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HALT試驗、HASS試驗介紹
點擊次數(shù)：2427 發(fā)布時間：2014-10-18
- 環(huán)境可靠性試驗簡要回顧：
現(xiàn)代社會隨著競爭的發(fā)展與深化，市場對產(chǎn)品的要求也越來越高，物既要美，價亦要廉。作為產(chǎn)品質(zhì)量與可靠性保障重要手段的環(huán)間可靠性試驗也相應(yīng)地得到不斷的發(fā)展。
1.1環(huán)境模擬試驗：
早在1940年代美國就對產(chǎn)品的設(shè)計開始采用單因素環(huán)境的研制試驗與鑒定試驗，以檢驗設(shè)計的質(zhì)量與可靠性（1），至70年代發(fā)展到采用綜合環(huán)境可靠性試驗CERT和任務(wù)剖面試驗，為檢驗工藝則采用不帶設(shè)計作度的驗收試驗。
隨著環(huán)境模擬試驗技術(shù)的發(fā)展與成熟，各政府部門及**種相繼頒了一系列的國標、**，以嚴格的法規(guī)形式來保證產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性，其中有代表性的如環(huán)境模擬試驗**MLIL-STD-810可靠性試驗**MIL-STD-781和**飛行器試驗**MIL-STD-1540以及它們的修訂版，具體產(chǎn)品型號則根據(jù)這些標準與型號的特點制訂詳細的試驗大鋼，長期以來環(huán)境模擬試驗便成為保障產(chǎn)品可靠性主要手段。
該技術(shù)的特點是：模擬真實環(huán)境，加上設(shè)計速度，確保試驗過關(guān)，因此，環(huán)境模擬的真實程度和設(shè)計速度的大小便成為兩個關(guān)鍵的因素，要提高可靠性就必須對環(huán)境進行更的模擬和加大設(shè)計速度，但這樣一來便使難度增大，周期拖長和增大成本。
這種方法的不足之處是對設(shè)計和工藝缺陷未作專門處理，只分別通過鑒定試驗與驗收試驗解決，因此潛在的缺陷殘留量仍不少，隨時都是可能在外場使用出現(xiàn)故障，可靠性的增長靠自然反饋緩緩地實現(xiàn)，這時木已憂舟，留給設(shè)計修改的時間與間空者極其有限，從而使市場競爭的優(yōu)勢在為降低。
1.2環(huán)境應(yīng)力激發(fā)試驗：
激發(fā)試驗Stimulation與模擬試驗simulation的思路相反，它是用人為的施加環(huán)境應(yīng)力的方法，快速激出并清除產(chǎn)品的潛在缺陷來達到提高可靠性的目的，因此試驗時不僅不求獲得通過，反而求激出潛在缺陷越多越好，這一思路雖早為人知，但發(fā)展卻比模擬試驗慢得多。
早在50年代的老化試驗便是激發(fā)試驗的zui初形式，所加應(yīng)力有高溫、溫度循環(huán)和溫度沖擊等，至70年代后發(fā)展成當今廣義的環(huán)境應(yīng)力篩選。由于試驗的目的是激發(fā)、清除缺陷，故所加應(yīng)力不必模擬真實環(huán)境，只要激發(fā)的效率越高越好，這 一來試驗就簡單多了，根據(jù)經(jīng)驗至今*為zui基本zui有效的應(yīng)力是高濁變率的溫度循環(huán)和隨機振動。
這里應(yīng)著重指出的是自從1979年美國**頒布了**篩選大鋼NAVMAT P-9492后收到了驚的效果，產(chǎn)品可靠性獲得上倍的提高，1982年美國環(huán)境科學學會又頒發(fā)了指導性文件《電子產(chǎn)品環(huán)境應(yīng)力篩選指南》使應(yīng)力篩選進入了一個蓬勃發(fā)展的時期。在此期間發(fā)表了大量的文獻，其中有人也試圖用“**”的形式來加速這一技術(shù)的發(fā)展，但這種嘗試是錯誤的也是極其有害的，極易把問題搞混淆，重新搞問題拉回到“模擬”的軌道，把“激發(fā)缺陷”又變成“試驗通過”。因為“獲得通過”有時是由于篩選方案不當或應(yīng)力量級太小所致，而產(chǎn)品的可靠性并未獲得真正的提高，故應(yīng)力篩選雊能用“指南”的形式執(zhí)行，不同的缺陷類型和不同的失效機理必須使用不同的篩選方案而無統(tǒng)一的標準可言。
要強調(diào)的另一點是當信的應(yīng)力篩選方法都是在設(shè)計無缺陷的前提下針對生產(chǎn)過程的缺陷的，實際上設(shè)計缺陷除用鑒定試驗外并無其它專門的方法檢測和清除，因此專門研究設(shè)計缺陷的排除以提高產(chǎn)品的可靠性仍有很大的潛力可挖，這就是本文點評的重點。
2.可靠性強化試驗RET的興起與發(fā)展
80年代初就在應(yīng)力篩選迅速發(fā)展的同時，人們就已經(jīng)注意到由于設(shè)計潛在缺陷的殘留量仍不少，為可靠性的提高提供了可觀的空間，另外，還有價格和研制周期問題，這是當今動態(tài)市場競爭的焦點，實踐證明可靠性強化試驗正是綜合解決這一問題的方法。從圖1中可以清楚地看到（2）RET獲得的可靠性比傳統(tǒng)方法高得多，更可貴的是RET在短時間內(nèi)就獲得早期高可靠性，無需像傳統(tǒng)法那樣需長時間的可靠性增長，從而也降低了成本。
zui先從事這方面工作稱得上者的是G.K Hobbs,KA.Gray和L.W.Condra等人。他們稱這種試驗為高加速試驗HALT和高加速應(yīng)力篩選HASS，前者針對設(shè)計，后者針對生產(chǎn)，方法的核心是施加大應(yīng)力，一步步地加，一次次的排除缺陷，故也叫步進應(yīng)力法，以此獲得高可靠性，從80年代末至90年代初，相繼在各工業(yè)部門推廣應(yīng)用，無一例外地取得了很大的成功，由于商業(yè)競爭與保密的原因至今許多重大成果仍未解密發(fā)表。連名稱也尚未統(tǒng)一，有的叫步進應(yīng)力試驗step stress,高加速壽命試驗HALT，應(yīng)力壽命試驗STRIFE,應(yīng)力速度和強化試驗RET等等。波音公司把RET當作這一試驗技術(shù)的統(tǒng)稱是較為合理的，因為它突出了強化試驗的特點。
RET得到迅速發(fā)展的原因還在于90年代市場可靠性觀念的更新和關(guān)鍵技術(shù)的突破。
L.Condra在其系列論文說（3），美國生產(chǎn)廠家在80年代認識質(zhì)量的重要性，深知市場只接受質(zhì)高價廉的產(chǎn)品，到90年代又認識到可靠性的重要性，深知市場對產(chǎn)品不僅要求高的開箱率，而且要求在設(shè)計壽命期內(nèi)確保性能良好不變，這是新一輪對可靠性的挑戰(zhàn)，而RET正是滿足這一挑戰(zhàn)的方法。
Condra指出按傳統(tǒng)的可靠性定義去應(yīng)付瞬息萬變的動態(tài)市場顯得太被動了，廠家只對用戶的條件規(guī)范負責，不對產(chǎn)品的使用負責必然導致在市場中的失敗，于是90年代的一種進取性的市場可靠性定義便應(yīng)時而生。
一種可靠的產(chǎn)品應(yīng)隨時都能完成用戶需其完成的任何任務(wù)，這樣一來廠家便變被動為主動，了解用戶對產(chǎn)品的要求，關(guān)注市場的發(fā)展，不斷改進更新產(chǎn)品，以上稱的質(zhì)量可靠性換取不斷擴大市場占有份額，獲取豐厚的利潤回報，因此可靠性便不再是一種成本負擔，相反可靠性正是商家追求的一種資產(chǎn)、一種財富。
但是，傳統(tǒng)的可靠性試驗既極費錢又極費時，必須要開發(fā)一種新的經(jīng)濟有效的替代法來適應(yīng)這一需求，這便是RET法。RET技術(shù)的理論依據(jù)是故障物理學Physics of failure,把故障或夫效當作研究的主要對象，通過發(fā)現(xiàn)、研究和*故障達到提高可靠性的目的。對當今高度復雜的電子或機電產(chǎn)品，要發(fā)現(xiàn)潛在故障非易事，特別是一些“潛伏”極深的或間歇性故障，必須采用強化應(yīng)力的方法強迫其暴露，實踐證明RET法*。
Gregg k.Hobbs曾就強化應(yīng)力的效果問題設(shè)計了一種鑫屬試件，對疲勞壽命進行了研究（4），發(fā)現(xiàn)當應(yīng)力強度增加1倍時，疲勞壽命降低為1/1000，在實際應(yīng)用時振動引起的失效就是屬這一類型，除了施加強化應(yīng)力外，由于有缺陷產(chǎn)品的應(yīng)力集中系數(shù)高達2-3倍，從而使疲勞壽命相應(yīng)降低好幾個數(shù)量級，這樣就使產(chǎn)品內(nèi)的有缺陷組件與無缺陷組件在相同的強化應(yīng)力下疲勞壽命提高了檔次，使缺陷迅速暴露的同時無缺陷組件損傷甚小，這一理想的效應(yīng)正是我們所需要的。
對于溫度循環(huán)則屬熱疲勞性質(zhì)，S.Smithson在《效率與經(jīng)濟性》一文中（5）也給出了類似的效果，若以兩個不同的溫變率為例，一個5℃/min，另一個強化到40℃/min，則它們的疲勞壽命效率比為4400：1對其它溫變率的情況見下表：
溫變率℃/min 5 10 15 20 30 40
循環(huán)數(shù) 400 55 17 7 2.21
min/毎循環(huán) 66 33 22 16.5 118
總時間h 440 30 1.9 0.4 0.1
根據(jù)上述數(shù)據(jù)可以看到RET的綜合效果是大幅提高可靠性，高度壓縮時間，從而也降低了成本。
要實施強化應(yīng)力必須要有相應(yīng)的設(shè)備，能用傳統(tǒng)的試驗設(shè)備進行RET也能取得某種程度的成功，但由于現(xiàn)在溫箱的溫變率偏低，多在5～10℃左右，振動臺只有單軸臺，試驗時需換向，價格也貴，無法滿足RET的要求。因此，一種嶄新的價廉設(shè)備的應(yīng)時推出配合了RET技術(shù)的發(fā)展，新設(shè)備由高溫變率溫箱和氣動式3軸6DOF振動組成，高溫變率用液氮制冷取得，但由于人們對液氮成本過高的擔心，致使長期被擱淺，現(xiàn)經(jīng)全面比較新型技術(shù)，因RET的率的時間和高壓縮而反使成本有所降低，賽思全新使用PWM新型節(jié)能制冷技術(shù)從而降低成本和能耗，高度迎得到市場用戶的認可的好評！