CN107148564A - 一种用于对有源器件的剩余寿命进行近似的方法 - Google Patents

一种用于对有源器件的剩余寿命进行近似的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107148564A
CN107148564A CN201580057472.3A CN201580057472A CN107148564A CN 107148564 A CN107148564 A CN 107148564A CN 201580057472 A CN201580057472 A CN 201580057472A CN 107148564 A CN107148564 A CN 107148564A
Authority
CN
China
Prior art keywords
memory
storehouse
optical cable
active optical
value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201580057472.3A
Other languages
English (en)
Inventor
J·R·科尔尼厄斯
E·J·兹宾登
J-M·A·弗迪尔
W·J·科兹洛夫司基
K·伯特
T·B·绰西尔
L·勒罗伊
D·A·朗山姆
A·J·巴克斯特
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samtec Inc
Original Assignee
Samtec Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samtec Inc filed Critical Samtec Inc
Priority claimed from PCT/US2015/057059 external-priority patent/WO2016065228A1/en
Publication of CN107148564A publication Critical patent/CN107148564A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/30—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • G01M99/002—Thermal testing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
    • G01K1/02—Means for indicating or recording specially adapted for thermometers
    • G01K1/022—Means for indicating or recording specially adapted for thermometers for recording
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K3/00—Thermometers giving results other than momentary value of temperature
    • G01K3/02—Thermometers giving results other than momentary value of temperature giving means values; giving integrated values
    • G01K3/04—Thermometers giving results other than momentary value of temperature giving means values; giving integrated values in respect of time
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/26—Power supply means, e.g. regulation thereof
    • G06F1/28—Supervision thereof, e.g. detecting power-supply failure by out of limits supervision
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F11/00—Error detection; Error correction; Monitoring
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C16/00—Erasable programmable read-only memories
    • G11C16/02—Erasable programmable read-only memories electrically programmable
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2212/00—Indexing scheme relating to accessing, addressing or allocation within memory systems or architectures
    • G06F2212/72—Details relating to flash memory management
    • G06F2212/7203—Temporary buffering, e.g. using volatile buffer or dedicated buffer blocks
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2212/00—Indexing scheme relating to accessing, addressing or allocation within memory systems or architectures
    • G06F2212/72—Details relating to flash memory management
    • G06F2212/7211—Wear leveling

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)

Abstract

一种计算有源光缆的有效年龄的方法，所述有源光缆包括光纤光缆、至少一个光学换能器、第一存储器和第二存储器，所述方法包括：在被分成规则子间隔的规则间隔期间并且在所述规则子间隔中的每一个规则子间隔之后，感测所述有源光缆的运行参数并且在所述第二存储器中记录与感测到的运行参数相对应的值；在所述规则间隔中的每一个规则间隔之后，在所述第一存储器中存储记录在所述第二存储器中的所述值；以及基于存储在所述第一存储器中的所述值来计算所述有源光缆的所述有效年限。

Description

一种用于对有源器件的剩余寿命进行近似的方法
背景技术
1.技术领域
本发明涉及一种为有源器件测量并记录温度数据的方法以及一种对有源器件的剩余寿命进行近似的方法。更具体地，本发明涉及一种利用具有有限待写入能力以及有限容量的存储器来测量并记录有源器件的温度数据的方法，以及一种基于其温度历史来对有源器件的剩余寿命进行近似的方法。
2.相关技术说明
任何有源器件的寿命(即，故障发生之前的时间)取决于有源器件的运行环境，包括温度、湿度等。平均无故障时间(MTTF)是故障发生之前器件的平均预测运行时间。有源器件的MTTF同样取决于有源器件的运行环境。制造商通常为给定运行状况(温度、湿度、电流等)提供MTTF。然而，有源器件的运行温度可以根据应用而显著变化。
有源器件的示例是垂直腔表面发射激光器(VCSEL)。VCSEL是发射相干光的半导体光源并且通常集成到光纤应用中的系统中。一种这样的系统是有源光缆(AOC)，所述有源光缆是包括被称作光学换能器的光电转换器和/或电光转换器的光纤光缆。VCSEL在升高的温度下倾向于耗损地更快并且是AOC中最可能的故障源。VCSEL可以指代单个激光器或单个芯片上的激光器阵列(即，VCSEL阵列)。
有源器件的问题是它们要发生故障的时间是未知的。理想地，连续监控并记录有源器件的运行环境的状况。然而，这并非总是可行的。例如，由于AOC的非易失性存储器仅可以进行有限次数的写入，因此AOC无法连续监控并记录温度。如果电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)半导体器件用作AOC的存储器，则这种存储器具有有限数量的写循环。作为示例，由ATMEL(圣荷西市，加利福尼亚州)制造的某些EEPROM在发生故障之前额定为在85℃的运行温度下30,000次写循环。
发明内容
为了克服以上所描述的问题，本发明的优选实施例提供了一种利用具有有限待写入能力以及有限容量的存储器来测量并记录有源器件的温度数据的方法，并且提供了一种利用温度数据来对有源数据的年龄进行近似的寿命近似方法。
在本发明的优选实施例中，AOC包括VCSEL、易失性与非易失性存储器元件、处理器以及传感器。所述传感器提供有关影响有源器件年龄的运行参数的信息。所述传感器被所述处理器以规则子间隔进行监控，并且所得到的信息存储在易失性存储器中。存储在易失性存储器中的信息被所述处理器转移并且以规则间隔写入到非易失性存储器，所述间隔的长度长于所述子间隔的长度，从而减少非易失性存储器的写循环的次数。存储在非易失性存储器中的信息用于确定有源器件的有效年龄。
本发明的优选实施例提供了一种有源光缆，所述有源光缆包括：光纤光缆；至少一个光学换能器；第一存储器；第二存储器；传感器，所述传感器感测所述有源光缆的运行参数；以及处理器，所述处理器连接至所述至少一个光学换能器、所述第一存储器、所述第二存储器和所述传感器。在被分成规则子间隔的规则间隔期间并且在所述规则子间隔中的每一个规则子间隔之后，处理器在所述第二存储器中记录与感测到的运行参数相对应的值，并且在所述规则间隔中的每一个规则间隔之后，在所述第一存储器中存储记录在所述第二存储器中的值。
所述规则间隔和所述规则子间隔优选地基于对所述第一存储器的期望写入次数以及所述有源光缆的期望寿命。运行参数优选地是温度。
优选地，所述第二存储器包括仓，并且所述仓中的每一个仓对应于所述感测到的运行参数的值的范围。所述处理器优选地通过将仓的仓值加一来在所述第二存储器中记录与所述感测到的运行参数相对应的所述值，所述仓对应于包括所述感测到的运行参数的所述值的所述感测到的运行参数的所述值的范围。所述第一存储器优选地包括与所述第二存储器中的所述仓相对应的仓。所述处理器优选地通过将所述第二存储器中的所述仓中的每一个仓的仓值加到先前存储在所述第一存储器中的相对应仓中的相对应仓值来在所述第一存储器中存储记录在所述第二存储器中的所述值。所述处理器优选地基于存储在所述第一存储器中的所述仓的所述仓值来计算所述有源光缆的有效年龄。所述处理器优选地仅基于存储在所述第一存储器中的所述仓的所述仓值来计算所述有效年龄。如果所述有效年龄在阈值之上，则所述处理器优选地提供指示信号。优选地，所述运行参数是温度；所述仓中的每一个仓表示温度范围；并且所述处理器利用公式计算所述有源光缆的有效年龄t有效：
其中m是规则子间隔的以分钟为单位的时间，b是仓的数量，Nn是存储在仓n中的值，EA是活化能，kB是波尔兹曼常数，Tn是仓温度，并且TR是参考温度。
在所述规则间隔中的每一个规则间隔之后，所述处理器优选地重置存储在第二存储器中的值。所述处理器优选地基于存储在所述第一存储器中的所述值来计算所述有源光缆的有效年龄。所述第一存储器优选地是非易失性存储器，并且所述第二存储器优选地是易失性存储器。所述第一存储器优选地是EEPROM。
本发明的优选实施例提供了一种计算有源光缆的有效年龄的方法，所述有源光缆包括光纤光缆、至少一个光学换能器、第一存储器和第二存储器，所述方法包括：在被分成规则子间隔的规则间隔期间并且在所述规则子间隔中的每一个规则子间隔之后，感测所述有源光缆的运行参数并且在所述第二存储器中记录与感测到的运行参数相对应的值；在所述规则间隔中的每一个规则间隔之后，在所述第一存储器中存储记录在所述第二存储器中的所述值；以及基于存储在所述第一存储器中的所述值来计算所述有源光缆的所述有效年龄。
所述规则间隔和所述规则子间隔优选地基于对所述第一存储器的期望写入次数以及所述有源光缆的期望寿命。运行参数优选地是温度。
优选地，所述第二存储器包括仓，并且所述仓中的每一个仓对应于所述感测到的运行参数的值的范围。所述在所述第二存储器中记录与所述感测到的运行参数相对应的所述值优选地包括将仓的仓值加一，所述仓对应于包括所述感测到的运行参数的所述值的所述感测到的运行参数的所述值的范围。所述第一存储器优选地包括与所述第二存储器中的所述仓相对应的仓。所述在所述第一存储器中存储记录在所述第二存储器中的所述值优选地包括将所述第二存储器中的所述仓中的每一个仓的仓值加到先前存储在所述第一存储器中的相对应仓中的相对应仓值。计算所述有源光缆的所述有效年龄优选地基于存储在所述第一存储器中的所述仓的所述仓值。计算所述有效年龄优选地仅基于所述仓的存储在所述第一存储器中的所述仓值。所述方法进一步优选地包括：如果所述有效年龄在阈值之上，则提供指示信号。优选地，所述运行参数是温度；所述仓中的每一个仓表示温度范围；并且所述计算所述有源光缆的有效年龄包括利用公式：
其中t有效是所述有源光缆的有效年龄，m是规则子间隔的以分钟为单位的时间，b是仓的数量，Nn是存储在仓n中的值，EA是活化能，kB是波尔兹曼常数，Tn是仓温度，并且TR是参考温度。
所述方法进一步优选地包括：在所述规则间隔中的每一个规则间隔之后，重置存储在所述第二存储器中的所述值。所述第一存储器优选地是非易失性存储器，并且所述第二存储器优选地是易失性存储器。所述第一存储器优选地是EEPROM。
参照附图通过对本发明的优选实施例的以下详细描述，本发明的以上和其他特征、元件、特性、步骤以及优点将会变得更加明显。
附图说明
图1是根据本发明优选实施例的流程图。
图2是AOC的分解视图。
图3是印刷电路板和模制光学结构的分解视图，所述印刷电路板与模制光学结构可以与图2中所示的AOC一起使用。
图4是图3中所示的印刷电路板的后透视图。
图5是另一个AOC的顶部透视图。
图6是图5中所示的AOC的分解视图。
图7是图6中所示的印刷电路板和模制光学结构的分解视图。
具体实施方式
期望知道有源器件的寿命剩余多少，从而使得可以在有源器件或结合有所述有源器件的系统发生故障之前对其进行主动更换。需要一种用于基于有源器件的运行环境来确定故障概率的无源机构和/或方法。因此，本发明的优选实施例：
1)以规则间隔存储关于有源器件的运行参数的信息，其中，以短于规则间隔的规则子间隔来监控并记录所述运行参数；以及
2)从所存储的信息来确定有源器件的有效年龄。
本发明的各种优选实施例的特定示例提供了一种利用具有有限待写入能力以及有限容量的存储器来测量并记录有源器件的温度的方法，并且提供了一种利用温度数据来估计有效年龄以及由此对有源器件的剩余期望寿命进行近似的寿命近似方法。所述剩余期望寿命可以用于在发生故障之前主动更换有源器件或包含所述有源器件的系统即，AOC。
存储在温度数据上所花费的时间并且利用合适的寿命近似方法来对有源器件的年龄进行近似具有若干优点。第一，寿命近似方法可以基于应用来定制。第二，可以随着新的可靠性数据可用而计算更新的寿命近似。第三，如果近似年龄的计算由系统处理器来执行，则与将需要的其他方式相比可以减小附加板上计算能力。
可以通过了解有源器件(如，VCSEL)根据温度老化的近似率以及通过了解有源器件在每个温度上所花费的时间总量来估算有源器件的年龄以及因此剩余寿命。有源器件制造商通常提供老化率与有源器件的温度之间的关系，即，函数。只要有源器件被通电，有源器件的温度就可以由位于有源器件附近的传感器来测量并且在任何时间记录。利用温度传感器允许有源器件的寿命被无源地近似，而无需附加电路。合适的寿命近似方法可以用于确定相对于在恒定参考温度下运行的有源器件的有源器件的有效年龄，所述恒定参考温度可以是例如40℃。
先前所描述的有关运行温度的方法和装置可以应用于影响有源器件的寿命的其他因素。将加压于所述器件的其他状况(包括湿度、温度循环、运行电流等)考虑在内的类似年龄估算将需要用于在每个加压状况下测量所花费的时间总量的能力。例如，针对比在强电流下老化更快的有源器件，可以随时间监控有源器件的电流或功耗以估算器件年龄。
尽管VCSEL是在本发明的优选实施例的特定示例中使用的有源器件，但本发明可以应用至其他有源器件。例如，AOC通常包括许多类型的有源器件，比如但不限于跨阻抗放大器、光电探测器、激光驱动器、除VCSEL以外的光源等。本发明的优选实施例还可以应用至这些有源器件中的任何有源器件。由于期望VCSEL是发生故障的第一个器件，因此VCSEL优选地在本发明的优选实施例中使用；然而，如果期望另一个有源器件首先发生故障，则优选地使用第一个发生故障的有源器件。可以估计VCSEL的年龄而不直接监控VCSEL的光输出，这将需要附加部件。相反，可以无源地监控VCSEL的温度。
图2是AOC的分解视图。本申请中的图2与申请号12/944,545和12/944,562中的图1相同，所述申请的全部内容通过引用以其全文结合在此。AOC包括壳体101、具有光纤112的光缆111、衬底102、耦合或连接至衬底102和光纤112的模制光学结构(MOS)110、以及光立管108。衬底102包括光检测器107、VCSEL 109、以及微处理器103。图3是衬底102和MOS 110的分解视图，所述衬底和MOS可以与图2中所示的AOC一起使用。图4示出了图3中所示的衬底102的后部。图3示出了MOS 110下方的VCSEL 109。图4示出了衬底102的后部上的微处理器103，所述衬底优选地包括非易失性存储器(即，EEPROM)和易失性存储器二者。衬底102还包括温度传感器，所述温度传感器可以用于确定VCSEL 109的温度。温度传感器可以是独立部件或者可以集成到印刷电路板上的其它部件中或者位于VCSEL 109附近的AOC中的其他某个地方。优选地将多种功能结合到单个半导体芯片中。例如，微处理器、传感器、易失性存储器、非易失性存储器以及VCSEL驱动器可以结合到单个应用专用集成电路(ASIC)中。
图5示出了可以用在AOC中的光接收器。这一接收器类似于美国申请号13/539,173、13/758,464、13/895,571、13/950,628以及14/295,367中所示的光收发器，所述申请的全部内容通过引用以其全文结合在此。例如，本申请中的图5至图7中的接收器类似于美国申请号13/539，173的图15A至图17B中所示的光收发器。所述接收器包括光缆211、衬底202、耦合或连接至衬底202和光纤212的MOS 210、微处理器203、以及光学散热器213。所述衬底202包括驱动器214、VCSEL 209以及微处理器203。图6是图5中所示的接收器的分解视图。图7是图6中所示的衬底202和MOS 210的分解视图。图7示出了MOS 210下方的VCSEL209和微处理器203。如图4中所示的微处理器103，图7中所示的微处理器203优选地包括非易失性存储器(即，EEPROM)和易失性存储器二者。
尽管EEPROM用作本发明的优选实施例的特定示例中的存储器器件，但本发明的优选实施例还可应用至其他适合类型的存储器。可以使用任何静态存储器，例如，SRAM。如果当有源器件关闭时，将数据保存在易失性存储器中是可能的，则使用易失性存储器来代替非易失性存储器也是可能的。
温度装仓
根据本发明的优选实施例的一种温度装仓方法可以与具有有限待写入能力以及有限容量的存储器(如，EEPROM)一起使用。由于EEPROM中的空间通常不足以记录准确的温度读数，因此温度值必须被“装仓”，其中，每个仓表示不同的温度范围。温度装仓方法用于创建温度直方图，所述温度直方图可以用于估算有源器件的年龄。然后合适的寿命近似算法可以应用至温度直方图以确定有源器件的有效年龄，其允许对有源器件的剩余寿命进行近似。
温度直方图被分成温度仓，每个仓表示不同的温度范围。例如，每个温度仓可以表示5℃的温度范围。每个温度仓的填充程度提供了在那个温度范围中所花费的时间总量的表示。例如，如果针对25℃-30℃的温度仓比针对35℃-40℃的温度仓更满，则有源器件在25℃-30℃的温度范围中比在35℃-40℃的温度范围中花费了更长时间。
每个温度仓可以是EEPROM中特定数量的字节，例如，三个字节。依据单个仓的最大值来选择字节的数量。例如，在这个示例中，由于最大仓值需要近似于1百万，因此选择了三个字节。如果有源器件在恒温处保持五年，则针对那个温度的仓的最大值将需要大于525,600，由于5年时段中存在525,600种可能的子间隔(24[子间隔/2小时时段]×12[2小时时段/天]×365[天/年]×5[年]＝525,600子间隔)。在有源器件被最终用户首次导通之前，每个温度仓将被设置为零，即，每个字节将被设置为零，这指示有源器件在每个温度范围中还没花费时间。当温度被测量到在某个温度范围内时，则针对对应于那个温度范围的温度仓的字节可以递增适当的量。
在到EEPROM的写入之间的时间间隔(即，存储器写入间隔)取决于有源器件的期望寿命以及EEPROM可以被写入多少次。例如，当在单元可能发生故障之前在85℃下运行时，所选择的特定芯片中EEPROM中的任何给定单元可以写入约30,000次。这意味着如果期望EEPROM在其寿命期间在85℃下进行运行，则写入每个温度仓的次数应当少于30,000次写入。寿命的写入次数随运行温度的升高而减少。例如，如果EEPROM的运行温度超过85℃，则寿命的写入次数可能少于30,000。选择时间间隔，从而使得EEPROM的运行寿命通过某个安全因素超过VCSEL(或者所监控的任何有源器件)的运行寿命。这保证了EEPROM可以在其整个运行寿命中在VCSEL上继续记录运行信息。待使用的适当的安全因素是应用专用的，但通常在例如1.2至10的范围中。
如果期望有源器件的寿命为大约五年，则还需要使EEPROM运行至少与VCSEL一样长的时间，从而使得整体系统期间不受EEPROM所限制。为了保证EEPROM可以在85℃或更小的运行温度中运行五年，假设最坏情形的运行状况，EEPROM应当每两小时(2小时×30,000＝60,000小时≈6.8年)写入一次。由于(1)有源器件在针对有源器件的寿命的相同温度下将不运行，从而使得更新多于一个温度仓和/或(2)有源器件在针对有源器件的寿命的最大运行温度下不运行，从而使得假设EEPROM寿命在整个温度范围上超过VCSEL寿命，EEPROM将能够执行多个写循环，因此可能EEPROM的寿命将超过五年。此2小时存储器写入间隔仅是可能时间间隔的示例。例如，如果写入EEPROM的次数增多，则期望存储器写入间隔更长，则存储器写入间隔可以增大。优选地选择存储器写入间隔以保证EEPROM寿命比VCSEL的寿命的更长。
由于温度可以在存储器写入间隔(例如，2小时)内明显地波动，因此优选温度记录中的更高精度。为了增大温度记录的精度，可以在易失性存储器中在比时间间隔小得多的时间间隔(例如，每5分钟)测量并记录温度。也就是说，存储器写入间隔可以被分解成子间隔。由于如果有源器件断开，则存储在易失性存储器中的所有数据会丢失，因此温度直方图无法存储在易失性存储器中。易失性存储器可以包括在微处理器中，所述微处理器是包含有源器件的系统的一部分。例如，如果子间隔是5分钟并且如果存储器写入时间间隔是两小时，则存在24次温度测量，当写入到EEPROM时所述温度测量附加至它们各自的温度仓。
表A和表B中提供了根据本发明的优选实施例的一种温度仓方法的示例。在这一示例中，存储器写入间隔是2小时并且子间隔是5分钟。表A示出了具有从未被通电的有源器件的直方图的EEPROM，从而使得针对所有温度仓的所有字节为零，并且表B示出了具有通电两小时的有源器件的直方图的EEPROM。如果有源器件在13℃下运行第一个存储器写入间隔，则针对温度范围10℃≤T<15℃的仓#4将递增24(十六进制18)以指示有源器件花费了如表B中所示的在10℃与15℃之间运行的所有24个五分钟子间隔。图1中示出了示出温度装仓方法的流程图。
表A(0小时)
表B(2小时)
在下一个两小时之后更新直方图，例如，每个温度仓每5分钟子间隔递增一次，在温度范围内测量有源器件。在任何时间处，温度直方图指示在每个温度范围处在五分钟子间隔中的时间总量。然后温度直方图可以用于对有源器件的有效年龄进行近似。
例如，温度仓可以比三个字节更大或更小。例如，仓的数量可以比22更大或更小。例如，温度范围可以比5℃更大或更小。任何合适的编码方案(包括，大端法或小端法)可以用于存储温度仓的大小。
可以基于有源器件的热时间常数、期望的有源器件寿命以及EEPROM的寿命和容量来优化存储器写入间隔、子间隔以及仓大小。例如，如果有源器件的热时间常数很大，从而使得有源器件的温度变化缓慢，则存储器写入间隔和子间隔可以增大并且温度仓大小可以减小。具有较长期望寿命的有源器件可以使用更长的存储器写入间隔和子间隔。大容量EEPROM可以支持更大的仓大小。以上所使用的5年的寿命、2小时的存储器写入间隔以及5分钟的子间隔仅是示例，并且可以针对各种应用进行适当地改变和优化。
寿命近似算法
寿命近似方法的示例是阿列纽斯(Arrhenius)公式，所述公式是可以用于对化学反应的温度依赖性进行近似的经验公式。所述公式同样在可靠性计算中用作一种方法来确定当在高温下运行时加速老化的影响。也就是说，阿列纽斯公式可以用于确定相对于在恒定40℃或某个其他参考温度下运行的有源器件的有源器件的有效老化加速因素。在公式1中提供了阿列纽斯公式，其中，k是速率常数，A是比例常数，EA是活化能，kB是波尔兹曼常数，并且T是开耳文温度。
k＝Ae(-EA/kBT)
公式1：阿列纽斯公式
通常由有源器件的制造商在可靠性研究中提供活化能EA。
老化加速因素AF是由公式2提供的，所述老化加速因素被定义为在与参考温度下的运行相比的高温运行时的老化加速速率，其中，tH是高温，并且tR是较低的参考温度。
公式2：老化加速因素
老化加速因素AF通过tH和tR与阿列纽斯公式相关，所述tH和tR等于在它们各自的温度水平处阿列纽斯公式中确定的速率常数。所述用于对有源器件的有效年龄进行近似的方法取决于针对相对于参考温度TR的每个温度仓Tn来确定老化加速因素AF，所述温度仓Tn可以从公式3中找到，其中，n是仓数量：
公式3：针对第n个温度仓的老化加速因素
可以将温度仓Tn选择为仓温度范围中的任何温度，包括例如，仓范围中的最低温度、仓范围中的平均温度以及仓范围中的最高温度。
然后通过将在每个温度处的时间花费Nn与针对那个温度的对应老化加速因素AFn相乘以及将针对所有仓的这些值求和来找到以小时计算的有源器件的有效年龄t有效。针对近似有效年龄t有效的公式是由以下公式给出的，其中，Nn是存储在仓n中的值并且子间隔时间被假设为5分钟：
公式4：器件的有效期限
这一公式可以被概括为适应将每m分钟的温度读数和仓读数带入b仓中的系统：
公式5：针对近似器件年龄的一般公式
一旦有效年龄t有效已经被近似，则可能通过将有效年龄t有效从有源器件的MTTF中减去来对有源器件的剩余寿命进行近似。还可以将有效年龄t有效与器件寿命的其他度量进行比较。例如，可以将有效年龄t有效与B10、B5或B1寿命进行比较，所述B10、B5或B1寿命分别表示总体的10％、5％或1％的故障发生的时间。在某些应用中，一旦有效元件的有效年龄达到这些寿命度量之一，则可以适当更换系统。还可以使用除那些明确描述以外的其他寿命度量。
可以采用各种方式和位置执行对有效年龄t有效和剩余寿命的确定。在本发明的优选实施例中，图4中所示的微处理器可以与非易失性存储器进行通信，询问各种存储器仓并且执行确定有效年龄t有效所必须的计算。一旦有效年龄t有效超过某一阈值，则微处理器可以将指示信号发送至用户。在本发明的另一个优选实施例中，外部器件(不是包括有源器件的系统的一部分)可以与非易失性存储器进行通信，询问各种存储器仓并且执行确定有效年龄t有效所必须的计算。一旦有效年龄t有效超过某一阈值，则外部器件可以将指示信号发送至用户。
可以利用任何其他老化模型来对有效年龄t有效进行近似，所述模型包括是基于阿列纽斯模型的修改的模型以及不是从阿列纽斯公式中导出的模型。可以基于影响有效元件的年龄的任何可测量状况来确定有效年龄t有效。可测量状况包括例如湿度、温度循环、电流、功耗、UV曝光量等。例如，可以使用在Rodriguez(罗德里格斯)，参数生存模型，2010年夏，第14页中所公开的模型，所述模型以其全部内容结合于此。有效年龄t有效可以是基于温度结合任何其他可测量状况的或者可以是基于任何可测量状况或不考虑温度的状况的。
在一些应用中，固定偏置电流在有源器件的寿命期间施加至激光器。基于偏置电流的老化加速因素可以用于计算有源器件的有效年龄。基于偏置电流的老化加速因素与基于温度的老化加速因素(例如，公式3中的AFn)二者可以用于确定有源器件的有效年龄。
在其他应用中，可变偏置电流在有源器件的寿命期间施加至激光器。例如，半导体激光器的光输出功率通常随温度下降。在一些应用中，期望保持随温度相对恒定的光输出功率。在这种应用中，随温度升高而增大施加至激光器的偏置电流可以用于保持相对恒定的光输出功率。由于在增大的偏置电流中运行通常采用已知方式来增大老化加速因素，因此每个温度仓具有相关联的基于偏置电流的老化加速因素。基于偏置电流的老化加速因素与基于温度的老化加速因素(例如，公式3中的AFn)二者可以用于确定有源器件的有效年龄。可以例如通过将公式3的右侧与同每个温度仓相关联的基于偏置电流的老化加速因素相乘来为每个温度仓确定总的老化加速因素。
由于可测量状况最能影响VCSEL的年龄，因此本发明的优选实施例的特定示例考虑温度；然而，除温度以外的可测量状况可以对其他有源器件具有更多老化影响是可能的。
应理解的是，以上描述仅用于阐述本发明。尽管已经根据有源器件为VCSEL、系统为AOC以及所测量的运行参数为温度描述了本发明的优选实施例，但这些仅是本发明的优选实施例的特定示例。本发明的优选实施例可以应用至具有有源器件的任何系统，所述有源器件的寿命取决于某个可测量运行参数。在一些实施例中，可以测量并记录多于一个运行参数并且基于这两个参数的组合效果来计算有效年龄。在不脱离本发明的情况下，本领域技术人员可设想出各种变更和修改。因此，本发明旨在涵盖落入所附权利要求书范围内的全部这种变更、修改和变体。

Claims (29)

1.一种有源光缆，包括：
纤维光缆；
至少一个光学换能器；
第一存储器；
第二存储器；
传感器，所述传感器感测所述有源光缆的运行参数；以及
处理器，所述处理器连接至所述至少一个光学换能器、所述第一存储器、所述第二存储器和所述传感器；其中，
所述处理器：
在被分成规则子间隔的规则间隔期间并且在所述规则子间隔中的每一个规则子间隔之后，在所述第二存储器中记录与感测到的运行参数相对应的值；并且
在所述规则间隔中的每一个之后，在所述第一存储器中存储记录在所述第二存储器中的所述值。
2.如权利要求1所述的有源光缆，其中，所述规则间隔和所述规则子间隔基于对所述第一存储器的期望写入次数以及所述有源光缆的期望寿命。
3.如权利要求1所述的有源光缆，其中，所述运行参数是温度。
4.如权利要求1所述的有源光缆，其中：
所述第二存储器包括仓；并且
所述仓中的每一个对应于所述感测到的运行参数的值的范围。
5.如权利要求4所述的有源光缆，其中，所述处理器通过将仓的仓值加一来在所述第二存储器中记录与所述感测到的运行参数相对应的所述值，所述仓对应于包括所述感测到的运行参数的所述值的所述感测到的运行参数的所述值的范围。
6.如权利要求5所述的有源光缆，其中，所述第一存储器包括与所述第二存储器中的所述仓相对应的仓。
7.如权利要求6所述的有源光缆，其中，所述处理器通过将所述第二存储器中的所述仓中的每一个的仓值加到先前存储在所述第一存储器中的相对应仓中的相对应仓值来在所述第一存储器中存储记录在所述第二存储器中的所述值。
8.如权利要求7所述的有源光缆，其中，所述处理器基于存储在所述第一存储器中的所述仓的所述仓值来计算所述有源光缆的有效年龄。
9.如权利要求8所述的有源光缆，其中，所述处理器仅基于存储在所述第一存储器中的所述仓的所述仓值来计算所述有效年龄。
10.如权利要求8所述的有源光缆，其中，如果所述有效年龄在阈值之上，则所述处理器提供指示信号。
11.如权利要求7所述的有源光缆，其中：
所述运行参数是温度，并且所述仓中的每一个表示温度范围；并且
所述处理器利用以下公式来计算所述有源光缆的有效年龄t有效：
其中，
<mrow> <msub> <mi>A</mi> <mrow> <mi>F</mi> <mi>n</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <msup> <mi>e</mi> <mrow> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mfrac> <mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>E</mi> <mi>A</mi> </msub> </mrow> <msub> <mi>k</mi> <mi>B</mi> </msub> </mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <mfrac> <mn>1</mn> <msub> <mi>T</mi> <mi>n</mi> </msub> </mfrac> <mo>-</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <msub> <mi>T</mi> <mi>R</mi> </msub> </mfrac> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&amp;rsqb;</mo> </mrow> </msup> <mo>,</mo> </mrow>
m是规则子间隔的以分钟为单位的时间，b是仓的数量，Nn是存储在仓n中的值，EA是活化能，kB是波尔兹曼常数，Tn是仓温度，并且TR是参考温度。
12.如权利要求1所述的有源光缆，其中，在所述规则间隔中的每一个之后，所述处理器重置存储在所述第二存储器中的所述值。
13.如权利要求1所述的有源光缆，其中，所述处理器基于存储在所述第一存储器中的所述值来计算所述有源光缆的有效年龄。
14.如权利要求1所述的有源光缆，其中，所述第一存储器是非易失性存储器，并且所述第二存储器是易失性存储器。
15.如权利要求1所述的有源光缆，其中，所述第一存储器是EEPROM。
16.一种计算有源光缆的有效年龄的方法，所述有源光缆包括光纤光缆、至少一个光学换能器、第一存储器以及第二存储器，所述方法包括：
在被分成规则子间隔的规则间隔期间并且在所述规则子间隔中的每一个规则子间隔之后，感测所述有源光缆的运行参数并且在所述第二存储器中记录与感测到的运行参数相对应的值；
在所述规则间隔中的每一个之后，在所述第一存储器中存储记录在所述第二存储器中的所述值；以及
基于存储在所述第一存储器中的所述值来计算所述有源光缆的所述有效年龄。
17.如权利要求16所述的方法，其中，所述规则间隔和所述规则子间隔基于对所述第一存储器的期望写入次数以及所述有源光缆的期望寿命。
18.如权利要求16所述的方法，其中，所述运行参数是温度。
19.如权利要求16所述的方法，其中：
所述第二存储器包括仓；并且
所述仓中的每一个对应于所述感测到的运行参数的值的范围。
20.如权利要求19所述的方法，其中，所述在所述第二存储器中记录与所述感测到的运行参数相对应的所述值包括将仓的仓值加一，所述仓对应于包括所述感测到的运行参数的所述值的所述感测到的运行参数的所述值的范围。
21.如权利要求20所述的方法，其中，所述第一存储器包括与所述第二存储器中的所述仓相对应的仓。
22.如权利要求21所述的方法，其中，所述在所述第一存储器中存储记录在所述第二存储器中的所述值包括将所述第二存储器中的所述仓中的每一个的仓值加到先前存储在所述第一存储器中的相对应仓中的相对应仓值。
23.如权利要求22所述的方法，其中，计算所述有源光缆的所述有效年龄基于存储在所述第一存储器中的所述仓的所述仓值。
24.如权利要求23所述的方法，其中，计算所述有效年龄仅基于存储在所述第一存储器中的所述仓的所述仓值。
25.如权利要求23所述的方法，进一步包括：如果所述有效年龄在阈值之上，则提供指示信号。
26.如权利要求22所述的方法，其中：
所述运行参数是温度，并且所述仓中的每一个表示温度范围；并且
所述计算所述有源光缆的所述有效年龄包括利用公式：
其中，
<mrow> <msub> <mi>A</mi> <mrow> <mi>F</mi> <mi>n</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <msup> <mi>e</mi> <mrow> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mfrac> <mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>E</mi> <mi>A</mi> </msub> </mrow> <msub> <mi>k</mi> <mi>B</mi> </msub> </mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <mfrac> <mn>1</mn> <msub> <mi>T</mi> <mi>n</mi> </msub> </mfrac> <mo>-</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <msub> <mi>T</mi> <mi>R</mi> </msub> </mfrac> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&amp;rsqb;</mo> </mrow> </msup> <mo>,</mo> </mrow>
t有效是所述有源光缆的有效年龄，m是规则子间隔的以分钟为单位的时间，b是仓的数量，Nn是存储在仓n中的值，EA是活化能，kB是波尔兹曼常数，Tn是仓温度，并且TR是参考温度。
27.如权利要求16所述的方法，进一步包括：在所述规则间隔中的每一个之后，重置存储在所述第二存储器中的所述值。
28.如权利要求16所述的方法，其中，所述第一存储器是非易失性存储器，并且所述第二存储器是易失性存储器。
29.如权利要求16所述的方法，其中，所述第一存储器是EEPROM。
CN201580057472.3A 2014-10-23 2015-10-23 一种用于对有源器件的剩余寿命进行近似的方法 Pending CN107148564A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201462067570P 2014-10-23 2014-10-23
US62/067,570 2014-10-23
PCT/US2015/057059 WO2016065228A1 (en) 2014-10-23 2015-10-23 Method for approximating remaining lifetime of active devices

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107148564A true CN107148564A (zh) 2017-09-08

Family

ID=57443218

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201580057472.3A Pending CN107148564A (zh) 2014-10-23 2015-10-23 一种用于对有源器件的剩余寿命进行近似的方法

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP3210213A4 (zh)
CN (1) CN107148564A (zh)
TW (2) TWM531600U (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030078741A1 (en) * 2001-10-19 2003-04-24 International Business Machines Corporation Method and apparatus for estimating remaining life of a product
CN2769895Y (zh) * 2005-01-15 2006-04-05 喻青 一种在线式工业设备运行数据及故障数据自动记录装置
KR20080000718A (ko) * 2006-06-28 2008-01-03 (주)누리텔레콤 계량기의 검침 데이터 관리 장치 및 그 방법
CN101273385A (zh) * 2005-07-30 2008-09-24 西门子公司 旋转机器中的或与其相关的改进
CN103398860A (zh) * 2013-07-26 2013-11-20 天津亿利科能源科技发展股份有限公司 一种基于位移传感器的海洋平台安全监测方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2405496B (en) * 2003-08-27 2007-02-07 Agilent Technologies Inc A method and a system for evaluating aging of components, and computer program product therefor
CN101313226B (zh) * 2005-12-30 2013-02-13 英特尔公司 半导体器件的寿命的动态估算方法和设备

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030078741A1 (en) * 2001-10-19 2003-04-24 International Business Machines Corporation Method and apparatus for estimating remaining life of a product
CN2769895Y (zh) * 2005-01-15 2006-04-05 喻青 一种在线式工业设备运行数据及故障数据自动记录装置
CN101273385A (zh) * 2005-07-30 2008-09-24 西门子公司 旋转机器中的或与其相关的改进
KR20080000718A (ko) * 2006-06-28 2008-01-03 (주)누리텔레콤 계량기의 검침 데이터 관리 장치 및 그 방법
CN103398860A (zh) * 2013-07-26 2013-11-20 天津亿利科能源科技发展股份有限公司 一种基于位移传感器的海洋平台安全监测方法

Also Published As

Publication number Publication date
TWI621839B (zh) 2018-04-21
TWM531600U (zh) 2016-11-01
EP3210213A4 (en) 2018-05-02
EP3210213A1 (en) 2017-08-30
TW201632858A (zh) 2016-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6775624B2 (en) Method and apparatus for estimating remaining life of a product
KR100750030B1 (ko) 시스템 메모리 용법을 확립하고 보고하고 조정하는 방법 및장치
US7474989B1 (en) Method and apparatus for failure prediction of an electronic assembly using life consumption and environmental monitoring
EP2437663B1 (en) Temperature estimations in a blood glucose measuring device
US20120268995A1 (en) Non-volatile semiconductor memory device and electronic apparatus
JP2017531837A (ja) アクティブデバイスの残り寿命を近似する方法
CN101218491B (zh) 电子体温计及其控制方法
KR101114054B1 (ko) 디지털 시스템의 신뢰성 모니터링
US20140100808A1 (en) Systems and Methods for Temperature Compensation in a Utility Meter
US7734440B2 (en) On-chip over-temperature detection
CN104134465B (zh) 存储装置和存储管理方法
JP2012517012A (ja) 温度補償された温度測定の方法及びシステム
RU2013139539A (ru) Хранение и поиск информации, характерной для конкретного устройства измерения формы
CN105579970A (zh) 具有贮存盘寿命估计机制的电子系统及其操作的方法
CN105245686A (zh) 一种操作移动设备的方法和移动设备
US11177620B2 (en) Laser failure early warning indicator
EP2202753B1 (en) Information processing system with longevity evaluation
CN101233397B (zh) 电子体温计及其控制方法
KR102450347B1 (ko) 쉐어드 리스크 링크 그룹을 검출하기 위한 방법 및 장치
CN107148564A (zh) 一种用于对有源器件的剩余寿命进行近似的方法
RU2633292C2 (ru) Измерение температуры на потенциале высокого напряжения
US20190288779A1 (en) Measurement device
KR102663815B1 (ko) 컴퓨팅 장치 및 이의 동작 방법
CN112463565A (zh) 一种服务器寿命预测方法及相关设备
US20080208535A1 (en) Disc array device

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20170908