基于改进的布朗漂移运动的加速退化试验方法技术

本发明专利技术公开了一种基于改进的布朗漂移运动的加速退化试验方法。该方法包括步骤：一、选定退化模型：定义退化增量，选定布朗漂移运动模型；二、加速退化试验数据检验：确定是否有异点，寻找异点位置，根据位置处理异点；三、求解退化模型；四、求失效概率。该方法的技术要点是基于退化增量扩展了常见的布朗漂移运动模型，并对加速退化试验处理方法进行改进，用异点准确位置检验替代常用的统计分布检验，并执行异点剔除步骤，由此获得退化模型的参数估计值和失效概率，以评估产品寿命及可靠性。此方法在实际试验中，常可能出现小时间点故障的情况下，依然能有效利用改进的布朗运动模型对加速退化过程建模，更接近实际工程需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于加速退化试验
，涉及一种基于改进的布朗漂移运动的加速退化试验方法。
技术介绍
科学技术水平的发展使得电子工业等领域不断出现寿命长、可靠性要求非常高的产品。传统的可靠性验证方法主要记录产品退化过程中的失效和试验时间，而很多产品的关键性能参数在使用或者贮存过程中会发生缓慢变化，这称为性能退化过程，当性能退化超过一定标准后，便认为产品失效，因此产品的失效是一个性能退化累积过程。如果按照传统的寿命试验技术进行高寿命产品的可靠性评估，往往难以在可行的时间内完成。为了解决这个问题，加速试验被广泛应用来激发产品潜在缺陷，缩短试验时间，以期得到更多的可靠性信息。很显然，利用加速试验方法，并分析试验数据里蕴含着产品的可靠性信息，可以对高寿命产品的可靠性做出更有效的评估。目前在可靠性研究领域，加速试验有两个主流的分支：加速寿命试验与加速退化试验。这两类试验共同的思路是需要使用更高应力下得到的性能退化数据外推至常规使用应力条件，估计得到产品的可靠性或使用寿命。这种通过提高应力水平来加速产品性能退化，搜集产品在高应力水平下的性能退化数据，并利用这些数据来估计产品可靠性及预测产品在常规使用应力下的寿命时间的加速试验方法称为加速退化试验。在退化试验中，失效一般定义为性能退化至低于一个指定水平。对于某些高可靠、长寿命的产品来说，进行加速寿命试验时可能只有少量失效出现或者根本没有失效出现。而加速退化试验克服了寿命试验只记录产品失效时间，不管产品如何失效及失效的具体过程，更没有考虑产品的性能变化情况等不足，通过对加速退化数据的处理可以对高可靠长寿命产品的可靠性及寿命进行较好的估计，给出满意的评估结果，是另外一种评估产品可靠性和寿命的有效方法，也是对寿命试验的有力补充。为了研究加速退化失效问题，首先要建立退化量的有关模型以及数据结构。因此需要对加速退化模型、退化数据的统计分析、加速退化试验的设计与优化等理论进行研究。加速退化模型是其中的一个热点。退化模型一般假设：产品退化不可逆；一种加速退化模型对应一种退化过程、机理或失效模式；试件性能在加速退化试验开始前的退化可以忽略；高应力水平下的退化机理与设计或常规使用应力下的退化机理一致。基于统计数据的加速退化模型是用统计模型来描述加速退化数据，在工程中更加适用。但是由于基于统计数据的模型一般是建立在退化轨迹曲线为线性的，且退化量分布的标准方差为常数假设的基础上，因此基于统计数据的退化模型仅仅对恒定的应力水平有效，对试验过程中突发的小故障导致可能出现异点的情况不一定都能实现有效。但这也不影响基于退化试验数据的可靠性评估方法成为工程应用中的热点。当前基于性能退化数据的可靠性评估中，比较主流的方法有：回归模型与伪寿命分布法、性能退化量分布法、随机系数模型法等方法，采用的手段大都为统计工具。其研究的重点较为集中在如何选择合适的模型以及对所选择模型的特征分析上。因此，亟需提供一种更接近实际工程需求、既考虑退化试验数据异点取舍、又考虑随机运动模型建模的可靠性的加速退化试验方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是为产品的寿命及可靠性评估提供一种基于改进的布朗漂移运动的加速退化试验方法，该专利技术考虑退化增量，扩展了常见的布朗漂移运动模型，并对加速退化试验处理方法进行改进，用异点准确位置检验替代常用的统计分布检验，继而执行异点剔除步骤，由此获得退化模型的参数估计值和失效概率，以评估产品寿命及可靠性。在实际加速退化试验中，常可能出现小时间点故障，这种情况下如果作废试验是不现实的，但是不处理故障异点，又会明显影响建模准确性。本专利技术提供的方法依然能有效利用改进的布朗运动模型对加速退化过程建模，更接近实际工程需求，是一个既考虑退化试验数据异点取舍，又考虑随机运动模型建模的可靠性的通用方法。本专利技术方法的具体技术方案通过如下步骤实现：一种基于改进的布朗漂移运动的加速退化试验方法，该方法包含如下步骤：步骤一：选定退化模型：(1)定义退化增量：设在n个应力水平下进行温度加速试验，在第l(l＝1,2…,n)个应力水平下有ml个试验样品，第j(j＝1,2…,ml)个试验样品的观测次数为klj，第i(i＝1,2…,klj)次的测试间隔为△tlji。各组应力条件下样品的数量和各个样品的测试次数可能不同。在各个应力水平下各个样品的性能参数退化数据为：{(tlji,xlji)；l＝1,2,…,n；j＝1,2,…,ml,i＝1,2,…,klml本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于改进的布朗漂移运动的加速退化试验方法，其特征在于，包含如下步骤：步骤一：选定退化模型：(1)定义退化增量：设在n个应力水平下进行温度加速试验，在第l(l＝1,2…,n)个应力水平下有ml个试验样品，第j(j＝1,2…,ml)个试验样品的观测次数为klj，第i(i＝1,2…,klj)次的测试间隔为△tlji；在各个应力水平下各个样品的性能参数退化数据为：{(tlji,xlji);l=1,2,...,n;j=1,2,...,ml,i=1,2,...,klml}---(1)]]>根据退化试验特点和退化数据定义退化增量，有：Δxlji=xlji-xlj(i-1)Δtlji=tlji-tlj(i-1)---(2)]]>所有应力水平下的数据可简记为通用表达x(t)，则基于参数退化增量的模型服从正态分布x(t)～N(αt,βt)，极大似然函数可记为L(α,β)；则在第l(l＝1,2…,n)个应力水平下，极大似然函数可记为L(αl,βl)；根据漂移布朗运动理论知识可知，产品性能退化只与当前状态有关，即P(x(τ+△t)|x(τ),0<τ<t)＝P(x(τ+△t)|x(τ))，△t是时间上的增量，可认为时间增量使得参数产生增量，记概率P{x(tlji)＝xlji}＝P{xlji}，有：P(x)=φ(x-uσ)---(3)]]>且：P{xlji}=φ(xlji-uljiσlji)=φ(xlji-αltljiβltlji)P{xlj(i+1)|xlji}=φ(Δxlji-αlΔtljiβlΔtlji)---(4)]]>(2)选定布朗漂移运动模型：以上数据选定如下布朗漂移运动模型形式建模：Y(t0+△t)＝Y(t0)+μ△t+σB(△t)    (5)式中：Y(t)——在t时刻时，产品的性能值，在t0(初始)时刻时，产品的性能(初始)值为Y(t0)，在t0+△t时刻，产品的性能值为Y(t0+△t)；μ——漂移系数，即某应力水平下的退化速度，μ>0；σ——扩散系数，σ>0，在整个加速退化试验中，σ不随应力而改变；B(Δt)——标准布朗运动，B(Δt)～N(0,Δt)。根据正态分布定义，当X～N(u,σ2)时，X的概率密度函数为当u＝0,σ＝1时，称作标准正态分布，记作N(0,1)，X的概率密度函数为从以上两个概率密度函数关系可知，根据B(Δt)～N(0,Δt)，继而，得到：Y(t0+Δt)=Y(t0)+μΔt+σΔtN(0,1)---(6)]]>以上模型参数与步骤1)对比，应有：αl=μβl=σ2---(7)]]>步骤二：加速退化试验数据检验：(1)确定是否有异点：对于等周期试验有：Y(ti+1)‑Y(ti)＝Y(ti+△t)‑Y(ti)～N(μ△t,σ2Δt)，应对性能参数数据Y(ti)进行预处理：令xi＝Y(ti+1)‑Y(ti)，检验：xi～N(μ△t,σ2Δt)是否存在异常值，不满足此分布为有异常值；对于不等周期试验有：同前应对性能参数数据Y(ti)进行预处理：令检验：xi～N(0,σ2)是否存在异常值，不满足此分布为有异常值；(2)寻找异点：1)将预处理后的试验数据从小到大排列：x1≤x2≤…≤xn，假设当前的确定异点数为r＝0；2)暂定可疑数据点为x1，计算和即数据总数除确定异点和可疑异点外，如果则x1为异点，应剔除，且r＝r+1，即异点数累加，重新标序xi(i＝1,2,…,n‑r)；否则x1正常，r＝r；3)暂定可疑数据点为xn‑r，计算和即数据总数除确定异点和可疑异点外，如果则xn‑r为异点，应剔除，且r＝r+1，即异点数累加，重新标序xi(i＝1,2,…,n‑r)；否则xn‑r正常，r＝r；4)只要第2)步或第3)步存在一个异点，就要重复第2)步和第3)步，进行新一轮异点剔除，直至第2)步和第3)步均不存在异点；(3)根据异点位置处理异点：对性能参数时间序列数据{(ti,Y(ti))|i＝0,1,2…,n}采用简化线性模型进行拟合如果xi为异点，首先，则检查距离xi两端最近的正常点xj(j<i)和xk(k>i)，获得j和k值；然后，根据数据异点所在位置分成以下三种情况：1)首先，利用性能参数时间序列数据{(ti,Y(ti))|i＝0,1,2…,n}，利用模型Y(ti)＝μti+Y(0)进行拟合，估计出参数和并采用简化预测模型得到预测序列2)当某个点xi为异点时，涉及2个原始数据Yi‑1和Yi，计算和数值；3)计算和如果a>b则Y(ti‑...

【技术特征摘要】
1.一种基于改进的布朗漂移运动的加速退化试验方法，其特征在于，包含如下步骤：步骤一：选定退化模型：(1)定义退化增量：设在n个应力水平下进行温度加速试验，在第l(l＝1,2…,n)个应力水平下有ml个试验样品，第j(j＝1,2…,ml...

【专利技术属性】
技术研发人员：高军，黄道平，林湘云，文武，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44