工業(yè)級交換機的可靠性指標與溫度的關(guān)系
2017-6-27 15:33:53
工業(yè)級交換機的可靠性常見指標主要包括：可靠性R（t）、平均維修時間MTTR、失效率λ（t）。工業(yè)級交換機的可靠性又與溫度有何關(guān)系。
一、衡量可靠性的常見指標有以下幾種：
1．可靠度R（t），即產(chǎn)品在規(guī)定條件下、規(guī)定時間內(nèi)完成規(guī)定功能的概率，亦稱平均無故障時間MTBF（meantimebetweenfailure）；
2．平均維修時間MTTR是指產(chǎn)品從發(fā)現(xiàn)故障到恢復規(guī)定功能所需要的時間；
3．失效率λ（t），是指產(chǎn)品在規(guī)定的使用條件下使用到時刻t后，產(chǎn)品失效的概率。產(chǎn)品的可靠性變化一般都有一定的規(guī)律，其特征曲線形狀像浴盆，通常稱之為“浴盆曲線”。在實驗和設(shè)計初期，由于產(chǎn)品設(shè)計制造中的錯誤、軟件不完善以及元器件篩選不夠等原因而造成早期失效率高；通過修正設(shè)計、改進工藝、老化元器件、以及整機試驗等，使產(chǎn)品進入穩(wěn)定的偶然失效期；使用一般時間后，由于器件耗損、整機老化以及維護等原因，產(chǎn)品進入了耗損失效期。這就是可靠性特征曲線呈“浴盆曲線”型的原因。衡量一個電子產(chǎn)品、尤其是工業(yè)類產(chǎn)品最常用的是MTBF，也就是平均無故障時間。
二、溫度和MTBF的關(guān)系
由于現(xiàn)代電子設(shè)備所用的電子元器件的密度越來越高，這將使元器件之間通過傳導、輻射和對流產(chǎn)生熱耦合。因此，熱應(yīng)力已經(jīng)成為影響電子元器件失效率的一個最重要的因素。對于某些電路來說，可靠性幾乎完全取決于熱環(huán)境。所以，為了達到預期的可靠性目的，必須將元器件的溫度降低到實際可以達到的最低水平。有資料表明：環(huán)境溫度每提高10℃，元器件壽命約降低1/2。這就是有名的“10℃法則”。
MTBF測試：目前國外廣泛采用Bellcore的RPP（ReliabilityPredictionProcedure）來測量設(shè)備的MTBF，這其中包括晶體管數(shù)量、功率衰減以及環(huán)境參數(shù)。我們分析其中用風扇散熱的24口工業(yè)級交換機的檢測報告，在環(huán)境溫度為30℃，40℃，50℃時，無風扇工業(yè)級交換機和工業(yè)級有風扇交換機的測試結(jié)果為：
30℃40℃50℃
無風扇散熱10年9.5年8年
有風扇散熱8年7.5年7年
另外，我們通過TSC實驗室的溫度測試中還發(fā)現(xiàn)了兩個結(jié)果：
1．如果不采用任何散熱措施，一臺24口工業(yè)級交換機（不含光口）正常工作4小時后，它的機內(nèi)溫度要比周圍的環(huán)境溫度高約40℃；而采用風扇降溫的同樣的交換機的機內(nèi)溫度只比周圍的環(huán)境溫度高約15℃。
2．機內(nèi)溫度達到85℃時，實際上溫度已經(jīng)開始影響到了機內(nèi)主板很多芯片器件的壽命，也就是說，如果不采用很好的散熱措施，在外部環(huán)境溫度為45～50℃時，交換機的MTBF會大大下降。
由此可見，溫度對于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的影響是非常大的，如果像商業(yè)級交換機一樣采用風扇降溫，能夠有效降低機內(nèi)溫度而延長設(shè)備的MTBF，但風扇本身的壽命又非常有限（2.28年）（由SANYOFANDATASHEET給出的數(shù)據(jù)）。
工業(yè)級交換機不同于商用設(shè)備，往往是一開機就常年運行，而且運行的環(huán)境也往往較惡劣，沙塵、昆蟲、潮濕都會直接影響風扇的運行。一個質(zhì)量好的工業(yè)級交換機，風扇使用壽命一般在20000小時，風扇到了年限以后，檢測并更換就變得非常重要。因為主動散熱性工業(yè)級交換機在設(shè)計時散熱主要就是靠風扇散熱，一旦風扇失效而不及時更換，“10℃法則”將會起作用：機內(nèi)環(huán)境溫度每提高10℃，元器件壽命就降低1/2。工業(yè)級交換機的機內(nèi)積熱將會快速導致工業(yè)級交換機性能的下降，直至工業(yè)級交換機崩潰。因此，工業(yè)級交換機的散熱系統(tǒng)設(shè)計，也就是熱設(shè)計就顯得尤為重要了。
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