醫(yī)療器械IEC62506產(chǎn)品加速壽命試驗(yàn)
定義
試驗(yàn)?zāi)康?/span>
評(píng)估產(chǎn)品可靠性:在短時(shí)間內(nèi)預(yù)估產(chǎn)品在正常使用條件下的壽命。例如,對(duì)于一款電子元器件,如果在正常溫度(如 25℃)和正常電壓下可能需要幾年甚至幾十年才會(huì)出現(xiàn)故障,通過(guò)加速壽命試驗(yàn),在高溫(如 100℃)和高電壓等加速應(yīng)力條件下,可以更快地觀察到其失效模式,從而評(píng)估它在正常條件下的可靠性。
篩選設(shè)計(jì)缺陷:幫助制造商在產(chǎn)品研發(fā)階段快速發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的薄弱環(huán)節(jié)。例如,在加速機(jī)械振動(dòng)試驗(yàn)中,如果產(chǎn)品的某個(gè)部件容易松動(dòng)或損壞,就可以及時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn),避免在實(shí)際使用中出現(xiàn)問題。
優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量:通過(guò)不同的加速試驗(yàn)條件組合,可以確定產(chǎn)品的最佳設(shè)計(jì)參數(shù)和材料選擇。比如,比較不同材料在加速老化試驗(yàn)中的性能,選擇性能更優(yōu)的材料來(lái)提高產(chǎn)品的質(zhì)量和壽命。
試驗(yàn)方法
加速模型:常用的加速模型有阿累尼烏斯模型(適用于溫度加速)、逆冪律模型(適用于電應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力等)、艾林(Eyring)模型(綜合考慮溫度和其他應(yīng)力)等。以阿累尼烏斯模型為例,其表達(dá)式為,其中是產(chǎn)品壽命,是常數(shù),是激活能(與產(chǎn)品材料和失效機(jī)制有關(guān)),是玻爾茲曼常數(shù),是絕對(duì)溫度。通過(guò)在不同溫度下進(jìn)行試驗(yàn)獲取數(shù)據(jù),就可以擬合出這個(gè)模型,進(jìn)而推算產(chǎn)品在正常溫度下的壽命。
樣本數(shù)量確定:要根據(jù)試驗(yàn)的精度要求、產(chǎn)品的成本和可靠性目標(biāo)等來(lái)確定合適的樣本數(shù)量。如果樣本數(shù)量過(guò)少,可能無(wú)法準(zhǔn)確反映產(chǎn)品的真實(shí)性能和失效分布;樣本數(shù)量過(guò)多,則會(huì)增加試驗(yàn)成本和時(shí)間。一般可以采用統(tǒng)計(jì)抽樣方法,如根據(jù)產(chǎn)品批量大小、預(yù)期的失效率等因素,利用二項(xiàng)分布、泊松分布等統(tǒng)計(jì)規(guī)律來(lái)確定樣本量。
溫度應(yīng)力:這是最常見的加速應(yīng)力之一。根據(jù)阿累尼烏斯(Arrhenius)方程,化學(xué)反應(yīng)速率(與產(chǎn)品老化和失效有關(guān))與溫度呈指數(shù)關(guān)系。一般來(lái)說(shuō),溫度每升高 10℃,化學(xué)反應(yīng)速率大約會(huì)加快 2 - 4 倍。例如,在對(duì)電子產(chǎn)品的加速壽命試驗(yàn)中,通過(guò)將環(huán)境溫度從正常的 25℃提高到 85℃甚至更高,可以加速電子元件的老化過(guò)程。
濕度應(yīng)力:對(duì)于一些對(duì)濕度敏感的產(chǎn)品,如電子產(chǎn)品的電路板、塑料外殼等,高濕度環(huán)境會(huì)加速腐蝕、短路等失效模式的發(fā)生。通常采用恒溫恒濕箱來(lái)設(shè)置不同的濕度水平,如從正常環(huán)境濕度(如 40 - 60% RH)提高到 90% RH 以上進(jìn)行試驗(yàn)。
電應(yīng)力:對(duì)于電子設(shè)備,增加電壓或電流等電應(yīng)力可以加速絕緣材料的擊穿、半導(dǎo)體器件的性能退化等失效過(guò)程。例如,對(duì)電容器進(jìn)行加速壽命試驗(yàn)時(shí),可以施加高于額定電壓的測(cè)試電壓來(lái)觀察其失效時(shí)間。
機(jī)械應(yīng)力:包括振動(dòng)、沖擊、拉伸等應(yīng)力。對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品或帶有機(jī)械部件的產(chǎn)品(如汽車零部件、手機(jī)按鍵等),通過(guò)增加振動(dòng)頻率和幅度或沖擊強(qiáng)度來(lái)加速疲勞破壞、磨損等失效模式。
應(yīng)力類型選擇
試驗(yàn)?zāi)P徒?/span>
試驗(yàn)步驟
標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用和重要性