[發明專利]航天器器件位移損傷失效率測算方法

有效

• 申請號: 201310172922.6
• 申請日: 2013-05-10
• 公開（公告）號: CN104143037B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 王群勇
• 申請（專利權）人: 北京圣濤平試驗工程技術研究院有限責任公司
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司11002
• 代理人: 韓國勝

技術領域

本發明涉及宇宙飛行技術領域，尤其涉及一種航天器內的航天器器件位移損傷失效率測算方法。

背景技術

目前，航天器內的電子系統及其所用器件（特別是航天器器件）在外太空運行時，長期受到空間粒子輻射，入射的高能粒子與光電器件材料的原子核發生彈性碰撞，晶格原子在碰撞過程中產生能量，從而離開它正常的點陣位置，成為晶格中的間歇原子，形成結構損傷，即位移損傷效應。

用于評價器件抗空間輻射環境位移損傷效應能力的傳統方法是通過位移損傷效應的試驗直接獲得器件的抗位移損傷效應水平，再根據各器件樣品的失效劑量計算出對數正態分布尺度因子數值，以此體現和評價器件抗空間輻射環境位移損傷效應能力；但是該種方法只是考核評價器件的抗位移損傷效應水平，但是沒有將其與器件的失效率進行聯系，使用時無法獲得器件的實際應用過程中的失效率情況。因此無法對于器件由位移損傷效應導致的故障失效率進行直接的判斷，也不便于進行航天器電子系統的可靠性分析和優化設計的指導。

發明內容

（一）要解決的技術問題

本發明的目的是提供一種航天器器件位移損傷失效率測算方法，以獲得器件在任務末期的環境位移損傷效率。

（二）技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供一種航天器器件位移損傷失效率測算方法，所述測算方法包括以下步驟：

S1、準備多份待檢測的器件樣品，并分別檢測各器件樣品失效時累積的等效10MeV質子注量；

S2、將各器件樣品的等效10MeV質子注量輸入尺度因子計算模塊進行計算，并得到對數正態分布尺度因子數值；

S3、將對數正態分布尺度因子數值輸入形狀因子計算模塊進行計算，并得到對數正態分布形狀因子數值；

S4、將對數正態分布尺度因子數值、對數正態分布形狀因子數值和航天器器件失效時累積的等效10MeV質子注量的預測值輸入位移損傷失效率計算模塊進行計算，以得到位移損傷失效率。

進一步地，所述航天器器件失效時累積的等效10MeV質子注量的預測步驟位于所述步驟S1之前執行，或位于步驟S1至步驟S4之間執行。

進一步地，所述步驟S4之后還包括步驟S5：

將位移損傷失效率與參考位移損傷失效率進行比較，以此分析判斷航天器器件的可靠性。

進一步地，所述尺度因子計算模塊內設置有基于以下數學公式建立的數學計算模型：

其中：μ為對數正態分布尺度因子；

n為器件樣品數量；

R_FAIL-DD-i為第i個器件樣品的等效10MeV質子注量，單位：n/cm²。

進一步地，所述形狀因子計算模塊內設置有基于以下數學公式建立的數學計算模型：

其中：σ為對數正態分布形狀因子。

進一步地，所述位移損傷失效率計算模塊內設置有基于以下數學公式建立的數學計算模型：

其中：

λ_DD為位移損傷任務周期內等效失效率，單位：h^-1；

T為航天器任務周期，單位：h；

R_specDD為航天器器件累積的等效10MeV質子注量，單位：n/cm²；

Φ為標準正態分布的分布函數。

進一步地，所述步驟S1中還包括以下步驟：

通過模擬輻射源對各器件樣品依次進行輻射，同時在輻射過程中實時監測并記錄器件樣品的等效10MeV質子注量，直至器件樣品失效；

在注量測定儀器實時監測過程中若器件樣品發生跳變，則注量測定儀器記錄器件樣品跳變點的輻照時間，并計算出器件樣品在跳變點時的等效10MeV質子注量。

進一步地，在所述器件樣品受輻射過程中，器件樣品的等效10MeV質子注量是通過測定與器件樣品同時受輻射的快中子活化箔中感生的放射總量獲得。

進一步地，航天器器件累積的等效10MeV質子注量的預測步驟為：

根據航天器的運行參數建立航天器空間環境模型；

利用航天器空間環境模型誘發模擬航天器器件發生位移損傷效應；

并計算出所述模擬航天器器件失效時所累積的等效10MeV質子注量。

進一步地，所述航天器器件累積的等效10MeV質子注量的預測步驟還包括：建立航天器器件等效10MeV質子注量與屏蔽厚度之間的關系模型。

（三）有益效果