可靠性基本概念
回顧一下可靠性發(fā)展史，不難看出，最初人們著重研究環(huán)境對(duì)設(shè)備（或產(chǎn)品）的影響，故可靠性定義為：產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。所謂規(guī)定的條件，主要指環(huán)境條件。隨著可靠性技術(shù)的發(fā)展，可靠性將全面滲透到工程里，貫穿于產(chǎn)品全壽命周期中。人們開始認(rèn)識(shí)到，影響設(shè)備（或產(chǎn)品）的功能的發(fā)揮不僅與所處的環(huán)境有關(guān)，而且與研制產(chǎn)品的人有關(guān)。近年國(guó)內(nèi)外有關(guān)人的可靠性論著已問世。
可靠性工程學(xué)所涉及的范圍和內(nèi)容如圖1.1所示。

????????????????????????????????? 可靠性工程?????????????????????????????????????????????????
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生物學(xué)??????????????????????? 工程學(xué)?????????????????????? 環(huán)境學(xué)?????????

? 肢體??? 感官 中樞神經(jīng)? 工程理論????????????????? 工程研制????????????????? 驗(yàn)證???? 自然??????????? 人為??

? 手? 腳 眼耳觸覺??? 可靠性 電子?? 機(jī)械????????? 設(shè)計(jì)??????? 制造???????? 現(xiàn)場(chǎng) 模擬氣候機(jī)械生物電磁 研制 使用???
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??? 操???? 顯???? 心??????? 基????????????? 能力????? 強(qiáng)度設(shè)備工藝控制???????? 仿?????? 環(huán)?????????????? 環(huán)???????
??? 控???? 示???? 理??????? 礎(chǔ)??????????????????????? 環(huán)?? 完 成? 可?????????? 真?????? 境?????????????? 境??????????????
??? 設(shè)???? 設(shè)???? 適??????? 理????????? 尺 布? 照 心? 境?? 好 熟? 控?????????? 試?????? 防?????????????? 控?
?? 計(jì)???? 計(jì)???? 應(yīng)??????? 論???????? 寸? 局? 明 理? 適?? 性 性? 性?????????? 驗(yàn)?????? 護(hù)?????????????? 制?
????????????????? 設(shè)??????? 研???????? 設(shè)? 設(shè)? 設(shè) 反? 應(yīng)??????????????????????????????? 設(shè)?????????????? 可?
???????????? 計(jì)??????? 究???????? 計(jì)? 計(jì)? 計(jì) 應(yīng)? 性??????????????????????????????? 計(jì)?????????????? 使
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圖 1.1 可靠性工程示意圖

1.3.1 機(jī)－環(huán)關(guān)系
可靠性這門學(xué)科起源于環(huán)境對(duì)產(chǎn)品(機(jī))的影響，而其發(fā)展起來(lái)則是因?yàn)楫a(chǎn)品應(yīng)用越來(lái)越廣泛，所處環(huán)境越來(lái)越復(fù)雜嚴(yán)酷。如登月飛船，要承受月球白天＋127℃，而晚上－137℃的溫度極限，如此264℃的溫差變化就不是一般家用電器所能比擬。
??? 從產(chǎn)品研制全過(guò)程及產(chǎn)品壽命周期來(lái)看，為使產(chǎn)品可靠性得以保證或增長(zhǎng)，從產(chǎn)品可靠性指標(biāo)確定、可靠性方案論證、可靠性設(shè)計(jì)，到制造中的可靠性保證、可靠性試驗(yàn)、可靠性分析及使用中可靠性的保障，無(wú)一不考慮環(huán)境應(yīng)力對(duì)產(chǎn)品可靠性的影響。
??? 在確定產(chǎn)品可靠性指標(biāo)和進(jìn)行可靠性方案論證時(shí)，必須對(duì)產(chǎn)品的環(huán)境剖面進(jìn)行分析和論證。產(chǎn)品研制中進(jìn)行的可靠性指標(biāo)分析與預(yù)計(jì)，國(guó)內(nèi)外早已有法定的分析與預(yù)計(jì)的方法，這就是計(jì)數(shù)法與應(yīng)力分析法，其中環(huán)境因子是主要因子。
?在可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)中，一個(gè)重要的設(shè)計(jì)措施是降額設(shè)計(jì)。它的依據(jù)是阿倫尼斯關(guān)系式及逆冪律關(guān)系式， 其中環(huán)境溫度以及施加電應(yīng)力是降額的主要途徑。 對(duì)于半導(dǎo)體器件，如不考慮其結(jié)溫和承受溫度極限，可靠性將無(wú)法得到保證。
在可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)中另一個(gè)很重要的設(shè)計(jì)措施是動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。各種電子元器件和機(jī)械零部件在環(huán)境應(yīng)力變化時(shí)，其特性值也在改變。表1.1給出了某種型號(hào)固態(tài)電阻器的阻值隨環(huán)境應(yīng)力的變化情況。這些電子元器件和機(jī)械零部件構(gòu)成一部整機(jī)投入使用時(shí)，環(huán)境的改變會(huì)使整機(jī)不能穩(wěn)定工作，甚至出現(xiàn)故障。因此在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)改變靜態(tài)設(shè)計(jì)思想，考慮環(huán)境因素引起的元器件性能變化，進(jìn)行動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。
表1.1 固態(tài)電阻器的阻值隨環(huán)境應(yīng)力的變化
制造公差?±5％
?在125℃的變化?±11％
在85℃的變化?±4％
在-54℃的變化?+12％
老化變化?-5％
高負(fù)荷變化?-7％
焊接變化?-2％
用于高頻的變化?-8％
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為了在客觀使用環(huán)境中設(shè)備能夠可靠地工作，設(shè)計(jì)設(shè)備所承受的強(qiáng)度應(yīng)高于環(huán)境應(yīng)力，而強(qiáng)度和環(huán)境應(yīng)力均屬于正態(tài)分布，如圖1.2所示。兩個(gè)分布的重疊部分（陰影區(qū)）即為不可靠度。為了提高在現(xiàn)場(chǎng)使用可靠性，可采取四個(gè)設(shè)計(jì)措施，即提高平均強(qiáng)度，降低平均應(yīng)力，減少應(yīng)力變化及減少?gòu)?qiáng)度變化。產(chǎn)品在制造過(guò)程中進(jìn)行環(huán)境應(yīng)力篩選及環(huán)境試驗(yàn)就是為了檢查和剔除設(shè)計(jì)強(qiáng)度低于環(huán)境應(yīng)力的缺陷，縮小陰影區(qū)，提高設(shè)備的使用可靠性。在制造工藝上采取的各種措施，諸如密封加固、表面涂復(fù)、三防處理及封裝互連等特殊措施，都是對(duì)抗環(huán)境應(yīng)力的影響。而可靠性鑒定試驗(yàn)、可靠性驗(yàn)收試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)可靠性試驗(yàn)，施加各種環(huán)境應(yīng)力，就是為了鑒定設(shè)備使用時(shí)的可靠性水平。