CN109557397A - 一种适用于真空器件的加速贮存试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种适用于真空器件的加速贮存试验方法，首先对产品贮存失效模式和失效机理进行统计分析，结合同类产品贮存失效模式统计结果，确定真空器件的贮存敏感应力；然后开展真空器件的加速贮存预试验，对真空器件贮存敏感应力的极限及可加速性进行摸底，从而制定真空器件的加速贮存试验方案，试验方案包含试验样本数、应力水平、应力施加方式、测试周期、测试方法、测试参数、试验时间等内容。加速贮存试验实施时，将环境应力通过试验设备施加到产品上，并对产品进行定期检测；最后对测试数据进行处理，采用回归分析的方法得到真空器件的退化方程，并基于其寿命服从威布尔分布的前提，对真空器件的贮存可靠度进行评估。通过加速贮存方法，能够保证在较短的时间内得到真空器件的性能退化数据，达到对真空器件的贮存可靠度进行评估的目的。

Description

一种适用于真空器件的加速贮存试验方法

技术领域

本发明涉及一种加速贮存试验方法,特别是一种适用于真空器件的加速贮存试验方法。

背景技术

真空器件主要应用于发射机等大功率产品，部分产品应用环境为长期贮存，一次使用，要求贮存可靠性高，但对真空器件的贮存寿命和长期贮存可靠性一直缺乏相关数据，因此很难进行评估。真空器件主要的失效机理是延长贮存时间导致真空度降低，如果真空度不断降低，则最终将会引起器件在贮存期间寿命的失效，这一失效机理也预示了器件非工作失效率随时间的延长而增加。常规的恒定应力加速贮存试验方法需要样本量大，时间长，并不适用于费用和可靠性高的真空器件的贮存可靠度评估。

发明内容

本发明目的在于提供一种适用于真空器件的加速贮存试验方法，解决真空器件贮存可靠性难评估的问题。

有鉴于此，本发明提供的技术方案是：一种适用于真空器件的加速贮存试验方法，其特征在于，包括：

首先，对产品贮存失效模式和失效机理进行统计分析，结合同类产品贮存失效模式统计结果，确定真空器件的贮存敏感应力；

然后，开展真空器件的加速贮存预试验，对真空器件贮存敏感应力的极限及可加速性进行摸底，制定真空器件的加速贮存试验方案，获得测试数据；

最后，对所述测试数据进行处理，采用回归分析的方法得到真空器件的退化方程，并基于其寿命服从威布尔分布的前提，对真空器件的贮存可靠度进行评估。

本发明具有以下显著的有益效果：

实现简单，包括：首先，对产品贮存失效模式和失效机理进行统计分析，结合同类产品贮存失效模式统计结果，确定真空器件的贮存敏感应力；然后，开展真空器件的加速贮存预试验，对真空器件贮存敏感应力的极限及可加速性进行摸底，制定真空器件的加速贮存试验方案，获得测试数据；最后，对所述测试数据进行处理，采用回归分析的方法得到真空器件的退化方程，并基于其寿命服从威布尔分布的前提，对真空器件的贮存可靠度进行评估。按照本方法制定真空器件的加速贮存试验条件，能够保证在较短的时间内得到真空器件的性能退化数据，达到对真空器件的贮存可靠度进行评估的目的。电子器件也可以参照此方法进行，适应性广泛。

附图说明

图1为本发明适用于真空器件的加速贮存试验方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图均采用非常简化的形式且均适用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

需要说明的是，为了清楚地说明本发明的内容，本发明特举多个实施例以进一步阐释本发明的不同实现方式，其中，该多个实施例是列举式而非穷举式。此外，为了说明的简洁，前实施例中已提及的内容往往在后实施例中予以省略，因此，后实施例中未提及的内容可相应参考前实施例。

虽然该发明可以以多种形式的修改和替换来扩展，说明书中也列出了一些具体的实施图例并进行详细阐述。应当理解的是，发明者的出发点不是将该发明限于所阐述的特定实施例，正相反，发明者的出发点在于保护所有给予由本权利声明定义的精神或范围内进行的改进、等效替换和修改。同样的元器件号码可能被用于所有附图以代表相同的或类似的部分。

请参照图1，本发明的一种适用于真空器件的加速贮存试验方法，包括：步骤S101，对产品贮存失效模式和失效机理进行统计分析，结合同类产品贮存失效模式统计结果，确定真空器件的贮存敏感应力；步骤S102，开展真空器件的加速贮存预试验，对真空器件贮存敏感应力的极限及可加速性进行摸底，制定真空器件的加速贮存试验方案，获得测试数据；步骤S103，对所述测试数据进行处理，采用回归分析的方法得到真空器件的退化方程，并基于其寿命服从威布尔分布的前提，对真空器件的贮存可靠度进行评估。

在一个实施例中，所述加速贮存试验方案包括：试验样本数、应力水平、应力施加方式、测试周期、测试方法、以及测试参数。

在一个实施例中，所述加速贮存试验方案实施时，将环境应力通过试验设备施加到产品上，并对产品进行定期检测。

在一个实施例中，所述对产品贮存失效模式和失效机理进行统计分析包括：对真空器件的阴极电流下降、输出功率下降贮存失效模式进行机理分析和FMEA分析。

在一个实施例中，所述开展真空器件的加速贮存预试验以步进应力的方式进行，根据加速贮存预试验的结果，对测试数据进行拟合，确认参数出现退化的组别，从而确定加速贮存试验的试验温度、试验时间和测试周期。

在一个实施例中，所述试验样本数为至少6只。

在一个实施例中，所述应力水平为：至少三个应力水平，最高温度为产品高温工作极限的80％，最低应力的温度为40℃。

在一个实施例中，所述测试周期为至少三个月。

在一个实施例中，所述测试参数由加速贮存预试验结果来确定，至少包含阴极电流、输出功率。

作为具体的实施例，本发明的一种适用于真空器件的加速贮存试验方法，包括：失效模式和机理分析、加速贮存预试验、制定加速贮存试验方案、加速贮存试验实施、数据处理及可靠性评估。首先对产品贮存失效模式和失效机理进行统计分析，结合同类产品贮存失效模式统计结果，确定真空器件的贮存敏感应力；然后开展真空器件的加速贮存预试验，对真空器件贮存敏感应力的极限及可加速性进行摸底，从而制定真空器件的加速贮存试验方案，试验方案包含试验样本数、应力水平、应力施加方式、测试周期、测试方法、测试参数、试验时间等内容。加速贮存试验实施时，将环境应力通过试验设备施加到产品上，并对产品进行定期检测；最后对测试数据进行处理，采用回归分析的方法得到真空器件的退化方程，并基于其寿命服从威布尔分布的前提，对真空器件的贮存可靠度进行评估。通过加速贮存方法，能够保证在较短的时间内得到真空器件的性能退化数据，达到对真空器件的贮存可靠度进行评估的目的。

作为具体的实施例，本发明具体包括以下步骤：

第一步失效模式和机理分析

真空器件包括阴极、热子、电子枪、聚焦系统、收集极、输出窗、谐振腔和输出系统、调谐系统。对真空器件长期贮存的失效模式进行统计，对阴极电流下降、输出功率下降等贮存失效模式进行机理分析和FMEA分析，对产品的失效模式和机理进行汇总分析，最后确定敏感应力和敏感应力的可加速性。

第二步加速贮存预试验

以产品的敏感应力为基础，开展真空器件的加速贮存预试验。试验以步进应力的方式进行，试验目的为确认产品的敏感应力极限，同时确认产品在敏感应力下的性能退化趋势。预试验包括产品高温步进试验和加速贮存预试验。高温步进试验的目的是确认产品的高温工作极限。加速贮存预试验的目的是确认在加速贮存试验的方案。加速贮存预试验的方案如下：

根据加速贮存预试验的结果，对测试数据进行拟合，确认参数出现退化的组别，从而确定加速贮存试验的试验温度、试验时间和测试周期。

第三步制定加速贮存试验方案

根据加速贮存预试验的结果，确定加速贮存试验方案，包括样本数、应力水平、应力施加方式、测试周期、测试方法、测试参数、试验时间。技术方案如下：

第四步加速贮存试验实施

按照制定的加速贮存试验方案，对符合要求的真空器件样本实施加速贮存试验，对试验过程中的测试数据进行记录。

第五步数据处理及可靠性评估

对加速贮存试验过程中产生的测试数据进行处理，采用回归分析的方法得到真空器件的退化方程，并基于其寿命服从威布尔分布的前提，对真空器件的贮存可靠度进行评估。具体如下：

产品的性能退化过程有下列表达式：

Y(t)＝d(s)·t+y₀ (1)

其中：Y(t)—产品性能退化过程；

d(s)—退化率，它是一个仅与应力相关的确定性函数，因此是加速模型；

y₀—产品性能初始值。

当式(1)中的应力水平保持不变时，即d(s)是常数。d(s)是退化率，服从Arrhenius温度加速模型，此时应力s为温度T，即

d(T)＝Aexp(-B/T) (2)

其中：T是绝对温度，K

B＝Ea/k，k是波尔兹曼常数8.6171×10^-5eV/K，Ea是激活能，eV

A是常数

设slp＝Aexp(-B/T)，式(1)可写成：

Y(t)＝slp·t+y₀ (3)

对步进应力ADT的试验数据进行拟合时，需要分不同应力水平阶段评估不同的slp及加速模型参数A和B。假设而有n个样本进行ADT，试验中共有K个应力水平T_i，i＝1,…,K，每个应力水平上对产品性能的测试数为M_i个，测试间隔为ΔT，由于应力水平不同使得性能退化速率slp_i也互不相同，此时式(3)为：

Y_i(t)＝slp_i·t+y₀ i＝1,…,k (4)

依据第l个样本第k个应力量级下试验中，在对应的测试时间t_lki测得的退化数据y_lki，共得到M_i组数据。利用这M_i组数据对公式(4)进行一元线性回归，可得到该量级阶段第l个样本slp的估计值将不同应力水平下的退化速率与应力水平相对应，即得到K组数据

由式(3)转换成一元线性回归方程，

根据以上回归分析得出的K组数据对式(5)进行回归分析，即可以得到第l个样本的加速方程参数A、B的估计值

通过以上方法，可以得到每个样本的加速方程参数A、B的估计值。

采用两参数Weibull分布进行评估，其可靠度函数为：

其中，m为Weibull分布的形状参数；η为真尺度参数，也称为特征寿命。

所有样本的失效时间都能外推得到，采用完全样本的极大似然评估方法。其参数的极大似然点估计为：

其中，n为样本总数，r为失效样本数，在这里n＝r。t_Z为截尾时间，即对应本试验中外推失效时间最大者。

由式(7)得出m和η的估计值和代入式(6)得出产品规定时间的可靠度评估结果。

至此，实现了真空器件的加速贮存试验和可靠度评估。

本发明具有以下显著的有益效果：

实现简单，包括：首先，对产品贮存失效模式和失效机理进行统计分析，结合同类产品贮存失效模式统计结果，确定真空器件的贮存敏感应力；然后，开展真空器件的加速贮存预试验，对真空器件贮存敏感应力的极限及可加速性进行摸底，制定真空器件的加速贮存试验方案，获得测试数据；最后，对所述测试数据进行处理，采用回归分析的方法得到真空器件的退化方程，并基于其寿命服从威布尔分布的前提，对真空器件的贮存可靠度进行评估。按照本方法制定真空器件的加速贮存试验条件，能够保证在较短的时间内得到真空器件的性能退化数据，达到对真空器件的贮存可靠度进行评估的目的。电子器件也可以参照此方法进行，适应性广泛。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而非对实施方式的限定。对于所属技术领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍属于本发明创造的保护范围。

Claims (10)

1.一种适用于真空器件的加速贮存试验方法，其特征在于，包括：

首先，对产品贮存失效模式和失效机理进行统计分析，结合同类产品贮存失效模式统计结果，确定真空器件的贮存敏感应力；

然后，开展真空器件的加速贮存预试验，对真空器件贮存敏感应力的极限及可加速性进行摸底，制定真空器件的加速贮存试验方案，获得测试数据；

最后，对所述测试数据进行处理，采用回归分析的方法得到真空器件的退化方程，并基于其寿命服从威布尔分布的前提，对真空器件的贮存可靠度进行评估。

2.根据权利要求1所述的适用于真空器件的加速贮存试验方法，其特征在于，所述加速贮存试验方案包括：试验样本数、应力水平、应力施加方式、测试周期、测试方法、以及测试参数。

3.根据权利要求2所述的适用于真空器件的加速贮存试验方法，其特征在于，所述加速贮存试验方案实施时，将环境应力通过试验设备施加到产品上，并对产品进行定期检测。

4.根据权利要求1所述的适用于真空器件的加速贮存试验方法，其特征在于，所述对产品贮存失效模式和失效机理进行统计分析包括：对真空器件的阴极电流下降、输出功率下降贮存失效模式进行机理分析和FMEA分析。

5.根据权利要求1所述的适用于真空器件的加速贮存试验方法，其特征在于，所述开展真空器件的加速贮存预试验以步进应力的方式进行，根据加速贮存预试验的结果，对测试数据进行拟合，确认参数出现退化的组别，从而确定加速贮存试验的试验温度、试验时间和测试周期。

6.根据权利要求2所述的适用于真空器件的加速贮存试验方法，其特征在于，所述试验样本数为至少6只。

7.根据权利要求2所述的适用于真空器件的加速贮存试验方法，其特征在于，所述应力水平为：至少三个应力水平，最高温度为产品高温工作极限的80％，最低应力的温度为40℃。

8.根据权利要求2所述的适用于真空器件的加速贮存试验方法，其特征在于，所述测试周期为至少三个月。

9.根据权利要求2所述的适用于真空器件的加速贮存试验方法，其特征在于，所述测试参数由加速贮存预试验结果来确定，至少包含阴极电流、输出功率。

10.根据权利要求1所述的适用于真空器件的加速贮存试验方法，其特征在于，所述退化方程满足算法：

Y(t)＝d(s)·t+y₀

其中：Y(t)—产品性能退化过程；

d(s)—退化率，它是一个仅与应力相关的确定性函数，因此是加速模型；

y₀—产品性能初始值。