[發(fā)明專利]一種用于液體顆粒計數(shù)傳感器的壽命預(yù)測方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202111643921.6
• 申請日: 2021-12-30
• 公開（公告）號: CN114398770A
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 于紫玄;王雪琴;施春英
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航空工業(yè)集團公司北京長城計量測試技術(shù)研究所
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G01N15/10;G06F113/08;G06F119/04;G06F119/08;G06F119/02
• 代理公司: 北京正陽理工知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11639
• 代理人: 張利萍

本發(fā)明公開的一種用于液體顆粒計數(shù)傳感器的壽命預(yù)測方法，屬于液體顆粒計數(shù)傳感器壽命預(yù)測領(lǐng)域。本發(fā)明以傳感器內(nèi)狹縫面積的形變比作為衡量指標(biāo)，開展非工作狀態(tài)和工作狀態(tài)下的加速退化試驗并收集指標(biāo)的退化數(shù)據(jù)；根據(jù)試驗所得數(shù)據(jù)和試驗包含的使用、環(huán)境條件，建立液體顆粒計數(shù)傳感器在兩階段下退化率與影響因子之間的函數(shù)關(guān)系；建立基于Wiener隨機過程的兩階段退化模型，利用極大似然估計法進行參數(shù)估計，獲得參數(shù)的全局最優(yōu)解；根據(jù)液體顆粒計數(shù)傳感器的常規(guī)貯存溫度和工作額定流量條件，外推實際情況下非工作和工作兩狀態(tài)下的常規(guī)退化速率，進一步根據(jù)傳感器內(nèi)部狹縫面積形變的失效閾值，實現(xiàn)對液體顆粒計數(shù)傳感器壽命與可靠性的預(yù)測。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于液體顆粒計數(shù)傳感器的壽命預(yù)測方法，尤其涉及一種基于Wiener隨機過程的兩階段退化建模于壽命預(yù)測方法，適用于對液體顆粒計數(shù)傳感器進行精確的壽命預(yù)測，屬于液體顆粒計數(shù)傳感器壽命預(yù)測領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在航空、航天、船舶、電廠等多個行業(yè)，對油液的污染度檢測具有很高要求。據(jù)歷史資料顯示，60％～70％的液壓系統(tǒng)故障是由油液的污染造成的，油液的清潔度關(guān)乎整個系統(tǒng)的安全與可靠。目前，液體顆粒計數(shù)器是油液污染檢測的主要測試設(shè)備，如圖1所示，用于測試油液中固體雜質(zhì)的直徑大小和尺寸分布，其薄弱、關(guān)鍵部件為液體顆粒計數(shù)傳感器。

若顆粒計數(shù)傳感器性能發(fā)生失效或退化將導(dǎo)致控制命令和指示出現(xiàn)偏差，將最終導(dǎo)致顆粒計數(shù)器乃至整個液壓系統(tǒng)發(fā)生災(zāi)難性的故障，所以準(zhǔn)確評估顆粒計數(shù)傳感器的可靠性至關(guān)重要，從而在恰當(dāng)時機更換顆粒計數(shù)傳感器避免系統(tǒng)出現(xiàn)重大故障，所以需提出一種貼合液體顆粒計數(shù)傳感器實際使用情況和環(huán)境因素的退化建模與壽命方法。

現(xiàn)有關(guān)于退化模型的研究通常假設(shè)退化過程是由單過程控制的，傳統(tǒng)的單階段退化模型僅適用于退化過程總體平穩(wěn)具有小波動的情況，但是很多產(chǎn)品其退化特征表現(xiàn)為明顯的多階段特性，傳統(tǒng)的單階段退化建模方法并不適用。在液體顆粒計數(shù)傳感器使用的全壽命周期中，其退化過程由非工作時的自然退化過程和工作時的磨損過程共同構(gòu)成。液體顆粒計數(shù)傳感器在非工作狀態(tài)下的貯存階段，會發(fā)生自然退化現(xiàn)象，自然退化表現(xiàn)為材料強度的降低，最終導(dǎo)致傳感器的功能失效。液體顆粒計數(shù)傳感器在工作狀態(tài)下，當(dāng)被測油液通過傳感器時，油中固體顆粒會對其內(nèi)部狹縫造成損傷，損傷的逐漸累積將最終導(dǎo)致狹縫周圍結(jié)構(gòu)產(chǎn)生形變，形變量增大到超過極限值將導(dǎo)致傳感器故障。由于液體顆粒計數(shù)傳感器在非工作、工作兩個狀態(tài)下的退化過程具有很大差異，其整體退化過程將表現(xiàn)為明顯的兩階段退化，利用傳統(tǒng)的單階段退化建模方法對液體顆粒計數(shù)傳感器進行壽命預(yù)測會導(dǎo)致預(yù)測結(jié)果偏差較大。

同時，基于隨機過程的退化模型更適用于刻畫退化過程，引入隨機過程的退化模型同時具備良好的擬合能力和統(tǒng)計特性，已成為相關(guān)研究的主流方法。基于維納過程、伽馬過程、逆高斯分布的退化模型是應(yīng)用最廣泛的退化建模方法。考慮到液體顆粒計數(shù)傳感器本身的失效機制和外在環(huán)境條件存在一定的隨機性，建立基于Wiener隨機過程的退化模型，利用Wiener隨機過程包含的擴散參數(shù)，用以描述顆粒計數(shù)傳感器在兩個狀態(tài)下由于環(huán)境和制造材料等因素導(dǎo)致的波動效應(yīng)。

目前，對液體顆粒計數(shù)傳感器的研究集中于改進結(jié)構(gòu)工藝以提高壽命，但對于液體顆粒計數(shù)傳感器壽命預(yù)測研究極少。現(xiàn)有對各類傳感器進行退化建模與壽命預(yù)測的方法也集中于建立單一階段退化模型，并且退化模型中未引入隨機過程，忽略傳感器的失效機制和外在環(huán)境條件存在的隨機性。現(xiàn)有的方法并不貼合液體顆粒計數(shù)傳感器全壽命周期的實際情況，無法實現(xiàn)對液體顆粒計數(shù)傳感器壽命的精確預(yù)測。

發(fā)明內(nèi)容