CN111125868A - 一种电子产品的多应力寿命评估方法及装置 - Google Patents
一种电子产品的多应力寿命评估方法及装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了电子产品的多应力寿命评估方法及装置，包括如下步骤：获取待评估产品的温度‑湿度‑电应力的试验数据；将温度‑湿度‑电应力的试验数据输入至温度‑湿度‑电应力的评估模型中，计算得到评估结果；温度‑湿度‑电应力的评估模型的建立过程包括：建立温度‑湿度的评估模型和温度‑电应力的评估模型；将温度‑湿度与温度‑电应力的评估模型进行耦合，得到温度‑湿度‑电应力的评估模型，本发明将获取的温度‑湿度‑电应力的试验数据代入温度‑湿度‑电应力的评估模型中，计算出评估结果，在评估模型中，同时评估温度‑湿度‑电应力对产品的寿命影响，实现了多因素条件下对产品寿命进行评估，提高了评估准确性。
Description
技术领域
本发明涉及电子产品寿命评估方法技术领域，具体的说是一种电子产品的多应力寿命评估方法及装置。
背景技术
如何对电子产品的寿命指标进行高精度的评估，为装备设计定型、使用延寿提供依据，已成为亟待解决的工程问题。
通常情况下，电子产品在全寿命周期内会搜集到可靠性强化试验，应力筛选试验、例行试验、可靠性摸底试验等大量试验数据，其中包括单应力、多应力试验数据，这些数据可以用于评估电子产品的寿命，为装备设计定型、使用延寿提供依据。
现有的评估方案中，只能基于单一应力条件，比如温度应力、振动应力、电应力条件，对电子产品寿命进行评估。但是，在实际使用环境下，电子产品寿命受多种应力条件的影响，基于单一应力试验数据的寿命评估准确性较低，而多应力试验更接近电子产品的实际使用环境，利用多应力试验数据进行电子产品寿命评估能够有效提高评估精度。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种电子产品的多应力寿命评估方法及装置，以提高评估准确性。
基于上述目的本发明提供的电子产品的多应力寿命评估方法，包括如下步骤：
获取待评估电子产品的温度-湿度-电应力的试验数据；
将所述温度-湿度-电应力的试验数据输入至温度-湿度-电应力的评估模型中，计算得到评估结果；
所述温度-湿度-电应力的评估模型的建立过程包括：
分别建立温度-湿度的评估模型和温度-电应力的评估模型；
将温度-湿度的评估模型与温度-电应力的评估模型进行耦合，得到温度-湿度-电应力的评估模型。
可选的，所述温度-湿度-电应力的评估模型为：
其中t(V,T,H)表示与温度-湿度-电应力相关的产品特征寿命，H表示湿度，T为温度，V表示电应力，K为波尔兹曼常数，m、A、B、C、D为模型参数。
可选的，所述将温度-湿度的评估模型与温度-电应力的评估模型进行耦合，得到温度-湿度-电应力的评估模型包括：
将温度-湿度的评估模型与温度-电应力的评估模型进行耦合，得到耦合模型；
将所述耦合模型转换为多维向量的形式，得到温度-湿度-电应力的评估模型。
可选的，所述耦合模型为：
其中t(V,T,H)表示与温度-湿度-电应力相关的产品特征寿命，H表示湿度，T为温度，V表示电应力，K为波尔兹曼常数，m、A、B、C、D为模型参数。
所述温度-湿度-电应力的评估模型为：
其中，t表示与温度-湿度-电应力相关的产品特征寿命，H表示湿度，T为温度，V表示电应力，
表示参数的估计值，tst表示自由度为N-5的学生氏t分布与97.5％概率水平相应的分位数；x表示向量，即
s表示标准差。
可选的，所述将所述耦合模型转换为多维向量的形式，得到温度-湿度-电应力的评估模型包括：
收集多组温度-湿度-电应力的加速试验数据及相应的电子产品的寿命数据；
建立基于多维向量的温度-湿度-电应力的加速模型；
依据所述加速试验数据及相应的电子产品的寿命数据求解出所述加速模型中的未知参数；
将所述耦合模型转换为对数形式的模型；
依据所述加速模型将所述对数形式的耦合模型转换为基于多维向量的温度-湿度-电应力的评估模型。
可选的，所述依据所述加速试验数据求解出所述加速模型中的未知参数，包括：
将收集的加速试验数据代入加速模型中，采用多元线性回归的方法进行评估，通过最小二乘法进行求解。
可选的，所述对数形式后的模型为：
其中c1＝lnA，c2＝m，c3＝B/K，c4＝C，c5＝D/K，H表示湿度，T为温度，V表示电应力，K为波尔兹曼常数，m、A、B、C、D为模型参数。
所述加速试验数据为N组，N>5，第j组加速试验数据施加的电应力为Vj，温度应力为Tj，湿度应力为Hj，对应得到的寿命数据为tj(j＝1，2，…，N)；
所述基于多维向量的温度-湿度-电应力的加速模型为：
y＝Xc+e
其中，
式中，e表示误差变量，ej表示第j组加速试验数据的误差量变，服从正态分布，平均值为0，方差恒定。
c＝(c1,c2,…,c5)T
式中，T为转置运算符号；
所述加速模型中的未知参数求解结果为：
c的最小二乘法点估计值为：
残差方差s2的估计值为：
一种电子产品的多应力寿命评估装置，包括：
数据获取模块，用于获取产品的温度-湿度-电应力的试验数据；
计算模块，用于将温度-湿度-电应力的试验数据输入温度-湿度-电应力的评估模型中，计算并得出评估结果。
建模模块，用于建立温度-湿度的评估模型和温度-电应力的评估模型。
耦合模块，用于将温度-湿度的评估模型与温度-电应力的评估模型进行耦合，得到温度-湿度-电应力的评估模型。
可选的，所述耦合模块包括：
耦合子模块，用于将温度-湿度的评估模型与温度-电应力的评估模型进行耦合，得到耦合模型。
转换模块，用于将所述耦合模型转换为多维向量的形式，得到温度-湿度-电应力的评估模型。
可选的，所述转换模块包括：
数据收集单元，用于收集多组温度-湿度-电应力的加速试验数据及相应的电子产品的寿命数据。
建模单元，用于建立基于多维向量的温度-湿度-电应力的加速模型。
计算单元，用于依据加速试验数据及相应的电子产品的寿命数据求解出加速模型中的未知参数。
第一转换单元，用于将耦合模型转换成对数形式的模型。
第二转换单元，依据加速模型将对数形式的耦合模型转换为基于多维向量的温度-湿度-电应力的评估模型。
从上面所述可以看出，本发明提供的电子产品的多应力寿命评估方法，先建立温度-湿度的评估模型和温度-电应力的评估模型，将两个模型进行耦合，得到温度-湿度-电应力的评估模型，将获取的温度-湿度-电应力的试验数据代入温度-湿度-电应力的评估模型中，计算得出评估结果，在温度-湿度-电应力的评估模型中，同时评估温度-湿度-电应力对产品的寿命影响，实现了多因素条件下对产品寿命进行评估，提高了评估准确性。
附图说明
图1为本发明的电子产品的多应力寿命评估方法的流程示意图；
图2为本发明的建立温度-湿度-电应力的评估模型的流程示意图；
图3为本发明的电子产品的多应力寿命评估方法中将温度-湿度的评估模型与温度-电应力的评估模型进行耦合，得到温度-湿度-电应力的评估模型的流程示意图；
图4为本发明的电子产品的多应力寿命评估方法中将所述耦合模型转换为多维向量的形式，得到温度-湿度-电应力的评估模型的流程示意图；
图5为本发明的电子产品的多应力寿命评估装置的结构示意图；
图6为本发明的电子产品的多应力寿命评估装置中的耦合模块的结构；
图7为本发明的耦合模块中的转换模块的结构示意图。
其中，1-数据获取模块，2-计算模块，21-耦合模块，22-建模模块，211-耦合子模块，212-转换模块，2121-数据收集单元，2122-建模单元，2123-计算单元，2124-第一转换单元，2125-第二转换单元。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，此外本发明所提到的方向和位置用语，例如「上」、「中」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」等，仅是参考附加图式的方向和位置，因此，使用的方向和位置用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明后续实施例对此不再一一说明。
为达到上述目的，本发明实施例提供了一种电子产品温-湿-电多应力寿命评估方法及装置，该方法与装置可以应用于计算机或者其他电子设备，具体不做限定。下面首先对电子产品的多应力寿命评估方法进行详细说明。
图1为本发明实施例提供的一种电子产品温-湿-电多应力寿命评估方法的流程示意图。
S1，获取待评估产品的温度-湿度-电应力的试验数据。
举例来说，一些情况下，为评估电子产品在其工作状态下的寿命，需要对电子产品施加温度-湿度-电应力加速试验应力，搜集电子产品在加速应力条件下的寿命数据，外推电子产品在工作状态下的疲劳寿命。
S2，将所述温度-湿度-电应力的试验数据输入至温度-湿度-电应力的评估模型中，计算得到评估结果。
举例来说，可以将通过将产品所处环境的温度-湿度-电应力的试验数据输入评估模型中，由评估模型计算出寿命数据，通过计算结果来对产品的寿命进行评估。
一种实施方式中，如图2所示，温度-湿度-电应力的评估模型的建立过程包括：
S10，分别建立温度-湿度的评估模型与温度-电应力的评估模型。
温度与湿度既能单独对产品的寿命产生影响，相互之间又具有耦合作用，为此可建立温度-湿度的评估模型，同样的，温度与电应力既能单独对产品的寿命产生影响，相互之间又具有耦合作用，为此可建立温度-电应力的评估模型。
S20，将温度-湿度的评估模型与温度-电应力的评估模型进行耦合，得到温度-湿度-电应力的评估模型。
举例来说，当温度、湿度和电应力同时对产品作用时，三者既可以同时对产品进行单独损失，相互之间又存在耦合作用，为此将温度-湿度的评估模型与温度-电应力的评估模型进行耦合，得到温度-湿度-电应力的评估模型。
在对产品的寿命进行评估时，获取加速试验的温度应力、湿度应力和电应力，将获取的数据代入温度-湿度-电应力的评估模型中，计算得到所述的电子产品在该温度-湿度-电应力的应力条件下的寿命数值，依据寿命数值对所述电子产品在该使用环境下的寿命进行评估。
本实施例中，先建立温度-湿度的评估模型和温度-电应力的评估模型，将两个模型进行耦合，得到温度-湿度-电应力的评估模型，将获取的温度-湿度-电应力的试验数据代入温度-湿度-电应力的评估模型中，计算得出评估结果，在温度-湿度-电应力的评估模型中，同时评估温度-湿度-电应力对产品的寿命影响，实现了多因素条件下对产品寿命进行评估，提高了评估准确性。
作为一种可选的实施方式，分别建立温度-湿度的评估模型与温度-电应力的评估模型，温度与湿度既能单独对产品的寿命产生影响，相互之间又具有耦合作用，以温度为85℃、湿度为85％时的产品寿命结果为基准，经过比较和分析得出，温度-湿度的评估模型为：
其中，H表示相对湿度；T为温度；t(H，T)表示与温度-湿度相关的产品特征寿命；K为波尔兹曼常数；Ea表示产品激活能。A，m为模型参数。
温度与电应力既能单独对产品的寿命产生影响，相互之间又具有耦合作用，为此建立温度-电应力的评估模型：
其中，t(V，T)表示与温度-湿度相关的产品特征寿命；T为温度，V表示电应力；A、B、C、D为模型参数。
当温度、湿度和电应力同时对产品作用时，三者既可以同时对产品进行单独损失，相互之间又存在耦合作用，为此将式(1)与式(2)进行耦合，得到温度-湿度-电应力的评估模型：
式中，t(V,T,H)表示与温度-湿度-电应力相关的产品特征寿命，H表示湿度，T为温度，V表示电应力，K为波尔兹曼常数，m、A、B、C、D为模型参数。
式(3)给出了温度-湿度-电应力的评估模型，在对产品的寿命进行评估时，获取加速试验的温度应力、湿度应力和电应力，将获取的数据代入式(3)中计算得到产品的特征寿命，依据特征寿命值的大小对产品的寿命进行评估。
另一种实施方式中，如图3所示，温度-湿度-电应力的评估模型的建立过程包括：
S21，使温度-湿度的评估模型与温度-电应力的评估模型进行耦合，得到耦合模型。
温度-湿度-电应力既能同时对产品的寿命进行影响，相互之间也存在耦合关系，因此将温度-湿度的评估模型与湿度-电应力的评估模型耦合后，得到的耦合模型也可用于温度-湿度-电应力同时对产品寿命的影响评估，具体的，其耦合模型为：
其中t(V,T,H)表示与温度-湿度-电应力相关的产品特征寿命，H表示湿度，T为温度，V表示电应力，K为波尔兹曼常数，m、A、B、C、D为模型参数。
S22，将所述耦合模型转换为多维向量的形式，得到温度-湿度-电应力的评估模型。
基于多维向量的温度-湿度-电应力的评估模型相比耦合模型，未知参数更少，计算方法简单，使评估的计算过程更加简单，具体的，基于多维向量的温度-湿度-电应力的评估模型为：
其中，t表示与温度-湿度-电应力相关的产品特征寿命，H表示湿度，T为温度，V表示电应力，
表示参数的估计值，tst表示自由度为N-5的学生氏t分布与97.5％概率水平相应的分位数；x表示向量，即
s表示标准差。
在一些可选实施方式中，如图4所示，所述将所述耦合模型转换为多维向量的形式，得到温度-湿度-电应力的评估模型包括：
S221，收集多组温度-湿度-电应力的加速试验数据及相应的电子产品的寿命数据，多组加速试验数据可取用于产品处于不同环境下或者不同工作状态下的实时数据，并且，可采取1-2组极端条件下的温度-湿度-电应力的加速试验数据，以使加速试验数据的可靠性更高。
举例来说，可收集N(N>5)组加速试验数据，第j组加速试验数据施加的电应力为Vj，温度应力为Tj，湿度应力为Hj，对应得到的寿命数据为tj(j＝1，2，…，N)；
S222，建立基于多维向量的温度-湿度-电应力的加速模型，该加速模型为：
y＝Xc+e (6)
c＝(c1,c2,…,c5)T (10)
式(9)中，e表示误差变量，ej表示第j组加速试验数据的误差量变，服从正态分布，平均值为0，方差恒定，式(10)中，T为转置运算符号。
S223，依据加速试验数据及相应的电子产品的寿命数据求解出加速模型中的未知参数，式(7)、式(8)、式(9)和式(10)分别是式(6)中各参数值，然后将收集到的N组加速试验数据代入(7)中，计算得出未知参数c和残差方差s2。
举例来说，依据加速试验数据求解出加速模型中的未知参数的求解方法为：采用多元线性回归的方法进行评估，通过最小二乘法将c和残差方差s2的估计值求出。
S224，将耦合模型转换为对数形式的模型，将式(4)转变成对数形式，如下式：
其中c1＝lnA，c2＝m，c3＝B/K，c4＝C，c5＝D/K；H表示湿度，T为温度，V表示电应力，K为波尔兹曼常数，m、A、B、C、D为模型参数。
S225，依据加速模型将对数形式的耦合模型转换为基于多维向量的温度-湿度-电应力的评估模型，加速模型的未知数经过求解后，将式(6)与式(11)整合求得式(5)所示的基于多维向量的温度-湿度-电应力的评估模型，相比式(4)中的耦合模型，式(5)中的基于多维向量的温度-湿度-电应力的评估模型，其未知参数少，使产品的评估过程更加简单，提高评估效率。
与上述方法实施例相对应，本发明还提出了一种电子产品的多应力寿命评估装置如图5所示，包括：
数据获取模块1，用于获取产品的温度-湿度-电应力的试验数据，举例来说，包括用于检测产品环境中温度、湿度和电应力的检测仪器，包括但不局限于电子温度计、电子湿度计和电应力表。
计算模块2，用于将温度-湿度-电应力的试验数据输入温度-湿度-电应力的评估模型中，计算并得出评估结果，可采用具有运算能力的装置包括但不局限于计算机进行计算，将计算结果反馈给需求者，通过计算结果的数值大小进行产品的寿命评估。
建模模块22，用于建立温度-湿度的评估模型和温度-电应力的评估模型；
耦合模块21，用于将温度-湿度的评估模型与温度-电应力的评估模型进行耦合，得到温度-湿度-电应力的评估模型。
作为一种可选的实施方式，如图6所示，本发明的耦合模块21包括：
耦合子模块211，用于将温度-湿度的评估模型与温度-电应力的评估模型进行耦合，得到耦合模型；
转换模块212，用于将所述耦合模型转换为多维向量的形式，得到温度-湿度-电应力的评估模型。
作为一种可选的实施方式，如图7所示，本发明的转换模块212包括：
数据收集单元2121，用于收集多组温度-湿度-电应力的加速试验数据及相应的电子产品的寿命数据。
建模单元2122，用于建立基于多维向量的温度-湿度-电应力的加速模型。
计算单元2123，用于依据加速试验数据及相应的电子产品的寿命数据求解出加速模型中的未知参数。
第一转换单元2124，用于将耦合模型转换成对数形式的模型。
第二转换单元2125，依据加速模型将对数形式的耦合模型转换为基于多维向量的温度-湿度-电应力的评估模型。
综上所述，在本发明中，通过将温度-湿度的评估模型与温度-电应力的评估模型进行耦合，得到耦合模型，将耦合模型转换成基于多维向量的评估模型，减少耦合模型中的未知参数，使评估过程更加简单高效。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本发明难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本发明难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本发明的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本发明的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本发明。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
尽管已经结合了本发明的具体实施例对本发明进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。
本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、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 (10)
1.一种电子产品的多应力寿命评估方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取待评估产品的温度-湿度-电应力的试验数据；
将所述温度-湿度-电应力的试验数据输入至温度-湿度-电应力的评估模型中，计算得到评估结果；
所述温度-湿度-电应力的评估模型的建立过程包括：
分别建立温度-湿度的评估模型和温度-电应力的评估模型；
将温度-湿度的评估模型与温度-电应力的评估模型进行耦合，得到温度-湿度-电应力的评估模型。
2.根据权利要求1所述的电子产品的多应力寿命评估方法，其特征在于，所述温度-湿度-电应力的评估模型为：
其中t(V,T,H)表示与温度-湿度-电应力相关的产品特征寿命，H表示湿度，T为温度，V表示电应力，K为波尔兹曼常数，m、A、B、C、D为模型参数。
3.根据权利要求1所述的电子产品的多应力寿命评估方法，其特征在于：
所述将温度-湿度的评估模型与温度-电应力的评估模型进行耦合，得到温度-湿度-电应力的评估模型包括：
将温度-湿度的评估模型与温度-电应力的评估模型进行耦合，得到耦合模型。
将所述耦合模型转换为多维向量的形式，得到温度-湿度-电应力的评估模型。
4.根据权利要求3所述的电子产品的多应力寿命评估方法，其特征在于，所述耦合模型为：
其中t(V,T,H)表示与温度-湿度-电应力相关的产品特征寿命，H表示湿度，T为温度，V表示电应力，K为波尔兹曼常数，m、A、B、C、D为模型参数。
所述温度-湿度-电应力的评估模型为：
其中，t表示与温度-湿度-电应力相关的产品特征寿命，H表示湿度，T为温度，V表示电应力，
表示参数的估计值，tst表示自由度为N-5的学生氏t分布与97.5％概率水平相应的分位数；x表示向量，即
s表示标准差。
5.根据权利要求4所述的电子产品的多应力寿命评估方法，其特征在于，所述将所述耦合模型转换为多维向量的形式，得到温度-湿度-电应力的评估模型包括：
收集多组温度-湿度-电应力的加速试验数据及相应的电子产品的寿命数据。
建立基于多维向量的温度-湿度-电应力的加速模型。
依据所述加速试验数据及相应的电子产品的寿命数据求解出所述加速模型中的未知参数。
将所述耦合模型转换为对数形式的模型。
依据所述加速模型将所述对数形式的耦合模型转换为基于多维向量的温度-湿度-电应力的评估模型。
6.根据权利要求5所述的电子产品的多应力寿命评估方法，其特征在于，所述依据所述加速试验数据求解出所述加速模型中的未知参数，包括：
将收集的加速试验数据代入加速模型中，采用多元线性回归的方法进行评估，通过最小二乘法进行求解。
7.根据权利要求6所述的电子产品的多应力寿命评估方法，其特征在于，
所述对数形式后的模型为：
其中c1＝lnA，c2＝m，c3＝B/K，c4＝C，c5＝D/K，H表示湿度，T为温度，V表示电应力，K为波尔兹曼常数，m、A、B、C、D为模型参数。
所述加速试验数据为N组，N>5，第j组加速试验数据施加的电应力为Vj，温度应力为Tj，湿度应力为Hj，对应得到的寿命数据为tj(j＝1，2，…，N)。
所述基于多维向量的温度-湿度-电应力的加速模型为：
y＝Xc+e
其中，
式中，e表示误差变量，ej表示第j组加速试验数据的误差量变，服从正态分布，平均值为0，方差恒定。
c＝(c1,c2,…,c5)T
式中，T为转置运算符号；
所述加速模型中的未知参数求解结果为：
c的最小二乘法点估计值为：
残差方差s2的估计值为：
8.一种电子产品的多应力寿命评估装置，其特征在于，包括，
数据获取模块(1)，用于获取产品的温度-湿度-电应力的试验数据；
计算模块(2)，用于将温度-湿度-电应力的试验数据输入温度-湿度-电应力的评估模型中，计算并得出评估结果。
建模模块(22)，用于建立温度-湿度的评估模型和温度-电应力的评估模型。
耦合模块(21)，用于将温度-湿度的评估模型与温度-电应力的评估模型进行耦合，得到温度-湿度-电应力的评估模型。
9.根据权利要求8所述的产品的电子产品的多应力寿命评估装置，其特征在于，所述耦合模块(21)包括：
耦合子模块(211)，用于将温度-湿度的评估模型与温度-电应力的评估模型进行耦合，得到耦合模型。
转换模块(212)，用于将所述耦合模型转换为多维向量的形式，得到温度-湿度-电应力的评估模型。
10.根据权利要求9所述的电子产品的多应力寿命评估装置，其特征在于，所述转换模块(212)包括：
数据收集单元(2121)，用于收集多组温度-湿度-电应力的加速试验数据及相应的电子产品的寿命数据。
建模单元(2122)，用于建立基于多维向量的温度-湿度-电应力的加速模型。
计算单元(2123)，用于依据加速试验数据及相应的电子产品的寿命数据求解出加速模型中的未知参数。
第一转换单元(2124)，用于将耦合模型转换成对数形式的模型。
第二转换单元(2125)，依据加速模型将对数形式的耦合模型转换为基于多维向量的温度-湿度-电应力的评估模型。
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