CN109325270A - 磁控管自然贮存寿命预测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磁控管自然贮存寿命预测方法，包括以下步骤：确定磁控管的自然贮存寿命特征参数；确定所述寿命特征参数中退化较快的寿命特征参数；对所述退化较快的寿命特征参数的退化数据组成的序列建立磁控管寿命预测模型；检验所述寿命预测模型的预测精度，判断所述寿命预测模型是否可用；如果所述寿命预测模型可用，则利用所述寿命预测模型来进行磁控管的自然贮存寿命预测。本发明能够实现磁控管的自然贮存寿命的预测，为军工产品的定延寿、维修提供依据。
Description
技术领域
本发明涉及元器件寿命预测技术，尤其涉及一种磁控管自然贮存寿命预测方法。
背景技术
现代军工产品具有长期贮存的特点，贮存寿命是其重要的质量特性。磁控管是一种用来产生微波能的电真空器件，广泛用于雷达发生器，是军工产品的重要组成部分，因而开展磁控管的自然贮存寿命研究是非常重要的。自然贮存是指元器件在自然环境下的贮存。
在航空、航天、电子等领域，存在大量像磁控管这样的高可靠、长寿命产品，几乎无法通过寿命试验或加速寿命试验取得这些产品的失效寿命数据，甚至还会出现“零失效”现象，因此无法使用传统的寿命外推理论来预测这些产品的寿命。
自然贮存试验能够获得真实的磁控管的性能退化数据，对贮存退化数据进行研究能获得相对较高准确性的结论，能为军工产品的设计、定延寿和修理提供有力技术支持。
对于长寿命产品，通常采用加速寿命试验建立产品寿命与应力之间关系的加速方程，然后使用外推方法预测产品在正常应力下的寿命。这种方法比较适合技术复杂性低和大批量生产的标准性产品。但加速寿命试验不适用于高技术复杂结构和小批量生产的军工产品，主要体现在如下两方面。
A、小子样问题。
现代军工产品具有“多品种、小批量、快速生产”的特点，因此用来开展加速寿命试验的样品量也是小子样，获得的失效数据也少，因此用不过需要大量失效数据的加速寿命试验方法来预测寿命，其可信度就会受到质疑。
B、长寿命问题。
对于长寿命产品而言，在有限的加速试验时间内，很难或得失效数据，往往是没有失效数据，此时，无法用建立的可靠性寿命分布模型，因此无法预测寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种磁控管自然贮存寿命预测方法，解决磁控管长期自然贮存寿命的预测问题，可为军工产品的定延寿、维修提供依据。
为了实现上述目的，本发明的一个方面提供一种磁控管自然贮存寿命预测方法，包括以下步骤：确定磁控管的自然贮存寿命特征参数；确定所述寿命特征参数中退化较快的寿命特征参数；对所述退化较快的寿命特征参数的退化数据组成的序列建立磁控管寿命预测模型；检验所述寿命预测模型的预测精度，判断所述寿命预测模型是否可用；如果所述寿命预测模型可用，则利用所述寿命预测模型来进行磁控管的自然贮存寿命预测。
根据本发明的上述一个方面的磁控管自然贮存寿命预测方法，能够实现磁控管的自然贮存寿命的预测，为军工产品的定延寿、维修提供依据。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
本发明的发明人在开展了22年自然环境试验的基础上，利用表征产品寿命特征的性能参数在自然贮存过程中的逐步退化的数据，克服了长寿命产品寿命预测信息不足的问题，成功形成磁控管的自然贮存寿命预测方法，能实现磁控管的自然贮存寿命的预测。贮存寿命特征参数是元器件在自然贮存环境下易受到环境因素影响的性能参数，该参数表征了元器件的贮存寿命特征。
本发明的实施方式采用时间响应函数，分析研究了磁控管的调谐范围、脉冲输出功率、阳极脉冲电压、阳极脉冲电流、工作脉冲宽度、频谱主边比、热丝电压、时漂、Δf2、漏脉冲等10个性能参数的退化信息，确定了该磁控管的贮存寿命特征参数，形成了磁控管贮存寿命特征参数的预测方法。
详细步骤如下：
步骤一：确定磁控管的贮存寿命特征参数。
研究了该磁控管的性能参数，包括调谐范围、脉冲输出功率、阳极脉冲电压、阳极脉冲电流、工作脉冲宽度、频谱主边比、热丝电压、时漂、Δf2、漏脉冲等。采用变化显著性检验方法，分析研究了这10个性能参数的退化信息，确定了磁控管的长期贮存寿命特征参数为脉冲输出功率、阳极脉冲电流。
对于磁控管而言，有多个性能参数，试验场所的环境应力对不同性能参数的影响程度不同，对于寿命预测来说，只有显著退化的性能参数才有意义。
步骤二：退化率的研究
由于磁控管有两个寿命特征参数，这两个寿命特征参数存在着竞争，因此需要判定哪一个寿命特征参数退化较快。
于是有：脉冲输出功率的退化率为：7.76
阳极脉冲电流的退化率为：0.016
因此，脉冲输出功率为退化较快的寿命特征参数。
步骤三：建立磁控管的寿命预测模型。
根据步骤二得出的结论，对性能参数脉冲输出功率的退化数据组成的序列建立了磁控管寿命预测模型：
寿命预测模型：
式中：t-贮存寿命，
M-脉冲输出功率失效阈值，
x0-脉冲输出功率的初始值。
a-为序列的发展系数，对于具体序列为常数。
b-为序列的灰色作用量，对于具体序列为常数。
对于具体型号的磁控管，可以求出式中的a和b的具体值。例如，对某型号磁控管，有其性能参数脉冲输出功率的监测值，将其整理成为序列后为X＝(2095,2348,2480,2220,2040,1700,2150,1860,1780,1840,1840,1950,1860,1963)，可求出a＝-0.4326，b＝-4109.34，于是预测模型为：
步骤四：模型精度检验
为了确保所建模型有较高的预测精度，需要进行检验。一般情况下，最常用的是相对误差检验指标。平均相对误差越小越好。当模型的误差大于10％时，模型不可用，反之则可用。
具体地，对性能参数脉冲输出功率的退化数据组成的序列建立了磁控管的时间响应函数，其表达式为：
式中：表示性能参数的预测值，
表示性能参数试验前的测试值，
k表示测试次数，
a为序列的发展系数，对于具体序列为常数，
b为序列的灰色作用量，对于具体序列为常数。
平均相对误差计算公式为：
式中：表示性能参数的实际测试值，
表示性能参数的预测值，
k表示性能参数的测试次数。
步骤五：寿命预测
利用所建立的寿命预测模型来进行自然贮存寿命预测。
利用本发明实施方式的磁控管自然贮存寿命预测方法，可以直接用于预测磁控管的自然贮存寿命，可进行长期预测和预报。对节约军费开支、故障预警等起重要作用。
以上所述仅为本发明的较好的实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改，等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种磁控管自然贮存寿命预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
确定磁控管的自然贮存寿命特征参数；
确定所述寿命特征参数中退化较快的寿命特征参数；
对所述退化较快的寿命特征参数的退化数据组成的序列建立磁控管寿命预测模型；
检验所述寿命预测模型的预测精度，判断所述寿命预测模型是否可用；
如果所述寿命预测模型可用，则利用所述寿命预测模型来进行磁控管的自然贮存寿命预测。
2.根据权利要求1所述的磁控管自然贮存寿命预测方法，其特征在于，
确定磁控管的自然贮存寿命特征参数的步骤包括：采用变化显著性检验方法，分析磁控管的性能参数的退化信息，确定磁控管的寿命特征参数为脉冲输出功率和阳极脉冲电流。
3.根据权利要求2所述的磁控管自然贮存寿命预测方法，其特征在于，
根据下述公式确定退化较快的寿命特征参数为脉冲输出功率：
4.根据权利要求3所述的磁控管自然贮存寿命预测方法，其特征在于，
磁控管寿命预测模型为：
其中：t为贮存寿命，
M为脉冲输出功率的失效阈值，
x0为脉冲输出功率的初始值，
a和b为常数。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的磁控管自然贮存寿命预测方法，其特征在于，
利用平均相对误差检验指标来检验所述寿命预测模型的预测精度。
6.根据权利要求5所述的磁控管自然贮存寿命预测方法，其特征在于，
所述平均相对误差的计算公式为：
其中，为平均相对误差，
表示性能参数的实际测试值，
表示性能参数的预测值，
k表示性能参数的测试次数。
7.根据权利要求6所述的磁控管自然贮存寿命预测方法，其特征在于，
通过对性能参数的退化数据组成的序列建立时间响应函数来计算性能参数的预测值
其中：表示性能参数试验前的测试值，
k表示性能参数的测试次数，
a和b为常数。
8.根据权利要求5-7中任意一项所述的磁控管自然贮存寿命预测方法，其特征在于，
如果所述寿命预测模型的平均相对误差不超过10％，则判断所述寿命预测模型可用。
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| GB2599109A (en) * | 2020-09-23 | 2022-03-30 | Elekta ltd | Magnetron maintenance |
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| CN103472340A (zh) * | 2013-09-26 | 2013-12-25 | 北京航空航天大学 | 一种基于最小二乘支持向量机的晶体谐振器贮存寿命预测方法 |
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