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“Mean Time Between Failure”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 0805电阻 0805电容 钽电解 电感 PIN管 电位器 合计 R（t）=e-t/m

t=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 0805电阻 0805电容 钽电解 电感 电位器 拔动开关 中频声表 三极管 R（t）=e-t/m

t=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

使用数量 57 61 6 11 1 1 1 7 通用失效率(%) 质量系数 总失效率(%) 0.20 0.23 0.3 0.5 1 2 0.5 0.4 0.1 0.1 0.1 0.1 0.2 1 0.03 0.1 1.14 1.403 0.18 0.55 0.2 2 0.18 0.28 使用数量 通用失效率（%） 质量系数 总失效率（%） 61 113 20 12 5 4 0.20 0.23 0.3 0.5 1.5 1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 1.22 1.469 0.6 0.6 0.75 0.8 5.439

名称 0805电阻 0805电容 钽电解 电感 PIN管 电位器 高频声表 R（t）=e-t/m

使用数量 通用失效率(%) 质量系数 总失效率(%) 44 39 8 6 6 2 2 0.20 0.23 0.3 0.5 1.5 1 0.03 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.2 0.2 0.88 0.897 0.24 0.3 0.9 0.4 0.012 t=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 0805电阻 0805电容 钽电解 电感 三极管 电位器 R（t）=e-t/m

t=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 功放模块 选频模块 代号 Mtbf A Mtbf B MTBF(小时) 18,385,700 29,000,000 使用数量 通用失效率(%) 质量系数 总失效率(%) 55 67 22 2 9 5 0.20 0.23 0.3 0.5 0.4 1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 1.1 1.541 0.66 0.1 0.36 0.5

低噪声放大器模块 监控模块 电源模块 Mtbf C Mtbf D Mtbf E 27,500,000 23,468,600 100,000 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：

1111112()

MTBFCUMtbfAMtbfBMtbfCMtbfDMtbfE代入上表数据课得：

1111112()MTBFCUMtbfAMtbfBMtbfCMtbfDMtbfE=

1111112()≈

18,385,70029,000,00027,500,00023,468,600100,0000.99105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）。