[发明专利]一种基于加速振动条件的射频晶振剩余寿命估计方法

权利要求书

1.一种基于加速振动条件的射频晶振剩余寿命估计方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、选取实验射频晶振，并进行加速振动失效实验

维持整个实验过程中温度、湿度条件不变，设置振动台的输入电压、加速度自控制功率谱、平均推力和平均位移，对选取的射频晶振进行加速振动失效实验；

(2)、提取射频晶振的m组单边带相位噪声谱图像

设实验过程中一个完整的加速循环周期为T，采样点总数为K；在前N个加速循环周期内，每间隔n₁个加速循环周期作为一采样点，在N个加速循环周期后，每间隔n₂个加速循环周期作为一采样点，且n₁＞n₂；

在每个采样点对射频晶振进行采样，提取射频晶振的相位噪声，得到每个采样时刻的单边带相位噪声谱图像；

按照上述方法，重复实验m次，得到m组不同采样时刻的单边带相位噪声谱图像；

(3)、归一化m组单边带相位噪声谱图像

将m组单边带相位噪声谱图像对应时刻的每个采样点的相位噪声求均值，得到一组K幅均值单边带相位噪声谱图像

(4)、在p个频偏f_m处提取均值单边带相位噪声谱图像的关键点，记录它们的坐标(f_m1,L_v(f_m1)),(f_m2,L_v(f_m2)),…(f_mp,L_v(f_mp))，L_v(f_m)为在f_m处的单边带相位噪声值，单位为dBc；

(5)、根据射频晶振的性能指标，计算相位白噪声系数b₀、闪烁调相噪声系数b_-1和闪烁调频系数b_-3；

b_-1＝b₀f_c,b_-3＝b_-1f_L³

其中，f_c为转折频率，f_L为lesson频率，K＝1.3806505×10^-23，T＝305K，P₀＝-13.65dBm，F为高稳晶振放大器的增益；

(6)、利用非线性最小二乘拟合方法得到基于幂律和模型的方程

其中，

s_a(f_m)为由反馈和随机游走噪声造成的主要残余分量；

设起始时刻b_-4,b_-5为零，随着振动周期的增加，b_-4,b_-5的值不断变化，通过非线性最小二乘拟合记录出b₀,b_-1,b_-3,b_-4,b_-5的变化规律，并进行主成分分析降维变成有寿命指示作用的一维向量q，其长度为T；

(7)、利用一维向量q建立带漂移的维纳过程数学模型，运用贝叶斯迭代算法得出当前振动周期下晶振的剩余寿命概率分布以及期望剩余寿命；

其中，求取当前振动周期下晶振的剩余寿命概率分布以及期望剩余寿命的具体步骤为：

(1)、建立带漂移的维纳过程数学模型：

以一维向量q作为评估指标，其总体上服从带漂移的指数分布：

B(t)代表q的当前时刻t处的退化变量，γ为初始循环周期的q值，α'、θ'为指数过程双参量，σ为指数过程维纳漂移系数；

为便于处理，将B(t)对数化为D(t)：

D(t)＝ln[B(t)-γ-ε]＝α+θt+λW(t)

其中，α,θ符合联合正态分布：l为当前监测时刻点；μ₀,分别为α的期望和方差，μ₁,分别为θ的期望和方差，ρ_l为方差的先验估计值，α,θ的相关系数λ为待估计常数，W(t)为维纳过程；

(2)、更新先验估计μ₀,μ₁,λ：

(2.1)分析q的变化规律得到初始时刻先验估计μ₀,μ₁,λ，进入步骤(2.2)；

(2.2)后验概率μ_α,μ_θ,ρ随l迭代更新：

进入(2.3)；

其中，d₁,d₂,…d_l，l＜n_failure为采样至l时刻的数据点，τ₁,τ₂,…τ_l为采样时刻点；

(2.3)根据E-M算法，先验概率参数μ₀,μ₁,λ更新：

当前时刻小于l时，则用更新后的先验概率参数替代前一时刻的先验概率参数，再返回(2.2)；反之，进入(2.4)；

其中，s表示E-M算法新数据到来时寻优过程的迭代次数；

(2.4)将迭代到l时刻的结果代入预测的剩余寿命概率密度函数：

其中，r_l为表征l时刻剩余寿命的随机变量；

l时刻预测的剩余寿命期望为：