专利名称：一种实现振动可靠性测试的方法
技术领域：
本发明涉及计算机设备及相关器件的测试技术，更确切地说是涉及与计算机相关的电子产品的实现振动可靠性测试的方法。
背景技术：
20世纪50年代以后，随着现代科学技术的发展和电子产品的广泛应用，可靠性指标已经和电子产品的性能、费用、体积、重量等指标相提并论，成为衡量电子产品质量的主要指标之一，所谓可靠性是指产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。
可靠性指标之所以如此重要，有电子产品和企业两个方面的原因，首先对于电子产品本身来说，现代科学技术的发展使电子产品更加复杂，不提高电子产品的可靠性，电子产品的故障率就会大大上升，从而导致电子产品几乎无法使用，并且电子产品可能会在各种各样的环境中使用的特点也要求电子产品具有高的可靠性；而对于企业来说，为了抢先占领电子产品的市场，就必须要缩短电子产品的研制周期，而如果要减少研制过程中的反复，就必须对电子产品的组成元件和整个系统的可靠性进行预测和控制。
众所周知，在服务器、PC、笔记本电脑等计算机类电子产品的使用环境中，诸如温度、振动、湿度、冲击、电网电压波动等各种恶劣因素对该类产品性能的影响很大，对于振动因素来说，瞬间或长时间持续的振动都可能导致该类产品的整机系统无法正常工作，整机系统在振动环境恶劣的情况下出现故障的主要原因有两个，一个是电子元器件出现故障，另一个是整机系统的性能出现波动，由于目前的电子元器件和整机系统都只有一个大概的可工作振动范围，而这个范围很不准确，同时，也没有一个准确的方法预估计算机产品的系统和电子元器件在振动疲劳破坏环境下的使用寿命，因此整机在复杂的振动环境中工作时，很可能就会有某个电子元器件出现故障，或系统性能出现波动，从而导致整机运行出现故障。
因此，在计算机类电子产品的研制阶段，生产制造商需要非常重视该类产品的电子元器件及整机系统的振动可靠性，了解电子元器件及整机系统在不同振动环境下的失效模式，分析失效原因，找出薄弱环节，以便采取相应措施以提高电子元器件及整机系统的振动可靠性水平，从而提高整机的可靠性。虽然目前业界也有关于振动可靠性的测试，但一般此类振动可靠性测试只是在产品生产之后，进行是否满足国标给出的振动范围的合格性检测，如果不合格，则替换被损坏或不合格的器件后再重新测试，直到合格为止。这样的检测只能得知整个系统是否能够符合国标的规定，而不能获知系统或某个器件应该达到何种标准更合适，更不能全面衡量一个系统中各种元器件应满足何种振动标准相互匹配才更合理，系统整体性能更好，现有技术中并没有能够实现上述目的的振动可靠性测试方案。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种针对计算机类产品的实现振动可靠性测试的方法，以使技术人员在研制计算机类电子产品时，能够及时了解电子元器件及整机系统在不同振动环境下的失效模式，以便提高计算机类产品的整机性能。
为达到以上目的，本发明的技术方案具体是这样实现的一种实现振动可靠性测试的方法，适用于计算机类产品，该方法至少包括以下步骤a1.设定本次测试的起始振动加速度和振动频率范围；a2.在起始振动加速度的基础上逐步增大当前的测试振动加速度，并分别对应每一个振动加速度进行一段时间的随机振动，在每次振动稳定后进行功能可靠性测试，判断当前被测产品的功能是否出现异常，如果出现异常，则进入步骤a3，否则，将当前的振动加速度作为起始振动加速度，返回步骤a2；
a3.将振动恢复至起始振动加速度，在振动稳定后进行功能可靠性检测，判断被测产品的所有功能是否全部恢复正常，如果是，则将功能出现异常之前的振动加速度设置为随机振动的可操作界限，并结束本流程，如果功能不能恢复正常，则减小振动加速度的增加量，将前一振动加速度作为起始振动加速度，返回步骤a2。
步骤a3中如果功能恢复正常，所述步骤a3进一步包括a31.以功能出现异常的振动加速度为起始振动加速度；a32.继续逐步增大振动加速度，并分别进行一段时间的随机振动，之后将随机振动恢复至起始振动环境，在振动稳定后进行功能可靠性检测，判断当前被测产品的功能是否出现异常，如果出现异常，将当前的振动加速度设置为随机振动的破坏界限，并结束本流程，否则，将当前的振动加速度作为起始振动加速度，返回步骤a32。
步骤a3中如果功能不能恢复正常，所述步骤a2进一步包括将当前的振动加速度设置为随机振动的破坏界限。
所述的功能可靠性检测为对被测产品的数据存储介质进行表面损伤扫描，检查被测产品各电子元器件的功能以及各个接口的性能是否正常；或检测整个被测产品的系统在满负载运行的情况下，各个部件或系统整体运行的稳定性和兼容性；或检测被测产品对电网环境的适应能力；或以上三种测试的任意组合。
所述对被测产品的数据存储介质进行表面损伤扫描由配置了磁盘扫描测试包的系统测试软件WinPie3.24实现。
所述满负载运行状态下对稳定性和兼容性的检测通过运行模块化的系统测试软件WinPie3.24和网络测试软件Drive Reaper实现。
所述对电网环境适应能力的检测通过交流电源供应器模拟各种市电波形失真实现。
所述增大当前的测试振动加速度由六自由度电磁振动系统实现。
所述功能可靠性测试执行一次以上。
本发明方法通过对电子元器件的振动可靠性进行测试，可以得到不同电子元器件准确的振动可操作界限、振动破坏界限，以及在各个振动应力下电子元器件在机械特性、电特性和功能特性上的缺陷，使设计人员在进行整机设计时能够充分考虑电子元器件的各种特性，根据需要改进电子元器件的设计以提高其振动可靠性，或更换为振动可靠性更高的电子元器件，从而使整机的振动可靠性性能更加稳定，并能通过统计和计算各个电子元器件的振动可靠性来实现对整机的振动可靠性有一个较为准确的估计；通过对系统的振动可靠性进行测试，得到系统准确的振动可操作界限及破坏界限，使设计人员在设计时可以根据需要进行系统优化，从而提高系统的振动可靠性。
具体实施例方式
下面结合附图
及具体实施例对本发明方法作进一步详细的说明。
本发明方案的核心思想就是利用一个能够在较宽的频率范围内做较大随机振动的振动装置，将计算机可靠性测试样机放置在该振动装置中，首先设置一个初始的振动加速度的均方根值和振动频率范围，振动装置在较宽的频率范围内以这一初始振动加速度做一段时间的随机振动，之后逐步增大该随机振动的振动加速度，并以该振动加速度进行一段时间的随机振动，在每个随机振动稳定后进行计算机系统和部件的功能可靠性测试，如果发现功能出现异常，则需要回到初始的振动状态进行功能可靠性测试，以找出随机振动的可操作界限和破坏界限。
所述可操作界限为在振动可靠性测试过程中发生了计算机电子元器件或系统的功能故障在振动应力消除后即可自动恢复的振动应力临界点；所述破坏界限为计算机电子元器件或系统的功能故障在振动应力消除后依然存在的振动应力临界点。测试所得到的可操作界限和破坏界限可用来对计算机类电子产品进行研制或改进；或是在进行整机组合时，得到使系统整体性能更佳的部件配置方案。
在上述方案中，对待测设备或器件所进行的功能可靠性测试包括三个方面1)对需要测试的内存、硬盘等部件进行数据存储介质表面损伤扫描，检查计算机各电子元器件的功能以及各个接口的性能是否正常，该检测可以通过运行配置了磁盘扫描测试包的系统测试软件WinPie3.24实现；2)检测整个计算机系统在满负载运行的情况下，各个部件或系统整体运行的稳定性和兼容性，该检测可以通过运行模块化的系统测试软件WinPie3.24和网络测试软件Drive Reaper实现；3)检测计算机各电子元器件及系统对电网环境的适应能力，可以通过交流电源供应器模拟各种市电波形失真对计算机各电子元器件及系统进行检测，交流电源供应器可以模拟的各种市电波形的失真包括电源瞬间断电、瞬时突波、电源不足、电压和频率缓升降等。
本实施例中所采用的振动装置是英国LDS公司的V850-SPA25/30KLASER-CA4型电磁振动系统，该系统能够实现六个自由度的轴向和旋转振动，其频率范围为3～3000Hz，最大振动加速度为60Grms，最大负载为300Kg，最大正弦推力为20KN，将装有待测电子元器件或系统的样机装夹在电磁振动系统的工作台面上。可以设置初始振动加速度为3～7Grms，振动加速度的增加值为5Grms，具体试验的初始振动加速度及其增加值均根据计算机的电子元器件或系统的复杂程度决定，如果计算机的电子元器件或系统很复杂，则其对振动的变化会更敏感一些，因此需要采用与3Grms相近的较小的振动加速度及其增加值，否则，可以采用与7Grms相近的较大的振动加速度及其增加值。
本实施例所设置的初始振动加速度及增加值均为5Grms，电磁振动系统首先在初始振动加速度下对样机进行一段时间的随机振动，之后逐步增大振动加速度值，每次以某个振动加速度进行随机振动完成后，均需要以最后的振动速度持续一段时间以使振动稳定，该段时间可以设置为15分钟，在振动稳定后进行至少一次的功能可靠性测试，如果每次测试都正常，则继续进行下一次的随机振动，直到测试出功能出现异常的情况。如果功能出现异常，则需要将随机振动恢复到初始的振动条件下进行功能可靠性测试，如果功能恢复正常，则将该次功能出现异常时所对应随机振动的前一次振动加速度作为随机振动的可操作界限，如果功能在随机振动恢复后仍处于异常状态，则将该次功能出现异常时所对应随机振动的振动加速度作为随机振动的破坏界限，并减小振动加速度的增幅，在前一个振动加速度的基础上以这个较小的增幅增加振动加速度，并重新进行功能可靠性测试，以获得随机振动的可操作界限。
采用本发明方法按照先部件、后整机系统的顺序进行计算机类电子产品的振动可靠性测试，可以暴露计算机类电子产品在机械特性、电特性及功能特性上的缺陷，根据测试结果解决相应的缺陷，便可提高每个部件乃至整个系统的性能，从而可以提高计算机类电子产品系统的平均无故障时间(MTBF，mean time between failures)值，保障新品的振动可靠性，缩短新品的开发时间，从而加速了新品的上市时间，并降低新品的研发成本和售后服务成本。
权利要求
1.一种实现振动可靠性测试的方法，适用于计算机类产品，其特征在于，该方法至少包括以下步骤a1.设定本次测试的起始振动加速度和振动频率范围；a2.在起始振动加速度的基础上逐步增大当前的测试振动加速度，并分别对应每一个振动加速度进行一段时间的随机振动，在每次振动稳定后进行功能可靠性测试，判断当前被测产品的功能是否出现异常，如果出现异常，则进入步骤a3，否则，将当前的振动加速度作为起始振动加速度，返回步骤a2；a3.将振动恢复至起始振动加速度，在振动稳定后进行功能可靠性检测，判断被测产品的所有功能是否全部恢复正常，如果是，则将功能出现异常之前的振动加速度设置为随机振动的可操作界限，并结束本流程，如果功能不能恢复正常，则减小振动加速度的增加量，将前一振动加速度作为起始振动加速度，返回步骤a2。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤a3中如果功能恢复正常，所述步骤a3进一步包括a31.以功能出现异常的振动加速度为起始振动加速度；a32.继续逐步增大振动加速度，并分别进行一段时间的随机振动，之后将随机振动恢复至起始振动环境，在振动稳定后进行功能可靠性检测，判断当前被测产品的功能是否出现异常，如果出现异常，将当前的振动加速度设置为随机振动的破坏界限，并结束本流程，否则，将当前的振动加速度作为起始振动加速度，返回步骤a32。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤a3中如果功能不能恢复正常，所述步骤a2进一步包括将当前的振动加速度设置为随机振动的破坏界限。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的功能可靠性检测为对被测产品的数据存储介质进行表面损伤扫描，检查被测产品各电子元器件的功能以及各个接口的性能是否正常；或检测整个被测产品的系统在满负载运行的情况下，各个部件或系统整体运行的稳定性和兼容性；或检测被测产品对电网环境的适应能力；或以上三种测试的任意组合。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对被测产品的数据存储介质进行表面损伤扫描由配置了磁盘扫描测试包的系统测试软件WinPie3.24实现。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述满负载运行状态下对稳定性和兼容性的检测通过运行模块化的系统测试软件WinPie3.24和网络测试软件Drive Reaper实现。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对电网环境适应能力的检测通过交流电源供应器模拟各种市电波形失真实现。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述增大当前的测试振动加速度由六自由度电磁振动系统实现。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述功能可靠性测试执行一次以上。
全文摘要
本发明公开了一种针对计算机类产品的实现振动可靠性测试的方法，该方法利用一个能够在较宽的频率范围内做较大随机振动的振动装置，将可靠性测试样机放置在该振动装置中，首先设置一个初始的振动加速度，并逐步增大该随机振动的振动加速度，振动装置以每个振动加速度做一段时间的随机振动，在每个随机振动稳定后进行计算机系统和部件的功能可靠性测试，如果发现功能出现异常，则返回初始的振动状态进行功能可靠性测试，以找出随机振动的可操作界限和破坏界限。本发明所提供的测试方法使设计人员在得到这些界限的同时，获得计算机类产品在各种振动条件下机械特性、电特性和功能特性上的缺陷，从而可以进行优化设计，提高计算机系统的振动可靠性。
文档编号G01M7/00GK1525149SQ0310529
公开日2004年9月1日 申请日期2003年2月26日 优先权日2003年2月26日
发明者郑自堂 申请人:联想(北京)有限公司