硬件设计测试培训讲义

测试2目录1、测试概述2、测试项目选择与测试用例设计3、可测试性设计4、测试仪器选型和测试工装设计5、测评过程的管理问题和规避方法6、测试参考标准7、总结31、测试概述定位准确机理清楚故障再现措施有效举一反三测试用例设计仪器工装，应力条件哪些应力可激发潜在问题4潜在失效点（1）1.面膜：按键粘连；按键不起作用或直接导通；按键互锁功能不可靠；2.显示屏：静电打坏；显示字库不全或乱码；乱码；破裂；受到干扰时候显示死机；亮度不均匀；触摸屏灵敏度失效；触控板不可靠；3.数据接口：数据传输错误；数据传速率高导致数据刷新慢；直接通讯可以但光电隔离不可以；4.接插件：松动；触点氧化接触不良；生产野蛮导致失效；5.线缆：电缆断线；传输距离；电瓶串联线过流烧毁；6.电路板：芯片本身问题；变形导致虚焊或功能失效；焊点间距伪短路导致开关机；异常关机；接收信号失常；电源带负载不正常；RohS焊接良品率；上电时序导致电源跌落；控制器异常reset；断电上电冲击电流；超声清洗导致残留液体；5潜在失效点（2）1.振动噪声：不抗摔；风扇长时间运行导致噪声；磨损导致断裂或噪声；共振导致断裂噪声大；重心不稳；2.报警：防盗装置异常报警3.功能失常：发动机熄火；刹车不平衡；4.环境适应性：防进液等级；湿热环境下绝缘强度下降；高海拔引起的性能参数漂移或精度下降；电气环境条件电压；设备高温防范方法；通风过滤通道的设计和测试；水冷散热冷却剂引起的问题；5.人机接口：操作者状态；听筒无声；连接方法的标识；6潜在失效点（3）1.测量精度：纹波导致精度问题；高温导致参数漂移；湿热漏电流增加精度下降；接地导致偏差；长距离通讯接地问题；2.元器件烧毁：电解电容爆裂或干涸；继电器粘连或不闭合或闭合电阻太大；MOSFET过热或烧毁；钽电容烧毁；不同厂家同指标性能不同；长时间存放充不满；静态电流过大导致电池供电能力不足；3.安规或EMC超标：电源浪涌和EFT不过；ESD问题；设备相互干扰；接地不良问题；大功率设备的高频噪声；4.机械断裂或锈蚀：高速下机械应力导致断裂；化学腐蚀盐雾腐蚀；5.软件：内存泄露导致死机；跑飞；不兼容；开关端口过程会死机；外部存储介质读写数据异常；第三方软件驱动兼容性差；7潜在问题1.插拔过程导致虚焊2.器件烧毁3.参数长期工作漂移误差大4.……1.接插件不稳定的接触阻抗2.打静电死机3.……8应力与失效类型（1）9应力与失效类型（2）10应力与失效类型（3）11产品可靠性的两大难点：•如何具有资深的设计经验；•如何在实验室就能发现产品的潜在隐患12阶段测试目的特点测试要求研发发现设计缺陷扩大设计余量高应力短时间无故障中试考察产品是否达到基本的可靠性水平中应力中长时间无明显故障批量生产生产工艺的稳定性低应力短时间器件老化、器件及工艺离散性测试有条件的允许故障发生鉴定鉴定产品的可靠性计算产品的MTBF低应力长时间无特别要求测试的阶段目标131.确定产品耐环境应力的工作极限和破坏极限，为设计提供依据。2.寻找系统性缺陷，研制与生产初期，由于设计及有关文件规范存在问题而造成的缺陷，如选材不当，对环境应力或工作应力的考虑与现实不符等引起的隐患，用环境应力极值最大限度地将设计缺陷激发出来。3.验证纠正措施的有效性。4.验证产品环境适应性，为产品能否定型提供决策依据。5.验证生产设备、制造工艺对产品环境适应性的保证程度。6.剔除残余缺陷，产品的研制、生产、装卸、运输、贮存和安装过程中，经常存在着一些造成产品隐患的偶然因素，导致结构、零组件损伤，这些因素造成的缺陷通常称为残余缺陷。对于这种缺陷，用环境应力筛选或老炼方式剔除。各阶段的测试任务14批量测试与单台测试的区别152、测试项目选择与测试用例设计2.1、工程计算评估2.2、设计规范审查2.3、模拟试验2.4、电子仿真2.5、软件测试162.1、工程计算审查•降额审查•结温审查•容差分析审查171.降额的等级是否一致？2.降额的幅度是否基于稳态参数+干扰参数的组合应力？3.同功能器件，在用不同工艺、不同厂家的器件互换时，降额是否随之变动？4.降额是否考虑了负载的变化？5.芯数不同导线的降额电流是否有差别？降额审查GJB/Z35-1993《元器件降额准则》18结温审查热设计基础：1.热阻2.热功率密度3.热流密度1920容差分析审查•过渡过程瞬态参数审查•放大器件•保护器件•调节器件212.2、设计规范审查•FMEA、FTA应用•地线图检查•器件失效机理审查•运行环境审查22FMEA/FTAFMEA示例文件.doc操作者触电采取措施前采取措施后.原因及辅因SWRID相应措施SWRC1用户网电源未可靠保护接地35NAKM1说明书上对供电电源作出明确要求M2仪器后面板加等电位段子，使用前检查是否有良好接地，如是，则该端子悬空，如否，则接一地线在等电位端子上，另一端可靠保护接地M3在机器外壳的标签上作明确说明，避免使用者不认真阅读说明书或说明书丢失的情况下操作机器32AKC2重复接地25NAKM3在机器外壳的标签上作明确说明23AKC4机器内部220V交流电焊点不牢，使内部金属衬架带电33NAKM4机壳内交流电接触点全部采用焊接，且加装热缩套管23地线图检查1.地的四种类型2.单点串联接地、单点并联接地、多点接地的问题点；3.高频接地与安规接地的差别4.交流接地与直流接地的差别5.GND-GND的七种互联连接方式6.用户现场地对设备工作状态的影响24器件失效机理审查1.电解电容的失效机理2.瓷片电容的失效机理3.MOSFET的失效机理4.IC的失效机理5.继电器的失效机理6.接插件的失效机理7.EMC器件的失效机理……25运行环境审查1.温度2.湿度3.振动4.气压5.盐雾6.电源7.电磁环境（EMI/EMS）8.配套设备9.时间10.力学（拉伸、扭矩）11.速度及其带来的环境条件变化12.操作者水平13.整机环境和器件环境的差别262.3、模拟试验测试用例设计步骤和方法：1.确定应力条件、故障模式、失效机理2.制定测试内容（esp.组合应力）3.测试用例设计4.测试实施5.结果分析27影响要素相关设备环境设备自身人28功能实现要素拆分贮运输入运行输出雨雪天、高低温、运输启动、转向、加油、刹车启动、转向、加油、刹车启动、转向、加油、刹车汽车示例29测试方向二维：贮运、输入及输出、及运行，及相互之间的影响三维：安全、可靠、易用与功能之间相互关系的平衡一维：人、机、环境、其他机器，及其相互之间的影响30方法——应用调查工具——产品设计应用调查表.xls系统的、全面的、组合的如何转化为具体可操作内容？31产品测试的立体网状图输入运行输出贮运安全可靠易用功能人机环境其他设备32典型测试点功能和性能：1.外观尺寸检视1.部件级黑盒、白盒测试2.集成测试(接口测试)3.规格/标准验证4.附件可用性验证5.现场应用模拟测试标识和文档：1.标准符合性检查1.实际操作检查2.文字校对安全（整机安全、人员安全、部件安全、配套安全）1.部件级安全测试2.系统整机级安全测试3.外部安规认证EMC1.SI仿真与测试2.PCB与结构EMC仿真3.板卡级EMC测试4.系统/整机级EMC测试、认证测试33典型测试点环境与可靠性：1.部件级环境适应性试验2.部件级可靠性加速寿命试验3.系统/整机级环境适应性试验4.系统/整机级可靠性加速寿命试验34测试用例编制提纲Title1标准检查表依据标准，确定基本安全测试用例2风险分析报告参考标准，确定异常危害处境下安全测试用例3环境测试用例以环境条件的变化+设备输入的变化组合出环境测试用例4单一故障原则以设备部件、器件、附件故障、异常为假设条件，编制可靠性测试用例；安全、可靠性测试，优先考虑5功能测试组合功能，量值组合、变换输入（包括指令输入），编制功能组合测试用例，包括软件测试6人机工效测试用例综合人、机、环境等要素，相互组合筛选形成测试用例35测试用例（1）环境测试用例1、结合”产品设计应用调查表”，筛选可能应用环境变化范围4、电磁兼容测试：YY05053、参考标准：GB147102、输入、运行变化、输出，测试各种组合，包括正常状态和最不利组合环境测试用例36温度测试：以标准要求、用户环境条件、部件失效机理条件为基础设定应力。1.工作范围温度2.器件温度≠设备环境温度3.温度变化率37热测试•电子设备的主要失效形式是热失效•热密度日益增大38热测试项目：•器件和设备自身温度•温升•风速•风压•热阻39•接触法：准确传感器直接同被测目标接触缺点：破坏温度场•非接触法：不破坏温度场红外热像技术缺点：受遮挡，受辐射率影响40•热电阻测温原理：电阻值随温度的变化而变化•类型：铜电阻、铂热电阻、镍热电阻和热敏电阻等•特点：测量精度高，性能稳定，灵敏度高41•热电偶测温原理：热电效应•类型：Fe,Cu/NiNi/Cr,Ni/Al•特点：测量方便，精度不高ABT——U42红外测温仪：•误差大：依靠测试辐射率•操作性：方便•适用场合：最高温度点43注意事项：1.热源为半导体功率三极管、整流二极管、可控硅等；2.绝缘细线悬挂，空间不小于350*350*3500mm，风速0.1m/s；3.三路热电偶热端分别放置于器件壳、对应散热器壳、空气中，冷端放置在冰水混合物中。4.热电偶埋置处引出线需紧贴热体表面走3-5mm，防止导线热传导引起的测量误差。44热的来源：•电能热能光能、化学能、电磁能•周围环境•摩擦（轴，大气）4525度下/无T标记的开关55被弯曲的导线60最高温度条件下/绕组及铁芯—B级材料130电池参考电池规格不提供热量的设备的应用部分，其表面温度不应超过41度。46热测试注意事项：•样机符合测试要求•测试对象：高功耗器件，敏感部件，安全部件，表面最高温度•测试要求最高温度点，紧密贴牢传感器合理走线，尽量不造成破坏测试点1/347湿度测试：标准要求、用户环境、失效机理来设定应力。•湿度•时间•重点测试绝缘强度、导电性、材料变性48震动冲击：标准符合性测试、应用环境条件、运输环境条件•随机扫频激发失效机理•对在震动场合应用的设备做现场模拟试验•标准符合性测试49测试用例（2）影响安全性特征的问题：用途用户材料能量物质交换污染环境影响测量分析处理配合使用能量物质输出环境敏感耗材、附件维护、标校软件使用寿命处理培训特殊工艺交互接口、信息移动方式参考标准：YY0316附录A：A2.1~A2.2850YY0316附录E：可能危害及其形成因素举例能量危害生物危害器械相关危害能量物质输出危害环境危害人、机相互危害功能失效危害51电气安全检查和测试规范.xls52测试用例（3）1、假设——某一器件损坏、某一输入异常、人为错误、环境异常可能；2、极端组合：——最大负载；——最不利配置：——最不利环境；——其他最不利因素；3、有罪推论：——测试设备全部部件、器件，不可能、不必要；——转换测试思路，通过评估替代测试；——转移部件级测试工作量到研发环节，减少系统测试工作量最不利组合单一故障原则53单一故障示例地线断开、LN互换、电压超标、电流冲击、初级绝缘击穿电源板、控制电路、电磁阀、运动部件磨损、密封失效、传感器故障功率负载过载、运动部件卡死、电机过载外壳损坏、坠落、振动1.输入异常2.器件异常3.负载异常4.机械损坏54测试用例（4）极端组合示例输入+输出——电源低压接高负荷，电源高压接低负载;——低气压高负荷，高气压低负荷；极端组合示例环境+输入+输出—高温环境+高电压，低温环境+低电压；—低气压、低电压接高负荷；加速试验、高加速试验55测试用例（5）加速试验：加速试验、拷机测试：寿命试验；应力：热、应力、化学、高温工作、振动、盐雾；测试项目：温湿度、振动、疲劳测试；高加速寿命试验：损伤性测试，发现薄弱环节；基本思想：应力逐步提高，损伤性测试，提高可靠性；测试项目：温湿度、振动、电压、电流；56测试用例（6）人机工效测试用例：——《产品设计应用调查表》——细化、拆分、拓展、组合——测试示例表仍然只是索引，进一步细化、拆分、拓展