CN114966482B - 基于步进应力的电连接器间歇故障复现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电连接器间歇故障复现技术领域，公开了基于步进应力的电连接器间歇故障复现方法，包括S1、搭建电连接器间歇故障环境应力模拟平台；S2、设计间歇故障复现应力剖面，以便于间歇故障的复现；S3、搭建电连接器间歇故障信号监测平台，统计间歇故障发生次数；S4、采用间歇故障复现应力剖面复现电连接器间歇故障；本发明考虑了间歇故障信号出现时刻的随机性，避免间歇故障复现试验过程引入新的损伤，通过实时监测间歇故障信号，保证复现过程中电连接器间歇故障行为的可观测性，解决了现有技术在工程实际中电连接器间歇故障复现困难、难以检测诊断的问题，适用于电子设备电连接器间歇故障的复现，以完成对电连接器间歇故障的检测与诊断。
Description
技术领域
本发明涉及电连接器间歇故障复现技术领域，具体为一种基于步进应力的电连接器间歇故障复现方法。
背景技术
电连接器主要负责电子设备与设备间、设备元器件间的电气互联，承担电气、航电、操纵等各子系统间的数据信息传递、控制信号以及电源动力的传输等任务，它们共同组成了当代电子装备的“神经网络”，被广泛应用于航空、航天、国防等军用系统中。例如，现有的某型号战术导弹仅地面设备就选用了各种电连接器400多套，一架某型号的歼击机一次配套的电连接器约800～1000多件，一架大型运输机一次配套的电连接器约4500多件，从设备应用实践和故障的物理原因看，电连接器间歇故障是导致装备出现间歇故障现象的主要原因之一。
间歇故障最鲜明特点在于发生时刻不确定、持续时间随机，其本质是产品存在潜在缺陷或在振动、温度等环境应力和工作载荷长期作用下达到一定损伤退化状态，其中，由连接部位针脚松动或疲劳、热敏感元件、电线断裂或磨损、噪声元件、焊点破裂等导致的电路暂时断开型间歇故障为耗损型间歇故障，其在设备实际工程中所占比重大，约占间歇故障80％以上，是设备使用状态退化的典型外在特征。
为解决间歇故障引发的排故难、安全隐患等问题，需要对设备中的间歇故障进行检测与诊断。其检测与诊断最佳的方式是实现间歇故障的现场在线检测，但由于其发生随机、持续时间极短、模式多样，且物理性间歇故障可能被后端信号综合屏蔽，易与干扰混淆等原因，实现间歇故障的有效在线检测，诊断定位极为困难。有人提出在内场环境下进行间歇故障检测与诊断，但由于间歇故障在内场环境下处于歇止状态，因此，在检测与诊断之前，首先需要对间歇故障进行复现，使间歇故障处于“可观测”状态；长期以来，由于间歇故障表现出的随机性，人们对间歇故障能否有效复现存在疑问，采用什么方式将客观隐患于设备内部的间歇故障准确、高效地复现出来而又不对设备造成新的故障或严重损伤。其中，采用怎样的应力剖面复现出间歇故障，采用怎样的试验方案能够快速复现间歇故障特征，这是本技术领域亟需解决的问题。
发明内容
本发明意在提供基于步进应力的电连接器间歇故障复现方法，针对当前间歇故障复现技术的需求，聚焦电连接器间歇故障复现困难的问题，分析电连接器间歇故障复现目的与复现方案的制定原则，得到一种间歇故障复现方法：以复现环境剖面真实性为基础，研究基于恒加应力的电连接器间歇故障加速复现方法，解决现有技术电连接器间歇故障难以复现的问题，快速、准确地实现电连接器间歇故障复现，以便于对电连接器间歇故障的检测与诊断。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
1.基于步进应力的电连接器间歇故障复现方法，包括以下步骤：
S1、搭建电连接器间歇故障环境应力模拟平台：将电连接器固定夹持在振动台体上；
S2、设计间歇故障复现应力剖面，以便于间歇故障的复现：
S2.1、选取初始电连接器间歇故障复现应力S0，根据电连接器工作环境中最低的振动应力的大小确定为间歇故障复现初始应力为S0；
S2.2、选取最高电连接器间歇故障复现应力Send，根据电连接器工作环境中极限振动应力的大小确定间歇故障复现最高应力为Send；
S2.3、选取每个应力Si的保持时间τi，依据累积损伤准则，要使电连接器损伤最小，则在每个应力下的驻留时间尽可能缩；
S2.4、选取应力步进次数m，每个应力保持时间恒定，应力步进次数与间歇故障复现试验总时长T相关，间歇故障复现总时长T根据试验具体要求进行确定，步进次数的计算模型为：
m＝T/τi
S2.5、选取步进应力的步长ΔSi→i+1，每个应力下的保持时间恒定，根据累积损伤准则，为减少损伤量，步进的幅度是前期幅度较大后期的较小；步进应力的步长转化为每个应力阶段对应的增加百分数—步进权值wi的大小，即：
ΔSi→i+1＝Siwi
S3、搭建电连接器间歇故障信号监测平台，统计间歇故障发生次数：
S3.1、将电连接器两端接入到测试设备进行间歇故障检测；
S3.2、对测试设备间歇故障检测能力进行评价，其计算模型为：
E＝SC2
式中，E为测试设备间歇故障检测能力评价指标；C为测试设备能够同步并行检测连接通路的数目；S为5ms与测试设备能够检测到的最短间歇故障时长的比值；其中，时长5ms为间歇故障与永久故障的临界点，故障持续时长不大于5ms的为间歇故障，故障持续时长大于5ms的为永久故障；若S≥1时，则使用该测试设备进行间歇故障检测得到的数值准确；反之，若S＜1，则该测试设备不具有间歇故障检测能力，得到的间歇故障检测数值准确，选用其它型号测试设备进行检测；
S3.3、利用瞬断测试仪对电连接器的接触电阻进行实时监测，统计间歇故障次数N；
S4、采用间歇故障复现应力剖面复现电连接器间歇故障：
S4.1、设定初始应力S0，运行间歇故障环境应力模拟平台的时间为t；
S4.2、观察电连接器间歇故障信号监测平台，间歇故障次数N是否为0；若间歇故障次数N大于0，停止试验，说明产品存在间歇故障；如果间歇故障次数N为0，进入下一步；
S4.3、选取下一个应力量级Si，判断i是否小于m，若i小于m，则施加应力量级Si，保持时长为t；若i等于m，停止试验；
S4.4、重复步骤S4.2～S4.3，直到试验停止。
进一步地，在S2.3中，根据间歇故障时长的定义，间歇故障的时长不超过500ms，考虑应力传递时长和间歇故障发生的随机性，设定每个应力Si水平保持时间τi为5分钟；在S4.1中，运行间歇故障环境应力模拟平台的时长t也为5分钟。
进一步地，在S2.4中，间歇故障复现试验总时长T不超过120分钟。
进一步地，在S2.5中，步进幅值大小还和试验的步进次数m有关，每个应力阶段步长之和为最高应力与初始应力之差，即：
实际试验过程当中具体每一步的步进幅值由步进权值wi和步进次数m综合决定，步进权值序列中权值wi一般按照不等差数列递减排列。
技术方案的有益效果是：
1、本发明通过采用步进的方式进行间歇故障复现，以较快的速度将间歇故障复现出来，同时又避免间歇故障复现过程中引入新的损伤；
2、本发明在间歇故障复现过程当中实时监测间歇故障信号，及时捕捉到间歇故障发生次数；当间歇故障发生时能够及时停止试验，提高间歇故障复现效率；
3、本发明提出的电连接器间歇故障复现方法能够将间歇故障行为复现出来，为电连接器后续的间歇故障检测、诊断与健康状态评估提供较好的数据基础。
综上所述，本发明提供的基于步进应力的电连接器间歇故障复现方法考虑了间歇故障信号出现时刻的随机性，避免间歇故障复现试验过程引入新的损伤，通过实时监测间歇故障信号，保证复现过程中电连接器间歇故障行为的可观测性；利用本发明提供的方法可以实现电连接器间歇故障的有效复现，解决了现有技术在工程实际中电连接器间歇故障复现困难、难以检测诊断的问题。
附图说明
图1为本发明基于步进应力的电连接器间歇故障复现方法的流程图；
图2为本发明基于步进应力的电连接器间歇故障复现方法中S2间歇故障复现应力剖面设计流程图；
图3为本发明基于步进应力的电连接器间歇故障复现方法S4中电连接器间歇故障复现的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：
如图1至图3所示，1.基于步进应力的电连接器间歇故障复现方法，包括以下步骤：
S1、搭建电连接器间歇故障环境应力模拟平台：将电连接器固定夹持在振动台体上，其中振动台体选择的型号为苏试DC-2200；
S2、设计间歇故障复现应力剖面，以便于间歇故障的复现：
S2.1、选取初始电连接器间歇故障复现应力S0，根据电连接器工作环境中最低的振动应力的大小确定为间歇故障复现初始应力为S0；
S2.2、选取最高电连接器间歇故障复现应力Send，根据电连接器工作环境中极限振动应力的大小确定间歇故障复现最高应力为Send；
S2.3、选取每个应力Si的保持时间τi，依据累积损伤准则，要使电连接器损伤最小，则在每个应力下的驻留时间尽可能缩，其中，根据间歇故障时长的定义，间歇故障的时长不超过500ms，考虑应力传递时长和间歇故障发生的随机性，设定每个应力Si水平保持时间τi为5分钟；
S2.4、选取应力步进次数m，每个应力保持时间恒定，应力步进次数与间歇故障复现试验总时长T相关，间歇故障复现总时长T根据试验具体要求进行确定，间歇故障复现试验总时长T不超过120分钟，步进次数的计算模型为：
m＝T/5
S2.5、选取步进应力的步长ΔSi→i+1，每个应力下的保持时间恒定，根据累积损伤准则，为减少损伤量，步进的幅度是前期幅度较大后期的较小；步进应力的步长转化为每个应力阶段对应的增加百分数—步进权值wi的大小，即：
ΔSi→i+1＝Siwi
步进幅值大小还和试验的步进次数m有关，每个应力阶段步长之和为最高应力与初始应力之差，即：
实际试验过程当中具体每一步的步进幅值由步进权值wi和步进次数m综合决定，步进权值序列中权值wi一般按照不等差数列递减排列，如1、0.95、0.85、0.7、0.5、0.25；
S3、搭建电连接器间歇故障信号监测平台，统计间歇故障发生次数：
S3.1、将电连接器两端接入到测试设备进行间歇故障检测；
S3.2、对测试设备间歇故障检测能力进行评价，其计算模型为：
E＝SC2
式中，E为测试设备间歇故障检测能力评价指标；C为测试设备能够同步并行检测连接通路的数目；S为5ms与测试设备能够检测到的最短间歇故障时长的比值；其中，时长5ms为间歇故障与永久故障的临界点，故障持续时长不大于5ms的为间歇故障，故障持续时长大于5ms的为永久故障；若S≥1时，则使用该测试设备进行间歇故障检测得到的数值准确；反之，若S＜1，则该测试设备不具有间歇故障检测能力，得到的间歇故障检测数值准确，选用其它型号测试设备进行检测；
S3.3、利用NAC公司的NAC10型瞬断测试仪对电连接器的接触电阻进行实时监测，统计间歇故障次数N；
S4、采用间歇故障复现应力剖面复现电连接器间歇故障：
S4.1、设定初始应力S0，运行间歇故障环境应力模拟平台的时间为t为5分钟；
S4.2、观察电连接器间歇故障信号监测平台，间歇故障次数N是否为0；若间歇故障次数N大于0，停止试验，说明产品存在间歇故障；如果间歇故障次数N为0，进入下一步；
S4.3、选取下一个应力量级Si，判断i是否小于m，若i小于m，则施加应力量级Si，保持时长t为5分钟；若i等于m，停止试验；
S4.4、重复步骤S4.2～S4.3，直到试验停止。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (4)
1.基于步进应力的电连接器间歇故障复现方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、搭建电连接器间歇故障环境应力模拟平台：将电连接器固定夹持在振动台体上；
S2、设计间歇故障复现应力剖面，以便于间歇故障的复现：
S2.1、选取初始电连接器间歇故障复现应力S0，根据电连接器工作环境中最低的振动应力的大小确定为间歇故障复现初始应力为S0；
S2.2、选取最高电连接器间歇故障复现应力Send，根据电连接器工作环境中极限振动应力的大小确定间歇故障复现最高应力为Send；
S2.3、选取每个应力Si的保持时间τi，依据累积损伤准则，要使电连接器损伤最小，则在每个应力下的驻留时间尽可能缩；
S2.4、选取应力步进次数m，每个应力保持时间恒定，应力步进次数与间歇故障复现试验总时长T相关，间歇故障复现总时长T根据试验具体要求进行确定，步进次数的计算模型为：
m＝T/τi
S2.5、选取步进应力的步长ΔSi→i+1，每个应力下的保持时间恒定，根据累积损伤准则，为减少损伤量，步进的幅度是前期幅度较大后期的较小；步进应力的步长转化为每个应力阶段对应的增加百分数—步进权值wi的大小，即：
ΔSi→i+1＝Siwi
S3、搭建电连接器间歇故障信号监测平台，统计间歇故障发生次数：
S3.1、将电连接器两端接入到测试设备进行间歇故障检测；
S3.2、对测试设备间歇故障检测能力进行评价，其计算模型为：
E＝SC2
式中，E为测试设备间歇故障检测能力评价指标；C为测试设备能够同步并行检测连接通路的数目；S为5ms与测试设备能够检测到的最短间歇故障时长的比值；其中，时长5ms为间歇故障与永久故障的临界点，故障持续时长不大于5ms的为间歇故障，故障持续时长大于5ms的为永久故障；若S≥1时，则使用该测试设备进行间歇故障检测得到的数值准确；反之，若S＜1，则该测试设备不具有间歇故障检测能力，得到的间歇故障检测数值准确，选用其它型号测试设备进行检测；
S3.3、利用瞬断测试仪对电连接器的接触电阻进行实时监测，统计间歇故障次数N；
S4、采用间歇故障复现应力剖面复现电连接器间歇故障：
S4.1、设定初始应力S0，运行间歇故障环境应力模拟平台的时间为t；
S4.2、观察电连接器间歇故障信号监测平台，间歇故障次数N是否为0；若间歇故障次数N大于0，停止试验，说明产品存在间歇故障；如果间歇故障次数N为0，进入下一步；
S4.3、选取下一个应力量级Si，判断i是否小于m，若i小于m，则施加应力量级Si，保持时长为t；若i等于m，停止试验；
S4.4、重复步骤S4.2～S4.3，直到试验停止。
2.根据权利要求1所述的基于步进应力的电连接器间歇故障复现方法，其特征在于：在S2.3中，根据间歇故障时长的定义，间歇故障的时长不超过500ms，考虑应力传递时长和间歇故障发生的随机性，设定每个应力Si水平保持时间τi为5分钟；在S4.1中，运行间歇故障环境应力模拟平台的时长t也为5分钟。
3.根据权利要求1所述的基于步进应力的电连接器间歇故障复现方法，其特征在于：在S2.4中，间歇故障复现试验总时长T不超过120分钟。
4.根据权利要求1所述的基于步进应力的电连接器间歇故障复现方法，其特征在于：在S2.5中，步进幅值大小还和试验的步进次数m有关，每个应力阶段步长之和为最高应力与初始应力之差，即：
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Non-Patent Citations (2)
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Also Published As
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|---|---|
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