确定防滑刹车控制装置高温故障分布的方法制造方法及图纸

一种确定防滑刹车控制装置高温故障分布的方法法，抽取防滑刹车控制装置中使用的元器件进行高温故障测试，根据测试数据确定元器件的高温故障分布，作为工程中选择故障分布公式的依据，消除现有技术带来的误差和资源消耗。本发明专利技术确定采用威布尔分布评估防滑刹车控制装置的高温故障，证明防滑刹车控制装置的故障是耗损故障，纠正了现有技术中将耗损故障作为偶然故障处理的错误，以及在障原因、故障机理方面产生误差。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及民用运输类飞机电子产品的高温故障分析领域，具体是一种确定防滑刹车控制装置高温故障分布的方法。
技术介绍
防滑刹车控制装置是飞机电子防滑刹车系统中的附件，由飞机提供电源，接收机轮速度传感器感受的机轮转速变化电信号，防滑刹车控制装置根据该电信号进行着陆防滑刹车过程中的刹车压力控制。该防滑刹车控制装置能够完成正常着落防滑刹车控制，起飞线刹车控制，车轮间保护控制，接地保护控制，起落架收上后的机轮止转刹车功能。防滑刹车控制装置是一种电子产品，在国内外电子产品均采用指数分布进行可靠性预计工作。国外现状：国外一直采用指数分布进行电子产品的故障分析、故障率预计，采用的标准有：MIL－HDBK－217F《电子设备可靠性预计手册》，该手册中有两种电子设备的故障率预计方法。1)元器件计数法元器件计数法采用电子元器件的基本故障率进行电子设备的故障率预计，在电子设备研制过程中采用，故障分布函数确定为指数分布。元器件计数法的数学模型为： λ E Q U I P = Σ i = 1 i = n N i ( λ g π Q ) i - - - ( 1 ) ]]>式中：λEQUIP：电子设备的故障率；故障率×10-6 1/h；λg：电子元器件的基本故障率；故障率×10-6 1/h；πQ：第i种电子元器件的质量系数；Ni：第i种电子元器件的数量；n：设备所用电子元器件的种类数。采用(1)式计算电子设备的故障率，由于按指数分布处理，电子设备的平均故障间隔时间MTBF计算方法为：MTBF＝1/λEQUIP (2)采用(2)式计算电子设备的平均故障间隔时间MTBF。在(1)式中电子设备的故障率仅考虑质量系数，未考虑环境和工作电应力的影响。2)元器件应力法与模型(1)不同，不直接计算电子设备的故障率，而是对每一种元器件建立具体的计算模型，不同种类的元器件建立不同种类的计算模型，在模型中综合考虑质量系数、电应力系数、环境系数，以CMOS电路为例的故障率计算模型：λp＝λBDπMFGπTπCD+λBPπEπQπPT+λEOS (3)式(3)中：λp：该CMOS电路的工作故障率；λBD：该CMOS电路的基本故障率；πMFG：该CMOS电路的制造工艺系数；πT：该CMOS电路的温度系数；πCD：该CMOS电路的复杂系数；πE：该CMOS电路的使用环境系数；πQ：该CMOS电路的质量系数；πPT：该CMOS电路的封装类型系数；λEOS：该CMOS电路的过载故障率。在MIL－HDBK－217F标准中有不同元器件的故障率计算模型，将该设备中的所有电子元器件均按照MIL－HDBK－217F标准确定的模型计算在工作状态下和环境条件下的故障率，计算完成后，将所有电子元器件的故障率累加，就得到了该电子设备的故障率。国内现状：国内可靠性工作起步较晚，一直参照国外的可靠性工作经验开展相应工作。国内也采用指数分布进行电子产品的故障分析、故障率预计，采用的标准有：GJB/Z299C《电子设备可靠性预计手册》，该手册中有两种电子设备的故障率预计方法；1)元器件计数法在GJB/Z299C中，元器件计数法采用电子元器件的基本故障率进行电子设备的故障率预计，这种方法在电子设备研制过程中采用，故障分布函数为指数分布。元器件计数法的数学模型为： λ G S = Σ i = 1 n N i λ G i π Q i - - - ( 4 ) ]]>式中：λGS：电子设备的故障率；故障率×10-6 1/h；λGi：第i种电子元器件的通用故障率；故障率×10-6 1/h；πQi：第i种电子元器件的通用质量系数；Ni：第i种电子元器件的数量；n：设备所用电子元器件的种类数。采用(4)式计算电子设备的故障率，由于按指数分布处理，电子设备的平均故障间隔时间MTBF计算方法为：MTBF＝1/λGS (5)采用(5)式计算电子设备的平均故障间隔时间MTBF。在(4)式中电子设备的故障率仅考虑质量系数，未考虑环境和工作电应力的影响。2)元器件应力法在GJB/Z299C中，与模型(4)不同，不直接计算电子设备的故障率，而是对每一种元器件建立计算模型，不同种类的元器件建立不同种类的计算模型，在模型中综合考虑质量系数、电应力系数、环境系数，以单片数字电路为例的故障率计算模型为例：λp＝πQ[C1πTπV+(C2+C3)πE]πL (6)式(3)中：λp：该单片数字电路的工作故障率；πQ：该单片数字电路的质量系数；C1：单片数字电路复杂度故障率；πT：单片数字电路温度应力系数；πV：单片数字电路电压应力系数；C2：单片数字电路电路复杂度故障率；C3：单片数字电路封装复杂度故障率；πE：该单片数字电路的使用环境系数；πL：该单片数字电路的成熟系数；在GJB/Z299C标准中有不同元器件的故障率计算模型，将该设备中的所有电子元器件均按照GJB/Z299C标准规定的模型计算在工作状态下和环境条件下的故障率，计算完成后，由于假设电子设备的寿命服从指数分布，将所有电子元器件的故障率累加，就得到了该电子设备的故障率。国内外现有技术的共同特点是：1)元器件计数法在研制初期缺少使用环境要求的条件下，粗略估计电子设备的故障率，且假设电子设备的寿命服从指数分布；2)元器件应力法在已知使用环境要求和工作电应力的条件下计算电子设备的故障率，且假设电子设备的寿命服从指数分布。国内外现有技术的共同特点是将电子元器件的寿命按照指数分布处理，且颁布了标准。现有技术的优点是：国内外标准收集了大量的电子元器件故障数据，利用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种确定防滑刹车控制装置高温故障分布的方法，其特征在于，具体过程是：步骤1，确定电子元器件的高温故障分布测试方案：第一步，确定元器件高温抽样测试的种类：以半导体分立元器件作为高温测试样件；在半导体分立元器件中，抽取陶瓷电容进行高温故障分布测试；第二步，随机抽取多个同型号的陶瓷电容作为高温测试样件：随机从同批次陶瓷电容中抽取多个作为测试样件，各陶瓷电容的使用温度范围是：‑55℃～125℃；第三步，确定陶瓷电容高温故障分布测试方案：首先确定陶瓷电容高温故障原因；其次，根据高温故障原因确定环境试验箱的温度为125℃；将环境试验箱的温度升到125℃并恒温，然后同时将各陶瓷电容放进高温试验箱，通电工作条件下进行测试；测试条件为：施加直流电压18V，进行到各陶瓷电容全部发生高温故障时测试结束；第四步，确定累积失效概率计算公式：在样本数小于50个的条件下，通过近似中位秩公式计算累积失效概率Fn(ti)：近似中位秩公式：在公式(15)中：Fn(ti)：试验中元器件的累积失效概率；i：第i个失效的元器件；0.32：公式中的常数；0.36：公式中的常数；n：试验元器件的总数；第五步，对威布尔分布公式进行线性化处理：当该陶瓷电容的高温故障分布测试数据回归分析相对于威布尔分布线性相关系数r大于等于0.9时，认为服从威布尔分布；当线性相关系数r小于0.9时，该陶瓷电容的高温故障测试数据与威布尔分布拟合不好，对该陶瓷电容的高温故障测试数据采用正态分布重新计算；列出威布尔分布数学式：由得到：式中：t为时间；m为威布尔分布的形状参数，m值的大小表示故障分布的分散程度；t0为尺度参数，缩小和放大分布函数坐标尺度的作用；Fn(t)是威布尔分布的累积失效函数；根据式(7)等号两边取两次以e为底的自然对数线性化处理；自然对数是以e为底的对数，得到(8)式：lnln11-Fn(t)=mlnt-lnt0---(8)]]>列线性方程：y＝bx+a  (9)公式(9)中，y为bx+a的函数，a为x＝0时方程(9)在y轴上的截距，b为系数；依据对(9)式对(8)式进行变量转换：y=lnln11-Fn(t),x=lnt,b=m,a=lnt0---(10)]]>ln是自然对数符号；至此，完成了威布尔分布函数的线性化处理，具备在双对数坐标系中对陶瓷电容的高温测试数据进行计算的条件；第六步，确定截距a和系数b和相关系数r：按照双对数坐标系的原理，i＝1，2，3……n，采用最小二乘法确定截距a和系数b的计算公式为：b=Σi=1n(xi-x‾)(yi-y‾)Σi=1n(xi-y‾)2---(11)]]>工程中，的值等于b的值；为威布尔分布的形状参数m的估计值；方程(9)在y轴上的截距a为：a=y‾-bx‾---(12)]]>威布尔分布尺度参数t估计值的计算公式为：t^0=e|a|=e|bx‾-y‾|---(13)]]>式中为t的估计值，用表示针对尺度参数t进行计算后的估计值；e是自然对数中的e；通过公式(14)确定相关系数r：r=Σi=1`n(xi-x‾)(yi-y‾)Σi=1n(xi-x‾)2Σi=1n(yi-y‾)2---(14)]]>在威布尔分布双对数坐标系中计算陶瓷电容的高温故障数据，若服从威布尔分布，计算结束；若不服从威布尔分布，则重新在正态分布的双对数坐标系中计算陶瓷电容的高温故障数据；若不服从正态分布，则该陶瓷电容的研制质量存在隐患，应在进行质量改进后重新进行高温故障分布测试和计算；步骤2，对陶瓷电容进行高温故障分布测试：按照本专利技术步骤1确定的测试方案，抽取该防滑刹车控制装置的各陶瓷电容进行高温故障分布测试，且测试进行到各陶瓷电容全部失效时结束；得到各陶瓷电容的高温故障分布测试数据；步骤3，对各陶瓷电容的高温故障分布测试数据进行计算：根据本专利技术步骤2测试得到的各陶瓷电容的高温故障数据，本步骤对所述各测试数据进行计算，确定高温测试数据的故障分布；根据各陶瓷电容的高温故障分布测试数据列出最小二乘法计算表；步骤4，确定陶瓷电容的高温故障分布：根据对陶瓷电容高温故障测试数据的威布尔分布回归计算结果，陶瓷电容的高温故障服从威布尔分布，计算结束；若经计算不服从威布尔分布，则应重新按照正态分布计算，若服从正态分布，计算结束；若经计算不服从正态分布，则应对该陶瓷电容进行质量改进，改进后重新进行计算，直至确定陶瓷电容服从的概率分布，计算结束。...

【技术特征摘要】
1.一种确定防滑刹车控制装置高温故障分布的方法，其特征在于，具体过程是：步骤1，确定电子元器件的高温故障分布测试方案：第一步，确定元器件高温抽样测试的种类：以半导体分立元器件作为高温测试样件；在半导体分立元器件中，抽取陶瓷电容进行高温故障分布测试；第二步，随机抽取多个同型号的陶瓷电容作为高温测试样件：随机从同批次陶瓷电容中抽取多个作为测试样件，各陶瓷电容的使用温度范围是：-55℃～125℃；第三步，确定陶瓷电容高温故障分布测试方案：首先确定陶瓷电容高温故障原因；其次，根据高温故障原因确定环境试验箱的温度为125℃；将环境试验箱的温度升到125℃并恒温，然后同时将各陶瓷电容放进高温试验箱，通电工作条件下进行测试；测试条件为：施加直流电压18V，进行到各陶瓷电容全部发生高温故障时测试结束；第四步，确定累积失效概率计算公式：在样本数小于50个的条件下，通过近似中位秩公式计算累积失效概率Fn(ti)：近似中位秩公式：在公式(15)中：Fn(ti)：试验中元器件的累积失效概率；i：第i个失效的元器件；0.32：公式中的常数；0.36：公式中的常数；n：试验元器件的总数；第五步，对威布尔分布公式进行线性化处理：当该陶瓷电容的高温故障分布测试数据回归分析相对于威布尔分布线性相关系数r大于等于0.9时，认为服从威布尔分布；当线性相关系数r小于0.9时，该陶瓷电容的高温故障测试数据与威布尔分布拟合不好，对该陶瓷电容的高温故障测试数据采用正态分布重新计算；列出威布尔分布数学式：由得到：式中：t为时间；m为威布尔分布的形状参数，m值的大小表示故障分布的分散程度；t0为尺度参数，缩小和放大分布函数坐标尺度的作用；Fn(t)是威布尔分布的累积失效函数；根据式(7)等号两边取两次以e为底的自然对数线性化处理；自然对数是以e为底的对数，得到(8)式： l n l n 1 1 - F n ( t ) = m ln t - lnt 0 - - - ( 8 ) ]]>列线性方程：y＝bx+a (9)公式(9)中，y为bx+a的函数，a为x＝0时方程(9)在y轴上的截距，b为系数；依据对(9)式对(8)式进行变量转换： y = l n l n 1 1 - F n ( t ) , x = ln t , b = m , a = lnt 0 - - - ( 10 ) ]]>ln是自然对数符号；至此，完成了威布尔分布函数的线性化处理，具备在双对数坐标系中对陶瓷电容的高温测试数据进行计算的条件；第六步，确定截距a和系数b和相关系数r：按照双对数坐标系的原理，i＝1，2，3……n，采用最小二乘法确定截距a和系数b的计算公式为： b = Σ i = 1 n ( x i - x ‾ ) ( y i - y ‾ ) Σ i = 1 n ( x i - y ‾ ) 2 - - - ( 11 ) ]]>工程中，的值等于b的值；为威布尔分布的形状参数m的估计值；方程(9)在y轴上的截距a为： a = y ‾ - b x ‾ - - - ( 12 ) ]]>威布尔分布尺度参数t估计值的计算公式为： t ^ 0 = e | a | = ...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔建军，
申请(专利权)人：西安航空制动科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61