CN110990999B - 中子管寿命测试方法、装置、计算机设备和存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种中子管寿命测试方法、装置、计算机设备和存储介质。所述方法包括：获取待测中子管在工作过程中的若干时刻的中子产额；对各中子产额进行回归建模处理，得到中子管性能退化模型；基于中子管性能退化模型处理待测中子管的名义最高中子产额和名义最低中子产额，得到名义最高中子产额对应的第一等效损伤时刻，以及名义最低中子产额对应的第二等效损伤时刻；根据中子管性能退化模型、第一等效损伤时刻、第二等效损伤时刻和待测中子管的额定产额，得到待测中子管的等效寿命，从而避免了传统技术中需要全时测试的问题，缩短的中子管的测试耗时，还避免了传统技术中因需要数量较多测试样品而造成的投入成本的问题，降低了测试投入成本。

Description

中子管寿命测试方法、装置、计算机设备和存储介质

技术领域

本申请涉及器件可靠性测试技术领域，特别是涉及一种中子管寿命测试方法、装置、计算机设备和存储介质。

背景技术

中子管是一种在石油测井、在线成分分析、爆炸物与毒品检测等领域使用非常广泛的关键核心部件。随着各领域的技术发展，对中子管也提出了高可靠、长寿命的要求，如何对中子管寿命进行快速有效的测试与评估成为行业关注焦点。

传统中子管的寿命测试方法通过长时间工作来验证产品的寿命。中子管在工作时会向外发射中子，因此对中子管寿命进行测试时需要对中子辐射进行屏蔽，取得相关辐射安全许可，导致中子管测试场地具有特殊性。目前具备中子管寿命测试条件与资质的场地资源十分有限，难以长时间开展中子管寿命测试。另外，对于一些长寿命产品，常通过建立加速寿命模型开展加速寿命试验，该方法虽然可以一定程度上缩短试验时间，但需要投入一定数量的试验样品进行分组试验，从而建立加速寿命模型。而中子管产品成本高，传统加速寿命试验方法需要的中子管试验样品数量较多，试验耗资巨大，在实际应用中也面临诸多困难。因此，在中子管寿命测试与评估的实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：传统中子管测试技术测试耗时长，测试投入成本高。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够降低测试时长和投入成本的中子管寿命测试方法、装置、计算机设备和存储介质。

一种中子管寿命测试方法，包括以下步骤：

获取待测中子管在工作过程中的若干时刻的中子产额；

对各中子产额进行回归建模处理，得到中子管性能退化模型；

基于中子管性能退化模型处理待测中子管的名义最高中子产额和名义最低中子产额，得到名义最高中子产额对应的第一等效损伤时刻，以及名义最低中子产额对应的第二等效损伤时刻；

根据中子管性能退化模型、第一等效损伤时刻、第二等效损伤时刻和待测中子管的额定产额，得到待测中子管的等效寿命。

在其中一个实施例中，获取待测中子管在工作过程中的若干时刻的中子产额的步骤中，包括步骤：

获取待测中子管在工作过程中的若干时刻的累计中子计数；

根据各累计中子计数，得到各时刻对应的中子产额。

在其中一个实施例中，获取待测中子管在工作过程中的若干时刻的累计中子计数步骤中：

每间隔预设时长获取一次待测中子管在预设时长内的累计中子计数，直至得到预设次数的累计中子计数。

在其中一个实施例中，对各中子产额进行回归建模处理，得到中子管性能退化模型步骤中：

基于线性回归方法或非线性回归方法对各中子产额进行回归建模处理，得到中子管性能退化模型。

在其中一个实施例中，根据中子管性能退化模型、第一等效损伤时刻、第二等效损伤时刻和待测中子管的额定产额，得到待测中子管的等效寿命的步骤中，包括步骤：

处理中子管性能退化模型在第一等效损伤时刻和第二等效损伤时刻之间的积分；

将积分的结果与额定产额的比值，确认为等效寿命。

在其中一个实施例中，基于以下公式获取等效寿命：

其中，T表示等效寿命；x₁表示第一等效损伤时刻；x₂表示第二等效损伤时刻；Y_x表示在x时刻的中子产额；x表示时间；Y_s表示额定产额。

一种中子管寿命测试装置，包括：

中子产额获取模块，用于获取待测中子管在工作过程中的若干时刻的中子产额；

回归模块，用于对各中子产额进行回归建模处理，得到中子管性能退化模型；

等效损伤时刻获取模块，用于基于中子管性能退化模型处理待测中子管的名义最高中子产额和名义最低中子产额，得到名义最高中子产额对应的第一等效损伤时刻，以及名义最低中子产额对应的第二等效损伤时刻；

等效寿命获取模块，用于根据中子管性能退化模型、第一等效损伤时刻、第二等效损伤时刻和待测中子管的额定产额，得到待测中子管的等效寿命。

在其中一个实施例中，中子产额获取模块包括：

中子计数获取单元，用于获取待测中子管在工作过程中的若干时刻的累计中子计数；

中子产额获取单元，用于根据各累计中子计数，得到各时刻对应的中子产额。

一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述方法的步骤。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

本申请各实施例提供的中子管寿命测试方法，获取待测中子管在工作过程中的若干时刻的中子产额；对各中子产额进行回归建模处理，得到中子管性能退化模型；基于中子管性能退化模型处理待测中子管的名义最高中子产额和名义最低中子产额，得到名义最高中子产额对应的第一等效损伤时刻和名义最低中子产额对应的第二等效损伤时刻；根据中子管性能退化模型、第一等效损伤时刻、第二等效损伤时刻和待测中子管的额定产额，得到待测中子管的等效寿命，实现通过采集若干时刻的中子产额的样本，建立待测中子管的退化模型，中子管性能退化模型处理待测中子管已知的名义最高中子产额和名义最低中子产额，得到第一等效损伤时刻和第二等效损伤时刻，再根据中子管性能退化模型、第一等效损伤时刻、第二等效损伤时刻和待测中子管的额定产额，即可得到待测中子管的等效寿命，从而避免了传统技术中需要全时测试的问题，缩短的中子管的测试耗时，还避免了传统技术中因需要数量较多测试样品而造成的投入成本的问题，降低了测试投入成本。

附图说明

图1为一个实施例中中子管寿命测试方法的流程示意图；

图2为一个实施例中获取中子产额步骤的流程示意图；

图3为一个实施例中等效寿命步骤的流程示意图；

图4为一个实施例中中子管寿命测试装置的结构框图；

图5为一个实施例中计算机设备的内部结构图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

为了解决传统中子管测试技术测试耗时长，测试投入成本高的问题，在一个实施例中，如图1所示，提供了一种中子管寿命测试方法，包括以下步骤：

步骤S11，获取待测中子管在工作过程中的若干时刻的中子产额。

需要说明的是，中子管在工作过程中会向外界发射中子，在待测中子管正常工作状态下，需要获取多个时刻的中子产额，具体需要采集多少时刻的中子产额，可根据实际测试需求而定。获取待测中子管的中子产额可利用中子探测器实现。

在一个示例中，如图2所示，获取待测中子管在工作过程中的若干时刻的中子产额的步骤中，包括步骤：

步骤S111，获取待测中子管在工作过程中的若干时刻的累计中子计数；

步骤S113，根据各累计中子计数，得到各时刻对应的中子产额。

需要说明的是，利用中子探测器检测待测中子管从开始工作到某时刻向外界发射的中子，获取累计中子计数，并采集多个时刻的累计中子计数。

在一个示例中，中子探测器采集的若干时刻的累计中子计数可先存储起来，在计算机设备实施本申请方法步骤时，再供计算机设备使用。在另一个示例中，中子探测器连接计算机设备，实时地将采集到的累计中子计数传输给计算机设备。

为了使得采集的累计中子计数更加规律，提高通过回归获取的中子管性能退化模型的准确性，以提高测试待测中子管的等效寿命的准确度，在一个示例中，获取待测中子管在工作过程中的若干时刻的累计中子计数步骤中：每间隔预设时长获取一次待测中子管在预设时长内的累计中子计数，直至得到预设次数的累计中子计数，即在相隔相同预设时长采集一次待测中子管的累计中子计数，例如，相隔10min(分钟)、15min或者20min采集一次待测中子管的累计中子计数。

在一个示例中，根据各累计中子计数，得到各时刻对应的中子产额步骤中，基于以下公式计算中子产额：

其中，Y_x在x时刻的中子产额；N_x在x时刻的累计中子计数；ε_Ω表示中子探测器的探测效率；Δt表示预设时长。

步骤S13，对各中子产额进行回归建模处理，得到中子管性能退化模型。

需要说明的是，在一个示例中，基于线性回归方法对各中子产额进行回归建模处理，得到中子管性能退化模型，例如，采用最小二乘法进行拟合。在另一个示例中，基于非线性回归方法对各中子产额进行回归建模处理，得到中子管性能退化模型。

为了能够更好地模拟出中子管性能退化模型，在回归建模之前还包括步骤：数据预处理，如消除数据噪声、补全缺失数据等，保证拟合时拟合的数据净洁。

在一个示例中，中子管性能退化模型表示为以下公式：

Y_x＝f(x)

即中子管性能退化模型Y_x为关于时刻x的函数。

步骤S15，基于中子管性能退化模型处理待测中子管的名义最高中子产额和名义最低中子产额，得到名义最高中子产额对应的第一等效损伤时刻，以及名义最低中子产额对应的第二等效损伤时刻。

需要说明的是，名义最高中子产额为在中子管在一定工作条件下可稳定运行的理论最高产额；名义最低中子产额为中子管在该工作条件下能够满足正常应用要求、可稳定运行的理论最低产额，名义最高中子产额和名义最低中子产额在中子管被生产出来后在具体的应用场景中均为已知。

根据步骤S13获取的中子管性能退化模型，模拟等效出待测中子管产生名义最高中子产额所用的第一等效损伤时刻，模拟等效出待测中子管产生名义最低中子产额所用的第二等效损伤时刻。由于随着使用时间的增长，待测中子管的性能不断衰退，中子产额也逐渐减少，第一等效损伤时刻可认为是待测中子管的等效损伤初始时刻，第二等效损伤时刻可认为是待测中子管的等效损伤失效时刻。

步骤S17，根据中子管性能退化模型、第一等效损伤时刻、第二等效损伤时刻和待测中子管的额定产额，得到待测中子管的等效寿命。

需要说明的是，额定产额是指待测中子管正常工作状态下各时刻稳定发射的中子产额。

在一个示例中，如图3所示，根据中子管性能退化模型、第一等效损伤时刻、第二等效损伤时刻和待测中子管的额定产额，得到待测中子管的等效寿命的步骤中，包括步骤：

步骤S171，处理中子管性能退化模型在第一等效损伤时刻和第二等效损伤时刻之间的积分；

步骤S173，将积分的结果与额定产额的比值，确认为等效寿命。

进一步的，基于以下公式获取等效寿命：

其中，T表示等效寿命；x₁表示第一等效损伤时刻；x₂表示第二等效损伤时刻；Y_x表示在x时刻的中子产额；x表示时间；Y_s表示额定产额。

为了更好地理解本申请，现以本申请一具体的应用为例进行说明：

设置待测中子管的工作参数，使其在正常使用工况下工作，采用³He中子探测器待测中子管的中子产额，每隔Δt＝15min(分钟)记录一次累计中子计数N_x，并按照以下公式计算x时刻对应的中子产额Y_x：

其中，Y_x在x时刻的中子产额；N_x在x时刻的累计中子计数；ε_Ω表示中子探测器的探测效率；Δt表示预设时长。

连续试验55个小时，测得约220个点的中子产额数据，并采用指数函数对中子产额退化趋势进行回归，得到中子管性能退化模型：

Y_x＝35.232e^-0.004x

其中，时刻x单位为小时(h)，中子产额Y_x单位为10⁷n/s.

待测中子管的名义最高中子产额Y_b为8×10⁸n/s，名义最低中子产额Y_e为3×10⁷n/s，根据中子管性能退化模型，其对应的时刻分别为X_b＝-205.02h和X_e＝615.84h。待测中子管在额定产额Y_s＝6×10⁷n/s下的等效寿命T为：

本申请中子管寿命测试方法的各实施例，获取待测中子管在工作过程中的若干时刻的中子产额；对各中子产额进行回归建模处理，得到中子管性能退化模型；基于中子管性能退化模型处理待测中子管的名义最高中子产额和名义最低中子产额，得到名义最高中子产额对应的第一等效损伤时刻和名义最低中子产额对应的第二等效损伤时刻；根据中子管性能退化模型、第一等效损伤时刻、第二等效损伤时刻和待测中子管的额定产额，得到待测中子管的等效寿命，实现通过采集若干时刻的中子产额的样本，建立待测中子管的中子管性能退化模型，中子管性能退化模型处理待测中子管已知的名义最高中子产额和名义最低中子产额，得到第一等效损伤时刻和第二等效损伤时刻，再根据中子管性能退化模型、第一等效损伤时刻、第二等效损伤时刻和待测中子管的额定产额，即可得到待测中子管的等效寿命，从而避免了传统技术中需要全时测试的问题，缩短的中子管的测试耗时，还避免了传统技术中因需要数量较多测试样品而造成的投入成本的问题，降低了测试投入成本。

应该理解的是，虽然图1-3的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1-3中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

在一个实施例中，如图4所示，提供了一种中子管寿命测试装置，包括：

中子产额获取模块41，用于获取待测中子管在工作过程中的若干时刻的中子产额；

回归模块43，用于对各中子产额进行回归建模处理，得到中子管性能退化模型；

等效损伤时刻获取模块45，用于基于中子管性能退化模型处理待测中子管的名义最高中子产额和名义最低中子产额，得到名义最高中子产额对应的第一等效损伤时刻，以及名义最低中子产额对应的第二等效损伤时刻；

等效寿命获取模块47，用于根据中子管性能退化模型、第一等效损伤时刻、第二等效损伤时刻和待测中子管的额定产额，得到待测中子管的等效寿命。

在一个实施例中，中子产额获取模块包括：

中子计数获取单元，用于获取待测中子管在工作过程中的若干时刻的累计中子计数；

中子产额获取单元，用于根据各累计中子计数，得到各时刻对应的中子产额。

关于中子管寿命测试装置的具体限定可以参见上文中对于中子管寿命测试方法的限定，在此不再赘述。上述中子管寿命测试装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图5所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储中子产额、名义最高中子产额、名义最低中子产额、额定产额等数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端(中子探测器)通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种中子管寿命测试方法。

本领域技术人员可以理解，图5中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：

获取待测中子管在工作过程中的若干时刻的中子产额；

对各中子产额进行回归建模处理，得到中子管性能退化模型；

基于中子管性能退化模型处理待测中子管的名义最高中子产额和名义最低中子产额，得到名义最高中子产额对应的第一等效损伤时刻，以及名义最低中子产额对应的第二等效损伤时刻；

根据中子管性能退化模型、第一等效损伤时刻、第二等效损伤时刻和待测中子管的额定产额，得到待测中子管的等效寿命。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：

获取待测中子管在工作过程中的若干时刻的累计中子计数；

根据各累计中子计数，得到各时刻对应的中子产额。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：

每间隔预设时长获取一次待测中子管在预设时长内的累计中子计数，直至得到预设次数的累计中子计数。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：

处理中子管性能退化模型在第一等效损伤时刻和第二等效损伤时刻之间的积分；

将积分的结果与额定产额的比值，确认为等效寿命。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

获取待测中子管在工作过程中的若干时刻的中子产额；

对各中子产额进行回归建模处理，得到中子管性能退化模型；

基于中子管性能退化模型处理待测中子管的名义最高中子产额和名义最低中子产额，得到名义最高中子产额对应的第一等效损伤时刻，以及名义最低中子产额对应的第二等效损伤时刻；

根据中子管性能退化模型、第一等效损伤时刻、第二等效损伤时刻和待测中子管的额定产额，得到待测中子管的等效寿命。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：

获取待测中子管在工作过程中的若干时刻的累计中子计数；

根据各累计中子计数，得到各时刻对应的中子产额。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：

每间隔预设时长获取一次待测中子管在预设时长内的累计中子计数，直至得到预设次数的累计中子计数。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：

处理中子管性能退化模型在第一等效损伤时刻和第二等效损伤时刻之间的积分；

将积分的结果与额定产额的比值，确认为等效寿命。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种中子管寿命测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取待测中子管在工作过程中的若干时刻的中子产额；

对各所述中子产额进行回归建模处理，得到中子管性能退化模型；

基于所述中子管性能退化模型处理所述待测中子管的名义最高中子产额和名义最低中子产额，得到所述名义最高中子产额对应的第一等效损伤时刻，以及所述名义最低中子产额对应的第二等效损伤时刻；

根据所述中子管性能退化模型、所述第一等效损伤时刻、所述第二等效损伤时刻和所述待测中子管的额定产额，得到所述待测中子管的等效寿命，具体包括：

处理所述中子管性能退化模型在所述第一等效损伤时刻和所述第二等效损伤时刻之间的积分；

将所述积分的结果与所述额定产额的比值，确认为等效寿命，并基于以下公式获取所述等效寿命：

其中，/>

表示所述等效寿命；/>

表示所述第一等效损伤时刻；/>

表示所述第二等效损伤时刻；/>

表示在/>

时刻的中子产额；/>

表示时间；/>

表示额定产额。

2.根据权利要求1所述的中子管寿命测试方法，其特征在于，获取待测中子管在工作过程中的若干时刻的中子产额的步骤中，包括步骤：

获取所述待测中子管在工作过程中的若干时刻的累计中子计数；

根据各所述累计中子计数，得到各时刻对应的所述中子产额。

3.根据权利要求2所述的中子管寿命测试方法，其特征在于，获取所述待测中子管在工作过程中的若干时刻的累计中子计数步骤中：

每间隔预设时长获取一次所述待测中子管在所述预设时长内的累计中子计数，直至得到预设次数的累计中子计数。

4.根据权利要求1所述的中子管寿命测试方法，其特征在于，对各所述中子产额进行回归建模处理，得到中子管性能退化模型步骤中：

基于线性回归方法或非线性回归方法对各所述中子产额进行回归建模处理，得到所述中子管性能退化模型。

5.一种中子管寿命测试装置，其特征在于，包括：

中子产额获取模块，用于获取待测中子管在工作过程中的若干时刻的中子产额；

回归模块，用于对各所述中子产额进行回归建模处理，得到中子管性能退化模型；

等效损伤时刻获取模块，用于基于所述中子管性能退化模型处理所述待测中子管的名义最高中子产额和名义最低中子产额，得到所述名义最高中子产额对应的第一等效损伤时刻，以及所述名义最低中子产额对应的第二等效损伤时刻；

等效寿命获取模块，用于根据所述中子管性能退化模型、所述第一等效损伤时刻、所述第二等效损伤时刻和所述待测中子管的额定产额，得到所述待测中子管的等效寿命，具体包括：处理所述中子管性能退化模型在所述第一等效损伤时刻和所述第二等效损伤时刻之间的积分，将所述积分的结果与所述额定产额的比值，确认为等效寿命，并基于以下公式获取所述等效寿命：

其中，/>

表示所述等效寿命；/>

表示所述第一等效损伤时刻；/>

表示所述第二等效损伤时刻；/>

表示在/>

时刻的中子产额；/>

表示时间；/>

表示额定产额。

6.根据权利要求5所述的中子管寿命测试装置，其特征在于，所述中子产额获取模块包括：

中子计数获取单元，用于获取所述待测中子管在工作过程中的若干时刻的累计中子计数；

中子产额获取单元，用于根据各所述累计中子计数，得到各时刻对应的所述中子产额。

7.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至4中任意一项所述方法的步骤。

8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至4中任意一项所述方法的步骤。

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