累计工作时间与故障次数的比值为MTBF,指数(Exponential)分布是可靠度统计分析中使用最普遍的机率分布.指数分布之MTBF数值为失效率λ的倒数,故一旦知道λ值,可可靠度函数估算产品的可靠度。
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