在长期稳定性测试中，合理设置采样间隔和测试时长需综合考虑测试目标、被测对象特性、失效模式以及资源限制，通过科学设计确保既能捕捉关键失效过程，又能高效利用资源。以下是具体设置方法及案例：
一、采样间隔设置原则
采样间隔需平衡数据精度与存储/处理成本，避免过密采样导致数据冗余，或过疏采样遗漏关键信息。
1. 根据被测对象特性确定
- 慢变参数（如电容容量、绝缘电阻）：
- 采样间隔可较长（如每小时1次），因参数变化缓慢。
- 示例：电解电容容量在高温下每天下降约0.1%，每小时采样可捕捉趋势。
- 快变参数（如输出电压纹波、动态响应）：
- 采样间隔需较短（如每秒10-100次），以捕捉瞬态变化。
- 示例：开关电源输出纹波频率为100kHz，采样率需≥200kHz（奈奎斯特定理）。
2. 根据失效模式确定
- 渐变失效（如电容干涸、元件老化）：
- 初期变化缓慢，可延长采样间隔（如每12小时1次）；
- 后期变化加速时，缩短间隔（如每1小时1次）。
- 突发失效（如焊点脱落、绝缘击穿）：
- 需持续高频率采样（如每分钟1次），以捕捉失效瞬间。
3. 资源限制下的优化
- 数据存储限制：
- 若存储空间有限，可采用变间隔采样（如初期每4小时1次，后期每1小时1次）。
- 处理能力限制：
- 若数据分析需实时处理，可降低采样率（如从每秒100次降至10次），但需确保不丢失关键信息。
二、测试时长设置原则
测试时长需覆盖被测对象从初始稳定期到失效临界点的全过程，确保能观察到显著性能退化。
1. 基于产品寿命目标确定
- 目标寿命为5年：
- 实验室加速测试需通过时间压缩（如高温加速）模拟长期使用。
- 示例：在85℃下测试1000小时，相当于常温25℃下约5年（阿伦尼乌斯模型，活化能Ea=0.7eV）。
- 目标寿命为10年：
- 需延长测试时间或提高加速因子（如125℃下测试2000小时）。
2. 基于失效模式确定
- 早期失效（如元件缺陷）：
- 测试初期（如前100小时）需密集采样，以筛选缺陷品。
- 随机失效（如偶然故障）：
- 耗损失效（如电容干涸）：
- 需测试至性能参数超出阈值（如电容容量下降20%）。
3. 行业标准参考
- 军用标准（MIL-STD-810）：
- 要求连续测试1000小时以上，模拟5-10年使用。
- 商用标准（IEC 62368）：
- 推荐测试时长为产品预期寿命的10%-20%（如5年寿命产品测试500-1000小时）。
三、优化策略：动态调整采样与时长
1. 分阶段测试
- 阶段1（初期）：
- 测试时长：前24-48小时；
- 采样间隔：每10分钟1次（捕捉早期性能波动）；
- 目标：验证初始稳定性。
- 阶段2（中期）：
- 测试时长：200-500小时；
- 采样间隔：每1小时1次（平衡数据量与变化速度）；
- 目标：观察性能退化趋势。
- 阶段3（后期）：
- 测试时长：至性能参数超限；
- 采样间隔：每30分钟1次（临近失效时加密采样）；
- 目标：确定失效时间点。
2. 自适应采样
- 基于阈值触发：
- 当输出电压波动超过±0.5%时，自动缩短采样间隔至每5分钟1次。
- 基于模型预测：
- 使用退化模型（如线性/指数退化）预测失效时间，动态调整测试时长。
四、案例分析
案例1：电解电容寿命测试
- 目标：评估电容在65℃下的寿命。
- 采样间隔：
- 初期（前100小时）：每1小时1次（容量变化缓慢）；
- 中期（100-500小时）：每30分钟1次（容量下降加速）；
- 后期（500小时至失效）：每10分钟1次（临近失效）。
- 测试时长：
- 实验室测试800小时，相当于常温25℃下约8年（阿伦尼乌斯模型折算）。
案例2：开关电源输出稳定性测试
- 目标：验证电源在连续工作下的输出电压精度。
- 采样间隔：
- 纹波电压：每秒100次（捕捉高频噪声）；
- 平均电压：每分钟1次（长期趋势）。
- 测试时长：
- 连续测试1000小时，模拟1年实际使用（每日工作8小时）。
五、工具与资源推荐
- 数据采集系统：
- 支持多通道、变间隔采样（如NI DAQ、Keysight 34980A）。
- 自动化测试软件：
- 可编程触发条件（如LabVIEW、Python脚本）。
- 加速老化箱：
六、总结：关键决策点
