[發明專利]基于步降加速退化試驗的壓力繼電器貯存壽命預測方法

有效

• 申請號: 201410631076.4
• 申請日: 2014-11-11
• 公開（公告）號: CN104316872A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 譚源源;張春華;汪亞順;陳循;羅巍;申曄;魯相;萬伏彬;方鑫
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: G01R31/327
• 分類號: G01R31/327
• 代理公司: 長沙新裕知識產權代理有限公司 43210
• 代理人: 劉熙

1.一種基于步降加速退化試驗的壓力繼電器貯存壽命預測方法，其特征是包括以下步驟：?

步驟1、設計壓力繼電器步降加速退化試驗方案：?

1-1以溫度作為試驗的加速應力；?

1-2以不同的溫度作為試驗的加速應力水平，由高溫到低溫分別為S₁,S₂,…,S_I，其中I為加速應力水平數，I應等于或大于3；將第i個加速應力水平記為S_i，i表示加速應力水平的編號，i＝1,...,I；最低加速應力水平應高于庫房常規貯存溫度，最高加速應力水平的設置必須保證壓力繼電器的退化機理與庫房常規貯存時保持一致；?

1-3壓力繼電器樣品數J等于或大于3；?

1-4試驗的加速應力水平按照從高溫到低溫的順序S₁→S₂→…→S_I進行施加；從試驗開始至第i個加速應力水平S_i下的試驗完成，當已施加加速應力水平下的累計試驗時間到達預設的試驗停止時間τ_i時，完成當前加速應力水平試驗，并對樣品施加下一個加速應力水平S_i+1繼續試驗，直至完成所有加速應力水平試驗；?

1-5在第i個加速應力水平S_i下對每個樣品的性能進行性能測試，測試次數K至少為5次，測試項目為壓力繼電器電信號啟動對應的流體壓力P；設t_i,k表示在第i個加速應力水平S_i下進行第k次性能測試所對應的累計試驗時間，按以下方法設定t_i,k,k＝1,...,K：當累計試驗時間t_i,k達到τ_i-1、τ_i時，分別進行第1次和第K次性能測試，即t_i,1＝τ_i-1、t_i,K＝τ_i；在此基礎上設定進行第2次、第3次、…、第K-1次性能測試所對應的累計試驗時間t_i,k,k＝2,3,...,K-1，使得在第i個加速應力水平S_i下的所有K次性能測試中，相鄰兩次性能測試之間的時間間隔滿足由小到大的要求；?

步驟2、將所有壓力繼電器樣品放入溫度試驗箱內進行試驗；?

步驟3、在每個加速應力水平下，到達步驟1中所設定的進行性能測試所對應的累計試驗時間時暫停試驗，并從試驗箱中取出所有樣品，待樣品在常溫下充分冷卻1小時后逐一進行性能測試；性能測試完畢后將所有樣品放入溫度試驗箱繼續試驗，直至步驟1中所設計的試驗方案全部執行完畢后結束試驗；?

步驟4、將步驟3中測試得到的所有樣品的流體壓力P的測試值記為y，y＝{y_ij(t_i,k),i＝1,...,I；j＝1,...,J；k＝1,...,K}，其中i表示I個加速應力水平的編號，j表示J個樣品的編號，k表示每個加速應力水平下K次測試的編號，t_i,k表示在第i個加速應力水平S_i下進行第k次性能測試所對應的累計試驗時間，y_ij(t_i,k)表示在t_i,k時刻對第j個樣品進行性能測試獲得的P的測試值；?

將y作為測試數據進行處理，得出壓力繼電器在庫房常規貯存下的貯存可靠度步驟如下：?

4-1采用下述式(1)描述P的理論值隨時間的變化關系(即退化模型)：?

其中，a_ij、b_ij分別為待估計的參數，記為t為時間，為第j個樣品在第i個加速應力水平S_i下t時刻P的理論值；?

4-2令取不同的嘗試值，并代入由下述式(2)表示的誤差平方和?使取得最小值時所對應的嘗試值即為的估計值，記為

其中y_ij(t_i,k)、分別是第j個樣品在第i個加速應力水平S_i下t_i,k時刻流體壓力P的測試值和理論值；?

4-3將代入式(1)中的得出結合廠家給出的壓力繼電器性能退化失效閾值D_f，通過下述式(3)求取的反函數獲得第j個樣品在第?i個加速應力水平S_i下的偽失效壽命時間

將樣品在所有加速應力水平下的全部偽失效壽命時間記為_t，?

4-4第i個加速應力水平S_i下壓力繼電器貯存可靠度R(t)采用下述式(4)所示的Weibull分布進行描述：?

R(t)＝exp[-(C_i+t-τ_i-1/η_i)^m],τ_i-1<t≤τ_i???(4)?

其中，m為壓力繼電器的形狀參數，η_i為壓力繼電器在第i個加速應力水平S_i下的特征參數；τ_i為第i個加速應力水平S_i下預設的試驗停止時間；C_i為等效參數，C₁＝0，當i≥2時，C_i由下述式(5)求出：?

C_i＝(C_i-1+τ_i-1-τ_i-2)·η_i/η_i-1???(5)?

其中，τ₀＝0；?

加速模型采用下述式(6)所示的Arrhenius模型進行描述：?

lnη_i＝γ₀+γ₁/(S_i+273)???(6)?

其中γ₀和γ₁是模型參數，S_i為第i個加速應力水平；?

將式(6)中的η_i代入式(5)，得到下述式(7)：?

C_i＝(C_i-1+τ_i-1-τ_i-2)·exp[γ₁/(S_i+273)-γ₁/(S_i-1+273)]???(7)?

即C_i可由已知參數τ_i、S_i和未知參數γ₁進行迭代表示；?

將式(6)中的η_i代入式(4)，得到下述式(8)：?

R(t)＝exp[-((C_i+t-τ_i-1)/exp(γ₀+γ₁/(S_i+273)))^m],τ_i-1<t≤τ_i???(8)?

其中，C_i由式(7)表示；將式(8)中的未知參數γ₀、γ₁、m記為ψ，即ψ＝(γ₀,γ₁,m)；?

4-5通過下述式(9)計算t的似然函數L(ψ|t)：?

其中為將代入式(8)所取得的值，為將代入下述式(10)所取得的值：?

h(t)＝m/exp(γ₀+γ₁/(S_i+273))·[(C_i+t-τ_i-1)/exp(γ₀+γ₁/(S_i+273))]^m-1,τ_i-1<t≤τ_i

????????????????????????????????????????????????????????????????(10)?

4-6對L(ψ|t)求對數得到對數似然函數lnL(ψ|t)，令ψ＝(γ₀,γ₁,m)取不同的嘗試值并代入lnL(ψ|t)，使lnL(ψ|t)取得最大值時所對應的嘗試值即為ψ的估計值，記為其中分別為未知參數γ₀、γ₁、m的估計值，?

4-7將代入下述式(12)得到壓力繼電器在庫房常規貯存下(庫房常規貯存溫度為S₀)的貯存可靠度

4-8結合廠家給出的貯存可靠度額定值RT，通過下述式(13)求取的反函數得到壓力繼電器在庫房常規貯存下的貯存壽命從而對其貯存壽命進行預測：?