光纤陀螺加速退化试验方法研究

光纤陀螺作为日渐成熟、广泛应用的全固态、高可靠性惯性器件,其性能退化的规律已经成为当前各应用系统关注的热点。加速退化试验技术是解决高可靠长寿命产品的性能评估等工程领域问题的一种常用方法,可以在较短时间内对产品的寿命特征进行预测。从光纤陀螺自身的特点出发,选择标度因数稳定性和零偏稳定性作为衡量光纤陀螺性能保持期的主要指标。根据使用环境的具体要求,采用温度作为其加速应力,并对退化试验方法、数据处理方式以及加速方法的合理性进行了分析和论证。     

基于加速退化试验的光纤陀螺组件寿命评估

工作在宇航环境中的光纤陀螺组件会受到复杂的应力作用,而陀螺组件本身结构复杂,价格昂贵,并且可靠性高,很难通过普通的加速寿命试验评估其寿命.运用包含剩余标准化系数的退化轨迹模型,描述了光纤陀螺组件退化量与应力水平的关系,并且运用双应力步进加速退化实验的方法,得到光纤陀螺组件在温度和辐照两种应力下的退化数据.结合光纤陀螺加速寿命模型,评估该陀螺组件在宇航环境下的寿命.     

陀螺力矩器标度因数变化模型及稳定性研究

 力矩器作为动力调谐陀螺(DTG)的关键器件,影响着陀螺在贮存条件下的长期稳定性。力矩器标度因数是衡量陀螺稳定性的重要参数。为研究动力调谐陀螺仪力矩器标度因数的变化原理和规律,以故障模式、机理和影响分析(FMMEA)方法为基础,分析贮存条件下陀螺力矩器标度因数变化主机理,确定影响其变化的机理部位和应力类型;结合底层主机理部件胶蠕变和磁钢退磁随环境应力、时间的变化趋势,建立系统层力矩器标度因数变化量的长期预报模型;以某DTG为例,结合其贮存剖面,进行基于模型的贮存稳定性分析,计算得到5年内力矩器标度因数变化值,与历史数据相比较,二者趋势一致,证明本文研究方法的正确性;同时利用建立的变化模型进行陀螺加速性分析,得到陀螺参数的加速因子,为加速退化试验的设计提供依据。     

基于简化Mohr模型的光纤陀螺温度补偿方法研究

为了提高光纤陀螺温度补偿精度,采用Mohr理论建立了光纤环圈的热传递模型,准确分析了光纤环圈内部的温度变化和分布情况,计算得到了光纤环圈的Shupe误差。根据Shupe理论误差和陀螺仪输出的相关性分析,得到了最优的光纤环圈热传递参数。根据热传递参数建立了光纤陀螺温度补偿模型,完成了光纤陀螺的实时温度补偿,实际补偿后光纤陀螺仪变温精度提高了约3.4倍。     

基于 Gamma模型和加速退化数据的可靠性分析方法

为了对导弹连接器进行可靠性评估,提出了基于Gamma模型的可靠性分析方法。首先,以电连接器的接触电阻作为性能参量,通过温度、湿度双应力加速退化试验获取其性能退化数据;然后,利用Gamma模型描述样品的退化过程,使用广义艾林模型,描述了样品退化量与温度、湿度之间的关系;最后,使用极大似然估计的方法,估计出了样品在正常工作条件下的模型参数,并对该型电连接器的平均寿命进行了预测。     

空空导弹电子产品加速寿命试验模型研究及应用

为快速预估某空空导弹电子产品的贮存使用寿命,针对其不同贮存使用环境,利用加速寿命试验的设计原则,设计了加速老化试验方案,并对弹用三极管电子产品进行了加速老化试验,根据试验数据拟合了相应的模型参数。该试验方法及模型为准确评估空空导弹在不同环境应力下的技术状态提供了有效的研究途径。     

基于自回归与最小均方理论的振动环境下 光纤陀螺仪滤波方法

针对振动应力下光纤陀螺产生测量误差增大的问题,从振动对光纤环的影响机理出发,分析了振动应力下光纤陀螺干涉信号的表现形式,提出了基于自回归最小均方滤波理论的光纤陀螺滤波方法,将AR模型的平稳性和最小均方根滤波的自适应性相结合,提取平稳数据的特性参数,对高频信号进行滤波,降低非互易相移产生陀螺角速度误差值的干扰.试验表明,该方法简单可行,有效地降低了振动应力下光纤陀螺输出信息的噪声,抑制了由振动引起的陀螺漂移.     

基于秩相关系数的加速贮存退化失效机理一致性检验

利用加速贮存试验数据推断长贮产品贮存寿命的前提是,提高应力水平仅仅增大失效速率而不改变失效机理.提出了基于Spearman秩相关系数的贮存退化失效机理一致性检验的非参数定量方法.分析了加速贮存退化失效机理一致性检验的内涵就是检验退化曲线形状的一致性;然后给出了基于Spearman秩相关系数检验配对样本序列一致性的原理和步骤;进一步,通过某型发射药实例数据和单调递减退化仿真数据,验证了方法的有效性.      

基于加速退化数据的某型电连接器可靠性评估

某型电连接器属于高可靠性、长寿命产品,在短时间内很难获取其失效数据。为了评估其可靠性,在分析其失效机理的基础上设计了步进加速退化试验,通过分析加速退化数据外推出产品在正常工作应力水平下的可靠度函数。试验中以电连接器的接触电阻作为性能参量,选取温度作为加速应力。数据分析时,利用Wiener随机过程对样品退化进行建模。为了提高模型参数的估计精度,采用极大似然法对所有性能退化数据进行整体统计推断。外推其在工作温度下的可靠度时,针对工作温度不恒定的情况利用等效温度表示温度对该产品的综合作用效果。结果表明,提出的基于加速退化数据分析的方法实用、有效,成功实现了某型电连接器的可靠性评估,并可为其他高可靠性产品的可靠性评估工作提供借鉴。     

基于 Wiener过程的弹用电连接器温湿应力加速建模

为利用加速退化试验数据,开展可靠性评估。基于某弹用电连接器性能退化符合 Wiener过程特点进行分析,在给出电连接器性能退化模型和寿命分布函数的基础上,建立了基于 Wiener过程的弹用电连接器温湿应力加速模型,并利用 MATLAB软件给出了两步极大似然估计模型参数估计方法。为降低加速模型的复杂度,基于加速因子不变原则对加速模型的参数进行了简化。为了对模型进行检验,利用相关实例的加速试验数据,完成了参数估计并绘制了与实例进行比较的可靠度和概率密度曲线。通过对比分析,验证了所建模型的合理性,由于参数估计时考虑了 Wiener过程扩散系数及时间函数的非线性因素,计算得出的电连接器平均寿命值更为安全可靠。     

Research of Step-down Stress Accelerated Degradation Data Assessment Method of a Certain Type of Missile Tank

The performance degradation rates of the missile tank are generally time-varying functions uneasily evaluated by general classical evaluation methods. This paper develops a segmented nonlinear accelerated degradation model (SNADM) based on the equivalent method of accumulative damage theory, which tackles the problem that product life is difficult to be determined with degradation rate being a function of the variable of time. A segmented expression of the function of population accumulative degradation is derived. And combined with nonlinear function, an accelerated degradation function, i.e., SNADM is obtained. The parameters of the SNADM are identified by numerical iteration, and the statistical function of degradation track is extrapolated. The reliability function is determined through the type of random process of the degradation distribution. Then an evaluation of product storage life is undertaken by combining the statistical function of degradation track, reliability function and threshold. An example of a missile tank undergoes a step-down stress accelerated degradation test (SDSADT), in which the results with the SNADM and the classical method are evaluated and compared. The technology introduced is validated with the resultant coincidence of both evaluated and field storage lives.     

Methods to determine stress profile in ALT based on theoretical life models

With the recent products being more reliable,engineers cannot obtain enough failure or degradation information through the design period and even the product lifetime,therefore,accelerated life test(ALT)has become the most popular way to quantify the life characteristics of products.Test design is the most essential topic,such as testing duration,stress profile,data inference,etc.In this paper,a method and procedure based on theoretical life models is proposed to determine the accelerated stress profile.Firstly,the method for theoretical life calculation is put forward based on the main failure mechanism analysis and the theoretical life models.Secondly,the method is provided to determine the accelerated stress profile,including the method to determine the accelerated stress types and the stress range on the basis of the main failure mechanism analysis,the method to determine the acceleration factor and the accelerated stress level based on life quantitative calculation models,and the collaborative analysis method of the accelerated test time while taking the multiple failure mechanisms into consideration.Lastly,the actuator is taken as an example to describe the procedure of the method and the engineering applicability and the validity are verified.     

基于退化模型的失效机理一致性检验方法

有效的加速试验必须保证产品的失效机理不变。针对加速退化试验(ADT)可靠性建模的特点,提出了一种基于退化模型的失效机理一致性检验方法。以基于随机过程和基于退化轨迹拟合的退化模型为例,通过加速系数的2种等效定义分别建立了模型参数与失效机理不变的内在联系,进一步推导出其参数在不同应力下须满足的关系。在合理假定检验样本服从正态分布的基础上,利用t统计量对样本的一致性进行检验。通过2个ADT实例验证了所提检验方法的合理性与可行性。     

综合应力加速贮存试验方案优化设计

针对电子产品在贮存过程中受到的复杂环境应力及现阶段主要采用单应力加速贮存试验的现状,提出一种基于累积损伤理论的温度-湿度步降加速贮存试验方案的优化设计方法。以电子设备正常应力水平下中位寿命估计值的最小渐近方差为目标,以各加速应力水平为设计变量,结合极大似然估计理论,建立了温度-湿度综合应力加速贮存试验方案优化设计的数学模型。对某电度表的综合应力加速贮存试验进行优化设计,利用遗传算法解得k=5时的方案为最优方案。利用Monte Carlo仿真进一步证明k=5时的方案为最优方案。经优化后的试验方案不仅可以满足小样本综合应力加速贮存试验的优化设计,而且能够保证试验数据的估计精度,减少试验次数,缩短试验时间和节约费用。     

基于加速退化试验和粒子滤波的电子设备故障预测方法

针对导弹电子设备故障预测问题,提出了一种基于综合环境加速退化试验(ADT)和粒子滤波的故障预测新方法。首先,不同于传统的ADT方案,仅以单个样本为试验对象,采用步进加速的思想,将性能退化理论拓展为加速性能退化理论(APDT),建立基于电子设备寿命退化速度的加速寿命退化模型。其次,为克服环境应力等测试不确定性因素对预测精度的影响,定义了电子设备退化度的概念,将寿命预测的不确定性问题转化为设备退化度最优估计问题,利用改进粒子滤波算法求解出电子产品动态退化的最优估计值,进而实现设备的全寿命评估。最后,实例说明该方法可行、有效,并大大提高了试验的效费比。     

Lifetime prediction based on Gamma processes from accelerated degradation data

Accelerated degradation test is a useful approach to predict the product lifetime at the normal use stress level, especially for highly reliable products. Two kinds of the lifetime prediction based on Gamma processes were studied. One was to predict the lifetime of the population from accelerated degradation data, and the other was to predict the lifetime of an individual by taking the accelerated degradation data as prior information. For an extensive application, the Gamma process with a time transformation and random effects was considered. A novel contribution is that a deducing method for determining the relationships between the shape and scale parameters of Gamma processes and accelerated stresses was presented. When predicting the lifetime of an individual, Bayesian inference methods were adopted to improve the prediction accuracy, in which the conjugate prior distribution and the non-conjugate prior distribution of random parameters were studied. The conjugate prior distribution only considers the random effect of the scale parameter while the non-conjugate prior distribution considers the random effects of both the scale and shape parameter. The application and usefulness of the proposed method was demonstrated by the accelerated degradation data of carbon-film resistors.