[發(fā)明專利]行波管受發(fā)射能力限制壽命的估計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310368732.1
• 申請(qǐng)日: 2013-08-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103400051A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 樊鶴紅;孫小菡;趙興群;占麗萍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F19/00
• 分類號(hào): G06F19/00
• 代理公司: 江蘇永衡昭輝律師事務(wù)所 32250
• 代理人: 王斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微波真空電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種真空電子器件試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和壽命評(píng)估方法。

背景技術(shù)

微波真空電子器件如行波管等的可靠性對(duì)其應(yīng)用非常重要，對(duì)其壽命的評(píng)估是其可靠性分析的重要環(huán)節(jié)。行波管結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，壽命試驗(yàn)代價(jià)大，且對(duì)長(zhǎng)壽命行波管而言，基于短期試驗(yàn)難于實(shí)現(xiàn)對(duì)其壽命的估計(jì)。目前，基于行波管核心部件——陰極的壽命估計(jì)是整管壽命估計(jì)的主要參考指標(biāo)。對(duì)行波管陰極壽命進(jìn)行估計(jì)有利用欠熱特性曲線、Miram曲線和實(shí)際功函數(shù)（PWFD）的特征參數(shù)的變化來(lái)估計(jì)的方法，進(jìn)一步的這些特征參數(shù)的變化由活性物質(zhì)蒸發(fā)和陰極材料互擴(kuò)散、離子轟擊、陰極中毒等導(dǎo)致的表面膜層退化等失效機(jī)理決定。利用這些方法進(jìn)行壽命估計(jì)時(shí)，壽命試驗(yàn)過(guò)程中的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通常只作為判斷器件是否正常的依據(jù)，并未得到有效的利用，其陰極發(fā)射能力要通過(guò)測(cè)試上述曲線或特征參數(shù)來(lái)表征，過(guò)程比較復(fù)雜、不能實(shí)時(shí)跟蹤性能的變化。

在一定工作條件下，行波管整個(gè)壽命期間的性能變化規(guī)律最終決定了其使用壽命，因此其性能變化規(guī)律可作為壽命估計(jì)的依據(jù)。而就行波管陰極發(fā)射能力而言，其在壽命過(guò)程中的典型變化規(guī)律包含上升和下降階段，盡管不同管型上升階段大不相同，有的上升階段可以忽略，有的卻可長(zhǎng)達(dá)到幾萬(wàn)小時(shí)，這表明在很長(zhǎng)一段壽命試驗(yàn)過(guò)程中可能觀察不到性能下降?，F(xiàn)有的表征陰極發(fā)射能力變化的經(jīng)驗(yàn)公式均只考慮了下降階段，壽命試驗(yàn)中未出現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì)以前無(wú)法進(jìn)行壽命估計(jì)，既無(wú)法基于短期壽命試驗(yàn)對(duì)長(zhǎng)壽命試驗(yàn)管的壽命進(jìn)行估計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問(wèn)題：針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于壽命試驗(yàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)單易行的行波管受發(fā)射能力限制壽命的估計(jì)方法。

技術(shù)方案：本發(fā)明的行波管受發(fā)射能力限制壽命的估計(jì)方法，包括以下步驟：

1）對(duì)行波管壽命試驗(yàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，即揀選穩(wěn)定工作狀態(tài)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作為有效數(shù)據(jù)，穩(wěn)定狀態(tài)指在一個(gè)連續(xù)時(shí)間段內(nèi)工作條件參數(shù)穩(wěn)定在選定范圍內(nèi)的工作狀態(tài)，工作條件參數(shù)為熱子功率或溫度或熱子功率和陽(yáng)極電壓V，選定范圍為[s(1-a%),s(1+b%)]范圍內(nèi)，其中s為工作條件參數(shù)設(shè)定值，a為穩(wěn)定工作狀態(tài)的向下變化閾值，b為穩(wěn)定工作狀態(tài)的向上變化閾值，a，b取值范圍均為[0.01，50]；

2）從有效數(shù)據(jù)中提取行波管試驗(yàn)管在給定工作條件下的陽(yáng)極電流/收集級(jí)電流I隨時(shí)間的變化數(shù)據(jù)，或陽(yáng)極電流/收集級(jí)電流與陽(yáng)極電壓3/2次方的比值I/V^3/2隨時(shí)間的變化數(shù)據(jù)，作為給定工作條件下的試驗(yàn)管性能變化數(shù)據(jù)，然后按照下式對(duì)試驗(yàn)管性能變化數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合分析，得到擬合曲線：

y=aebt+ct+d]]>

其中y為陽(yáng)極電流/收集級(jí)電流I或I/V^3/2，t為時(shí)間，a，b，c，d為待擬合參數(shù)，并且滿足a<0，b<0，c<0，d>-a；

3）根據(jù)步驟2）得到的擬合曲線，對(duì)行波管試驗(yàn)管的壽命進(jìn)行估計(jì)，得到試驗(yàn)管的發(fā)射能力限制壽命估計(jì)值。

本發(fā)明方法的步驟2）中，在提取到給定工作條件下的試驗(yàn)管性能變化數(shù)據(jù)后，按時(shí)間段對(duì)試驗(yàn)管性能變化數(shù)據(jù)進(jìn)行分組，并對(duì)每組數(shù)據(jù)求平均值，然后對(duì)平均值進(jìn)行擬合分析，得到擬合曲線。

本發(fā)明方法的步驟3）中，對(duì)行波管試驗(yàn)管的壽命進(jìn)行估計(jì)，是將陽(yáng)極電流/收集級(jí)電流I或I/V^3/2降為初值的90%時(shí)，擬合曲線所對(duì)應(yīng)的時(shí)間作為試驗(yàn)管的發(fā)射能力限制壽命估計(jì)值，初值為t=0時(shí)或第一個(gè)有效數(shù)據(jù)記錄時(shí)刻的陽(yáng)極電流/收集級(jí)電流I或I/V^3/2。

有益效果：本發(fā)明通過(guò)對(duì)壽命試驗(yàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的處理提高了對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的利用效率，完善了對(duì)行波管發(fā)射性能退化規(guī)律的全壽命周期描述，估計(jì)方法簡(jiǎn)單易行，可以基于較短期壽命試驗(yàn)對(duì)長(zhǎng)壽命試驗(yàn)管的壽命進(jìn)行估計(jì)。