设备MTBF预测方法

数字直放站的MTBF概述与计算方法1、MTBF概述MTBF,平均故障间隔时间又称平均无故障时间，英文全称是“MeanTimeBetweenFailure”指可修复产品两次相邻故障之间的平均时间，记为MTBF。MTBF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，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。MTBF计算中主要考虑的是产品中每个器件的失效率。但由于器件在不同的环境、不同的使用条件下其失效率会有很大的区别。关于MTBF值的计算方法，目前最通用的权威性标准是MIL-HDBK-217、GJB/Z299B和Bellcore，分别用于军工产品和民用产品。其中，MIL-HDBK-217是由美国国防部可靠性分析中心及Rome实验室提出并成为行业标准，专门用于军工产品MTBF值计算，GJB/Z299B是我国军用标准；而Bellcore是由AT&TBell实验室提出并成为商用电子产品MTBF值计算的行业标准。2、MTBF的计算方法数字直放站系统是一个串联系统，通过建立适当的数学模型,把大系统分割成若干子系统,可简化其分析过程.该直放站系统可分解为如下5个串联子系统：PA：功放模块CH：选频模块LA：低噪放大器模块PW：电源模块JK：监控模块。首先根据可靠性评估方法首先计算出各模块的MTBF，再运用串联系统的可靠性评估方法计算出整个系统的MTBF。2.1各子模块的MTBF计算1、评估说明a、设备中的外壳及无源器件不包括在评估范围b、元器件总数小于10个的失效率λG小于10-7/h，根据标准，不在计算之列。c、电源模块：MTBF为10万小时（深圳市康达炜电子技术有限公司提供）d、元器件的失效率及质量系数由供应商提供2、功放模块评估名称使用数量通用失效率（%）质量系数总失效率（%）0805电阻610.200.11.220805电容1130.230.11.469钽电解200.30.10.6电感120.50.10.6PIN管51.50.10.75电位器410.10.8合计5.439R（t）=e-t/mt=61*0.2%*0.1+113*0.23%*0.1+20*0.3%*0.1+12*0.5%*0.1+5*1.5%*0.1+4*1%*0.2=5.439%MTBF=106/0.05439≈18,385,700小时3、选频模块评估名称使用数量通用失效率(%)质量系数总失效率(%)0805电阻570.200.11.140805电容610.230.11.403钽电解60.30.10.18电感110.50.10.55电位器110.20.2拔动开关1212中频声表10.50.030.18三极管70.40.10.28R（t）=e-t/mt=57*0.2%*0.1+61*0.2%*0.1+6*0.3%*0.1+11*0.5%*0.1+1*1%*0.2+1*2%*1+1*0.6%*0.03+7*0.4%*0.1=3.39%MTBF=106/3.39%≈29,000,000小时4、低噪声放大器模块评估名称使用数量通用失效率(%)质量系数总失效率(%)0805电阻440.200.10.880805电容390.230.10.897钽电解80.30.10.24电感60.50.10.3PIN管61.50.10.9电位器210.20.4高频声表20.030.20.012R（t）=e-t/mt=44*0.2%*0.1+39*0.23%*0.1+8*0.3%*0.1+6*0.5%*0.1+6*1.5%*0.1+2*0.03%*0.02+2*1%*0.2=3.629%MTBF=106/3.629%≈27,500,000小时5、监控模块评估名称使用数量通用失效率(%)质量系数总失效率(%)0805电阻550.200.11.10805电容670.230.11.541钽电解220.30.10.66电感20.50.10.1三极管90.40.10.36电位器510.10.5R（t）=e-t/mt=55*0.2%*0.1+67*0.23%*0.1+22*0.3%*0.1+2*0.5%*0.1+9*0.4%*0.1+5*1%*0.1=4.261%MTBF=106/4.261%≈23,468,600小时6、数字直放站系统评估以上子系统评估数据整理如下表所示：部件名称代号MTBF(小时)功放模块MtbfA18,385,700选频模块MtbfB29,000,000低噪声放大器模块MtbfC27,500,000监控模块MtbfD23,468,600电源模块MtbfE100,000根据拓扑学的原理与串联系统可靠性评估方法可以得到在数字直放站系统的MTBF。微波通信系统的拓扑原理和计算公式：)11111(21MtbfEMtbfDMtbfCMtbfBMtbfAMTBFCU代入上表数据课得：)11111(21MtbfEMtbfDMtbfCMtbfBMtbfAMTBFCU=)100,000123,468,600127,500,000129,000,000118,385,7001(2≈51099.01所以可知：数字直放站系统的MTBF=994000小时≈10万小时。结论：根据技术中心提供资料及试验室测试报告核算，设备MTBF时间为10万小时（取最小值）。