[發明專利]一種基于故障發生概率的產品健康判斷方法

在審

• 申請號: 202010423177.8
• 申請日: 2020-05-19
• 公開（公告）號: CN111597655A
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 秦鵬舉;賈東明;鞠宏艷;張翔宇;閻濤
• 申請（專利權）人: 西安航天動力技術研究所
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/20;G06F17/18;G06F111/10;G06F119/04;G06F119/12
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 代麗;郭德忠

本發明提供了一種基于故障發生概率的產品健康判斷方法，能夠對沒有大數據時通過將數據轉化為概率分布密度函數然后進行統計量極限分布分析，用于進行產品健康判斷。本發明通過把試驗中獲得的時間序列數據轉化為概率分布密度函數，然后構造一個統計量，確定該統計量的極限分布，然后根據極限分布在一定的顯著性水平下來判斷兩個概率分布密度函數是否來自同一個母體，這樣就可以借助來自統計學領域的研究成果來解決健康監檢測領域里的技術問題，不依賴大數據完成故障概率計算，節省了大量的試驗經費和試驗時間，本發明方法只需要兩次試驗(一次正常產品和一次故障產品)就可以實現同樣的效果，經濟效益非常明顯。

技術領域

本發明屬于時間序列數據處理技術領域，具體涉及一種基于故障發生概率的產品健康判斷方法，所述產品為有殼體的產品。

背景技術

固體火箭發動機由于其具有結構簡單、工作可靠、維護簡單、使用方便等特點，在軍事領域得到廣泛應用。但由于發動機具有“長期貯存、一次性使用、貯存中免測試”的特殊性，因此通過對發動機進行健康監測有著重要的意義。

根據國內外研究結果，超聲導波是應力波的一種，使用導波檢測不僅具有波信息檢測方法的一系列優點，而且具有探測距離遠、檢測效率高、速度快等特點。其不受周圍環境低頻振動的影響，適用的類型也比較多，對多層粘接結構(如固體火箭發動機：包含金屬/復合材料殼體、絕熱層、藥柱結構等)中常見的如脫粘、分層以及裂紋等缺陷都能產生比較強的響應。

通過超聲導波對固體發動機進行產品健康叛斷時，需要對獲得信號隨時間的變化數據(即時間序列數據)，然后對獲得的時間序列數據進行處理進而獲得產品的故障發生率。但是現有的時間序列數據處理主要是通過傅立葉分析、小波分析等方法轉換為頻域進行特征分析，只能適用于響應時間比較長的時間序列數據，超聲導波監測方式獲得的時間序列數據的響應時間很短(1ms)，無法激活產品固有頻率的響應，因而無法獲得有效頻域信息，因而不能有效進行產品健康判斷。

另外，在研究過程中發現如果采用短時間時域信息時如何判斷產品是否健康的難點是試驗數量，如果試驗數量足夠多，可以采用大數據方法判斷正常情況下參數的分布，然后根據顯著性水平判斷某個產品是否有故障，但是這種方法在研究的場合中不適用，主要是由于在研究的場合中試驗數量非常少，只進行了兩輪試驗，這樣的試驗數量根本不足以進行統計分析，但是統計要求必須要用概率方法判斷產品是否健康。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種基于故障發生概率的產品健康判斷方法，能夠對沒有大數據時通過將數據轉化為概率分布密度函數然后進行統計量極限分布分析，用于進行產品健康判斷。

為實現上述目的，本發明的基于故障發生概率的產品健康判斷方法如下：

通過對一個正常產品和一個故障產品用相同的測試方法在相同測點進行測量，獲得兩組時間序列數據；獲取兩組時間序列數據的分布密度函數f₁和f₂；

計算兩個分布密度函數之間的距離d(f₁,f₂)，得到在測點的故障發生概率P(d(f₁,f₂),n)，其中n為等效自由度；

根據P(d(f₁,f₂),n)＝P₀，求解此時的等效自由度n，其中P₀為已知的故障發生概率；

根據要求的容忍故障發生概率p，根據P(d,n)＝p求解得d，其中d為故障發生概率為p時的距離臨界值；

用相同的測試方法在相同測點獲得待測產品的時間序列數據及其分布密度函數f₃，計算得d(f₁,f₃)；