寿命试验（MTBF）介绍

MTBF是什么？

MTBF，即平均故障间隔时间，英文全称是“Mean Time Between Failure”。是衡量一个产品（尤其是电器产品）的可靠性指标。单位为“小时”。它反映了产品的时间质量，是体现产品在规定时间内保持功能的一种能力。具体来说，是指相邻两次故障之间的平均工作时间，也称为平均故障间隔。产品故障少的就是可靠性高，产品的故障总数与寿命单位总数之比叫“故障率”（Failure rate）。它仅适用于可维修产品。同时也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。

寿命试验（MTBF）是研究产品寿命特征的方法，这种方法可在实验室模拟各种使用条件来进行。寿命试验是可靠性试验中最重要最基本的项目之一，它是将产品放在特定的试验条件下考察其失效（损坏）随时间变化规律。产品进入到维护管理阶段后，MTBF(平均故障间隔时间)是最关键的一个性能指标之一。

然而，MTBF应该怎么测试和计算的？

MTBF的测试方法和计算方式

❶ 测试方法

实验方式主要有三种：

◆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。

◆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。

◆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。

❷计算方式

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

如表，r=5时，合格判决时间TA=20700h ；r=1时，合格判决时间TA=10800h ；

❸ 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。