[發(fā)明專利]一種星載氫鐘壽命評(píng)估方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011042033.4
• 申請(qǐng)日: 2020-09-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112364475A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王小寧;周波;鄭恒;王晉婧;李晶;王文明;鄭紫霞;龍東騰;龔佩佩;角淑媛;劉鼎;程海龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)航天標(biāo)準(zhǔn)化研究所;北京無(wú)線電計(jì)量測(cè)試研究所
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G04D7/00;G06F119/04
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張歡

1.一種星載氫鐘壽命評(píng)估方法，其特征在于，包括步驟如下：

(1)對(duì)氫鐘的FMEA和故障樹(shù)進(jìn)行分析，識(shí)別出影響氫鐘可靠性與壽命的因素為真空裝置故障與電離裝置故障；建立氫鐘的故障模式與數(shù)據(jù)特征量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；數(shù)據(jù)特征量指能夠反映氫鐘部組件或整鐘性能的數(shù)據(jù)；

(2)搭建星載氫鐘壽命評(píng)估模型；

(3)對(duì)數(shù)據(jù)特征量進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；

(4)利用蒙特卡羅仿真方法對(duì)氫鐘壽命進(jìn)行評(píng)估，得到氫鐘的平均壽命與氫鐘壽命的分布。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種星載氫鐘壽命評(píng)估方法，其特征在于：步驟(1)中，真空裝置故障包括真空失效、供氫異常、腔泡系統(tǒng)失效、電離源故障。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種星載氫鐘壽命評(píng)估方法，其特征在于：步驟(1)中，電離裝置故障包括電離泡失效、電離電路故障。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種星載氫鐘壽命評(píng)估方法，其特征在于：步驟(1)中，氫鐘部組件的數(shù)據(jù)特征量包括：鈦泵和吸氣劑泵的吸氫量，吸氣劑復(fù)合泵的真空度和高壓源電流，磁屏蔽系數(shù)，電離泡光強(qiáng)，電離電路的電離功率。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種星載氫鐘壽命評(píng)估方法，其特征在于：步驟(1)中，整鐘的數(shù)據(jù)特征量包括遙測(cè)數(shù)據(jù)和性能數(shù)據(jù)，其中，遙測(cè)數(shù)據(jù)包括：電離泡光強(qiáng)、二次諧波幅度、晶振壓控電壓、變?nèi)荻O管電壓、高壓源電流；性能數(shù)據(jù)包括頻率準(zhǔn)確度、頻率漂移率和頻率穩(wěn)定度。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種星載氫鐘壽命評(píng)估方法，其特征在于：步驟(2)中，星載氫鐘壽命評(píng)估模型如下：

T＝min[T_c,T_d]；

式中，T為氫鐘整鐘的壽命，T_c為消耗型壽命，T_d為退化型壽命；

消耗型壽命指具有設(shè)定的氫氣、吸氣劑、鈦儲(chǔ)存量且隨著消耗不可補(bǔ)充而導(dǎo)致氫鐘失效的壽命；

退化型壽命指遙測(cè)數(shù)據(jù)或性能數(shù)據(jù)在氫鐘關(guān)鍵部組件或整鐘運(yùn)行時(shí)逐漸超出正常工作的閾值而導(dǎo)致氫鐘關(guān)鍵部組件或整鐘失效的壽命。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種星載氫鐘壽命評(píng)估方法，其特征在于：步驟(3)中，針對(duì)采集的數(shù)據(jù)特征量中的缺失數(shù)據(jù)，采用屬性平均值或直接刪除的方式進(jìn)行處理；針對(duì)采集的數(shù)據(jù)特征量中的噪聲數(shù)據(jù)，采用數(shù)據(jù)平滑分箱算法進(jìn)行處理；針對(duì)采集的數(shù)據(jù)特征量中的異常數(shù)據(jù)，首先判斷產(chǎn)生異常的原因，然后采用基于移動(dòng)窗口理論方法實(shí)現(xiàn)對(duì)異常值的監(jiān)測(cè)和處理。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種星載氫鐘壽命評(píng)估方法，其特征在于：步驟(4)的計(jì)算步驟如下：

4.1)設(shè)置初始條件，初始條件包括消耗型壽命的初值、退化型壽命的初值、仿真次數(shù)；

4.2)利用消耗型壽命模型，預(yù)估消耗型壽命；

4.3)預(yù)估退化型壽命；

4.4)根據(jù)星載氫鐘壽命評(píng)估模型T＝min[T_c,T_d]，求得氫鐘在一次仿真中的壽命T；

4.5)重復(fù)流程4.2)～4.4)，進(jìn)行多次仿真，得到仿真次數(shù)N_e和N_e個(gè)氫鐘壽命值，則氫鐘平均壽命為：

4.6)給定統(tǒng)計(jì)區(qū)間，統(tǒng)計(jì)N_e個(gè)氫鐘壽命值落入該統(tǒng)計(jì)區(qū)間內(nèi)大于平均壽命的次數(shù)，得到氫鐘壽命分布頻率圖。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種星載氫鐘壽命評(píng)估方法，其特征在于：步驟4.2)中，消耗型壽命模型如下：

氫鐘消耗型壽命取決于消耗最快的因素，則：

T_c＝min(T₁,T₂,…,T_m)；

式中：T_c為消耗型壽命；

T_m為第m種消耗因素決定的氫鐘壽命；其中，消耗因素包括儲(chǔ)氫量、吸氣劑量、鈦含量；

m為影響氫鐘壽命的消耗因素的數(shù)量。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種星載氫鐘壽命評(píng)估方法，其特征在于：步驟4.3)中，對(duì)于退化型壽命的預(yù)估方法如下：

對(duì)于整鐘壽命，根據(jù)氫鐘性能數(shù)據(jù)和遙測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)評(píng)估，選取整鐘的數(shù)據(jù)特征量，利用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法來(lái)分別評(píng)估各個(gè)數(shù)據(jù)特征量到達(dá)其對(duì)應(yīng)的失效閾值時(shí)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間，比較并取其中的最小值作為預(yù)估壽命a；

對(duì)于氫鐘關(guān)鍵部組件的壽命，選取氫鐘部組件的數(shù)據(jù)特征量中磁屏蔽系數(shù)、電離泡光強(qiáng)、電離電路的電離功率數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法來(lái)分別評(píng)估各個(gè)數(shù)據(jù)特征量到達(dá)其對(duì)應(yīng)的失效閾值時(shí)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間，比較并取其中的最小值作為預(yù)估壽命b；

選取預(yù)估壽命a和預(yù)估壽命b中的最小值作為退化型壽命T_d。