[发明专利]基于步降加速退化试验的压力继电器贮存寿命预测方法

摘要

本发明公开了一种基于步降加速退化试验的压力继电器贮存寿命预测方法，包括以下步骤：1、设计压力继电器步降加速退化试验方案；2、将所有压力继电器样品放入温度试验箱内进行试验；3、按照试验方案，在每个加速应力水平下进行试验，并逐一对样品进行性能测试；4、利用试验中获得的性能数据对压力继电器性能退化过程进行建模，从而预测压力继电器在库房常规贮存下的贮存寿命。该方法能够反映压力继电器库房常规贮存的性能退化进程，以较大的加速系数进行加速试验，缩短了试验时间，为压力继电器库房贮存寿命研究提供了一种可行的技术方法。

主权项

一种基于步降加速退化试验的压力继电器贮存寿命预测方法，其特征是包括以下步骤： 步骤1、设计压力继电器步降加速退化试验方案： 1‑1以温度作为试验的加速应力； 1‑2以不同的温度作为试验的加速应力水平，由高温到低温分别为S₁,S₂,…,S_I，其中I为加速应力水平数，I应等于或大于3；将第i个加速应力水平记为S_i，i表示加速应力水平的编号，i＝1,...,I；最低加速应力水平应高于库房常规贮存温度，最高加速应力水平的设置必须保证压力继电器的退化机理与库房常规贮存时保持一致； 1‑3压力继电器样品数J等于或大于3； 1‑4试验的加速应力水平按照从高温到低温的顺序S₁→S₂→…→S_I进行施加；从试验开始至第i个加速应力水平S_i下的试验完成，当已施加加速应力水平下的累计试验时间到达预设的试验停止时间τ_i时，完成当前加速应力水平试验，并对样品施加下一个加速应力水平S_i+1继续试验，直至完成所有加速应力水平试验； 1‑5在第i个加速应力水平S_i下对每个样品的性能进行性能测试，测试次数K至少为5次，测试项目为压力继电器电信号启动对应的流体压力P；设t_i,k表示在第i个加速应力水平S_i下进行第k次性能测试所对应的累计试验时间，按以下方法设定t_i,k,k＝1,...,K：当累计试验时间t_i,k达到τ_i‑1、τ_i时，分别进行第1次和第K次性能测试，即t_i,1＝τ_i‑1、t_i,K＝τ_i；在此基础上设定进行第2次、第3次、…、第K‑1次性能测试所对应的累计试验时间t_i,k,k＝2,3,...,K‑1，使得在第i个加速应力水平S_i下的所有K次性能测试中，相邻两次性能测试之间的时间间隔满足由小到大的要求； 步骤2、将所有压力继电器样品放入温度试验箱内进行试验； 步骤3、在每个加速应力水平下，到达步骤1中所设定的进行性能测试所对应的累计试验时间时暂停试验，并从试验箱中取出所有样品，待样品在常温下充分冷却1小时后逐一进行性能测试；性能测试完毕后将所有样品放入温度试验箱继续试验，直至步骤1中所设计的试验方案全部执行完毕后结束试验； 步骤4、将步骤3中测试得到的所有样品的流体压力P的测试值记为y，y＝{y_ij(t_i,k),i＝1,...,I；j＝1,...,J；k＝1,...,K}，其中i表示I个加速应力水平的编号，j表示J个样品的编号，k表示每个加速应力水平下K次测试的编号，t_i,k表示在第i个加速应力水平S_i下进行第k次性能测试所对应的累计试验时间，y_ij(t_i,k)表示在t_i,k时刻对第j个样品进行性能测试获得的P的测试值； 将y作为测试数据进行处理，得出压力继电器在库房常规贮存下的贮存可靠度步骤如下：4‑1采用下述式(1)描述P的理论值随时间的变化关系(即退化模型)： 其中，a_ij、b_ij分别为待估计的参数，记为t为时间，为第j个样品在第i个加速应力水平S_i下t时刻P的理论值；4‑2令取不同的尝试值，并代入由下述式(2)表示的误差平方和使取得最小值时所对应的尝试值即为的估计值，记为其中y_ij(t_i,k)、分别是第j个样品在第i个加速应力水平S_i下t_i,k时刻流体压力P的测试值和理论值；4‑3将代入式(1)中的得出结合厂家给出的压力继电器性能退化失效阈值D_f，通过下述式(3)求取的反函数获得第j个样品在第 i个加速应力水平S_i下的伪失效寿命时间将样品在所有加速应力水平下的全部伪失效寿命时间记为_t，4‑4第i个加速应力水平S_i下压力继电器贮存可靠度R(t)采用下述式(4)所示的Weibull分布进行描述： R(t)＝exp[‑(C_i+t‑τ_i‑1/η_i)^m],τ_i‑1<t≤τ_i   (4) 其中，m为压力继电器的形状参数，η_i为压力继电器在第i个加速应力水平S_i下的特征参数；τ_i为第i个加速应力水平S_i下预设的试验停止时间；C_i为等效参数，C₁＝0，当i≥2时，C_i由下述式(5)求出： C_i＝(C_i‑1+τ_i‑1‑τ_i‑2)·η_i/η_i‑1   (5) 其中，τ₀＝0； 加速模型采用下述式(6)所示的Arrhenius模型进行描述： lnη_i＝γ₀+γ₁/(S_i+273)   (6) 其中γ₀和γ₁是模型参数，S_i为第i个加速应力水平； 将式(6)中的η_i代入式(5)，得到下述式(7)： C_i＝(C_i‑1+τ_i‑1‑τ_i‑2)·exp[γ₁/(S_i+273)‑γ₁/(S_i‑1+273)]   (7) 即C_i可由已知参数τ_i、S_i和未知参数γ₁进行迭代表示； 将式(6)中的η_i代入式(4)，得到下述式(8)： R(t)＝exp[‑((C_i+t‑τ_i‑1)/exp(γ₀+γ₁/(S_i+273)))^m],τ_i‑1<t≤τ_i   (8) 其中，C_i由式(7)表示；将式(8)中的未知参数γ₀、γ₁、m记为ψ，即ψ＝(γ₀,γ₁,m)； 4‑5通过下述式(9)计算t的似然函数L(ψ|t)： 其中为将代入式(8)所取得的值，为将代入下述式(10)所取得的值：h(t)＝m/exp(γ₀+γ₁/(S_i+273))·[(C_i+t‑τ_i‑1)/exp(γ₀+γ₁/(S_i+273))]^m‑1,τ_i‑1<t≤τ_i                                                                (10) 4‑6对L(ψ|t)求对数得到对数似然函数lnL(ψ|t)，令ψ＝(γ₀,γ₁,m)取不同的尝试值并代入lnL(ψ|t)，使lnL(ψ|t)取得最大值时所对应的尝试值即为ψ的估计值，记为其中分别为未知参数γ₀、γ₁、m的估计值，4‑7将代入下述式(12)得到压力继电器在库房常规贮存下(库房常规贮存温度为S₀)的贮存可靠度4‑8结合厂家给出的贮存可靠度额定值RT，通过下述式(13)求取的反函数得到压力继电器在库房常规贮存下的贮存寿命从而对其贮存寿命进行预测：