[发明专利]一种固体钽电解电容器寿命预测方法

摘要

一种固体钽电解电容器寿命预测方法，它有七个步骤：一、采集漏电流退化数据；二、确定退化轨迹模型和加速退化模型；三、由退化轨迹模型外推得到每个样本的伪失效寿命；四、伪寿命分布假设检验及其未知参数估计；五、确定伪寿命分布总体参数与应力水平的关系；六、外推估计正常应力下钽电容的寿命分布总体参数；七、确定钽电容的平均寿命和可靠度曲线；本发明构思新颖，程序简约，无需寿命试验，可缩短试验时间，节约试验成本，解决传统寿命预测与工程实际不相适应的问题。它在寿命预测技术领域里具有广阔的应用前景。

主权项

1.一种固体钽电解电容器寿命预测方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：步骤一：采集漏电流退化数据；分别在85℃、125℃和150℃这三组温度应力下对钽电容进行恒定应力加速退化贮存寿命试验；各应力下的试验样本数为5个，各钽电容在贮存48小时、144小时、336小时、720小时和1488小时后分别进行常温采集漏电流退化数据；步骤二：确定退化轨迹模型和加速退化模型；退化轨迹分别采用线性模型、指数模型、幂模型和自然对数模型进行拟合，将拟合优度最好的模型确定为退化轨迹模型；1、线性模型：y_i＝α_it+β_i；2、指数模型：3、幂模型：4、自然对数模型：y_i＝α_iln(t)+β_i；其中：y_i表示钽电容的性能退化参数；i表示某一应力水平作用下接受试验的样品的个数；t为试验时间；退化轨迹为单个试验样品在某一应力水平作用下的性能退化随着时间变化的轨迹，因此对于n个试验样品则有n条性能退化轨迹；采用误差平方和即SSE和相关系数的平方即R²这两个指标来评价各个模型的拟合优度；其中SSE越接近0说明拟合越好，R²取值越接近1说明拟合越好；误差平方和SSE的计算公式为：SSE=Σi=1n(yi-y^i)2---(1)]]>相关系数R的平方R²为回归平方和SSR与总平方和SST的比值，计算公式为：R2=SSRSST=1-Σi=1n(y^i-y‾)2Σi=1n(yi-y‾)---(2)]]>由于贮存环境中的温度是导致固钽电容退化的主要应力，因此选择的加速退化模型为阿伦尼斯即Arrhenius模型，加速退化模型如下：ξ=AeEKT---(3)]]>上式中，ξ表示伪寿命服从分布的参数或者退化量特征值符合的退化模型的系数；A是一个正常数；E是激活能，与材料有关，单位是电子伏特，用ev来表示；K是波尔兹曼常数，为8.617*10^-5ev/℃，从而E/k的单位是温度，因此又称E/K为激活温度；T是绝对温度，它等于摄氏温度加273，对式(3)两边取对数，得：lnξ＝a+b/T    (4)式(4)中，a＝lnA，b＝E/k；它们都是待确定的参数；步骤三：由退化轨迹模型外推得到每个样本的伪失效寿命；步骤四：伪寿命分布假设检验及其未知参数估计；用Kolmoglrov-Smirnov检验法，对伪失效寿命数据分别进行Weibull分布、正态分布和指数分布检验，在显著性水平α＝0.05时，各应力水平的伪失效寿命服从这三种分布的概率，伪失效寿命与正态分布拟合最好；步骤五、确定伪寿命分布总体参数与应力水平的关系；伪寿命服从正态分布时，各应力水平下固钽电容的可靠度曲线随着温度应力的提高，可靠度曲线坡度越陡，说明温度越高，钽电容越容易失效；步骤六、外推估计正常应力下钽电容的寿命分布总体参数；结合Arrhenius加速退化模型和伪寿命服从正态分布，根据公式(3)，(4)和记录数据，可得正常温度应力下钽电容的平均寿命和标准差；步骤七、确定钽电容的平均寿命和可靠度曲线；因为钽电容试验样品的伪寿命服从正态分布，若其均值的估计值为标准差的估计值为则钽电容平均寿命的估计值为：E(T)=μ^]]>钽电容的可靠度函数为：R(t)=1-Φ(t-μ^σ^)]]>从而确定钽电容的平均寿命和可靠度曲线。