一种电连接器加速退化试验方案优化方法技术

本发明专利技术公开了一种电连接器加速退化试验方案优化方法。恒定应力加速退化试验中采用的样本量、多组试验的样本分配比都将影响试验结果。本发明专利技术具体步骤如下：一、确定电连接器工作寿命tg、贮存环境温度T0、最低试验温度Tz、最高试验温度Tm及截止时间τ；二、建立电连接器中位寿命的随机过程退化模型。三、取m个待检测电连接器进行初步试验，得到待估参数a,b,γ0和γ1。四、确定优化的目标函数。五、确定各组试验的试验温度和样本分配比。本发明专利技术优化各组试验中的样本分配比，在总样本量相同，各个试验截尾时间一样，测试间隔一样的情况下，较样本等分配的传统试验方案贮存寿命的估计精度更高。

An optimization method for accelerated degradation test scheme of electrical connectors

The invention discloses a method for optimizing the accelerated degradation test scheme of an electrical connector. The sample size and the sample allocation ratio in the accelerated stress degradation test will affect the test results. The specific steps of the invention are as follows: first, it determines the working life Tg of the electrical connector, the temperature of the storage environment T0, the minimum test temperature Tz, the maximum test temperature Tm and the cut-off time tau; two, the random process degradation model of the middle life of the electrical connector is established. Three. Take M electrical connectors to be tested, and get the estimated parameters a, B, gamma 0 and gamma 1. Four. Determine the objective function of the optimization. Five. Determine the test temperature and sample distribution ratio of each group. The invention optimizes the sample distribution ratio in each test, with the same total sample size, the same test truncation time, the same test interval, and the estimation precision of the storage life of the traditional test scheme allocated by the sample and the like.

【技术实现步骤摘要】
一种电连接器加速退化试验方案优化方法
本专利技术属于电连接器退化试验
，具体涉及一种电连接器加速退化试验方案优化方法。
技术介绍
电连接器作为型号装备上传递信号、电能的一种基础机电元件，对在装备与地面之间、各单元之间及系统间的连接与分离起到至关重要的作用。任何一个电连接器出现失效都会导致整个型号装备的瘫痪。因此准确评估电连接器贮存可靠性对型号装备的可靠性评估意义重大。电连接器在贮存期间会受到环境应力的影响，为了快速评定产品在实际工作环境的可靠性水平，就必须对产品进行加速试验。而加速试验主要分为加速寿命试验和加速退化试验，随着人们对高可靠产品的追求和现代科学技术的高速发展，电连接器的可靠性越来越高，导致加速寿命试验难以在较短时间内使产品失效，因此需要通过加速退化试验来收集产品在高应力下的性能退化数据，从而推导出产品在正常贮存应力下的可靠性特征值。在加速退化试验中，恒定应力加速退化试验相比于步进应力和序进应力加速试验具有试验方法简单，设备要求低；试验理论成熟，试验容易取得成功的优点。但是在恒定应力加速退化试验中采用的样本量、多组试验的样本分配比都将影响试验结果，因此，针对有必要针对电连接器加速退化试验方案进行优化设计，以得到较优的试验参数，在尽可能低的试验时间、试验成本的前提下，得到尽可能精准的试验结果。通过前期研究发现，电连接器的性能退化过程具有波动性特点，而且其接触对上接触斑点分布及氧化腐蚀物生成存在随机性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电连接器加速退化试验方案优化方法。本专利技术具体步骤如下：步骤一、根据待测电连接器的型号，确定电连接器的失效阀值D、工作寿命tg、电连接器工作温度区间、电连接器贮存温度区间及待测电连接器的外壳材料。确定最低试验温度Tz和贮存温度T0，最低试验温度Tz在电连接器工作温度区间内，贮存温度T0在电连接器贮存温度区间内。查询外壳材料的极限工作温度。以该外壳材料的极限工作温度作为最高试验温度Tm。确定最终试验的组数S，3≤S≤6。确定加速退化试验的测试间隔f、截尾时间τ、测量次数l和总样本量n，4小时≤f≤24小时，l＝τ/f，n≥3S。τ的取值范围如式(1)：步骤二、电连接器接触对的接触电阻值r(t)随试验时间而变化的过程符合非线性维纳过程，r(t)的退化模型如式(2)：r(t)＝r0+μB(t)+σW(B(t))(2)；在(2)式中：r0表示电连接器在试验前的接触电阻值；μ为试验的漂移系数；σ为试验的扩散系数；W(B(t))表示均值为0，方差为B(t)的布朗运动；B(t)＝t1/3。式(2)中，μ的表达式如式(3)：μ＝exp(a+bζ)(3)；式(3)中，exp(a+bζ)表示e的(a+bζ)次方。式(2)中，σ的表达式如式(4)：σ＝exp(γ0+γ1ζ)(4)；式(3)及式(4)中，a，b，γ0和γ1为待确定的参数。式(3)及式(4)中，ζ为试验所施加的归一化应力，表达式如式(5):式(5)中，x为将试验中施加的应力值。x与试验温度T之间的关系式为x＝1000/(273.15+T)。xM为最高试验温度Tm对应的应力值；xM与最高试验温度Tm之间的关系式为xM＝1000/(273.15+Tm)。x0为将贮存温度T0对应的应力值；x0与贮存温度T0之间的关系式为x0＝1000/(273.15+T0)。待测电连接器接触对的寿命分布Fε(t)的表达式如(6)：Fε(t)＝Φ(zp)(6)；式(6)中，Φ(zp)为zp的标准正态分布；待测电连接器的寿命分布F(t)的表达式如(7)：F(t)＝1-[1-Fε(t)]N(7)；式(7)中，N为待测电连接器的接触对数量。由式(7)可得：Φ(zp)＝Fε(t)＝1-[1-F(t)]1/N，令F(t)＝0.5求出Φ(zp)的大小，进而求得zp的大小。电连接器中位寿命的估计值与试验所施加的归一化应力ζ的关系式如式(8)：步骤三、取m个待检测电连接器进行初步试验，m≥3。初步试验采用试验温度值为Tm，截尾时间为τ的恒定应力加速退化试验。初步试验中对m个待检测电连接器内所有接触对进行l次电阻值测量。得到所有电连接器内各接触对在各次检测中的电阻值rjκk，rjκk表示第j个待检测电连接器的第κ个接触对在第k次测量时的接触电阻，j＝1,2,..m，κ＝1,2,…N，k＝1,2,..s。初步试验的对数似然函数如式(9)所示：其中，ζm＝1；Δrjκk为第j个样品的第κ个接触对第k次测量所得电阻值与第k-1次测量所得电阻值的差值；tjκk为对第j个样品的第κ个接触对进行第k次电阻值测量的时刻与试验起始时刻的时间差，即k·f；tjκ(k-1)为对第j个样品的第κ个接触对进行第k-1次电阻值测量的时刻与试验起始时刻的时间差，即(k-1)·f。通过极大似然估计法求出L取最大值时对应的a,b,γ0和γ1。步骤四、以贮存温度的归一化应力ζ0下的电连接器中位寿命估计值的方差最小为优化目标，得出优化的目标函数如式(10)。式(10)中，h'为矩阵h的转置矩阵；F-1为矩阵F的逆矩阵；h的表达式如式11所示，式(11)中，式(12)、(13)、(14)及(15)中，w的表达式如式(16)：式(9)中，F的表达式如式(17)：式(17)中，πi为第i组试验中投入的电连接器数量占总样本量n的百分比；ζi为第i组试验所施加的归一化应力；xi与贮存温度Ti之间的关系式为xi＝1000/(273.15+Ti)。Ti及πi均为待优化的试验参数，i＝1,2…,S。A(ζi)的表达式如式(18)：式(17)中，Cijκk的表达式如式(19)：式(19)中，tijκk为对第i组试验中第j个样品的第κ个接触对进行第k次测量的电阻的时刻与第i组试验起始时刻的时间差，即k·f。tijκ(k-1)为对第i组试验中第j个样品的第κ个接触对进行第k-1次测量的电阻的时刻与第i组试验起始时刻的时间差，即(k-1)·f。因此，将式(19)化简为式(20)：由于N及n已知，故能够将中的N及n提取出来，得到新的目标函数VM，提取方式如式(21)步骤五、以0＝ζ0＜ζz＜ζ1＜ζ2＜…＜ζm＝1，为约束条件，通过matlab软件中的fmincon函数进行优化，使得目标函数VM最小，求出πi及ζi，并根据ζi求出S组试验的试验温度Ti，i＝1,2…,S。进一步地，所述的r0取所选取的n个待试验电连接器内所有接触对电阻值的平均值。进一步地，zp的大小通过查询标准正态分布表获得。本专利技术具有的有益效果是：1、本专利技术根据电连接器的接触对上接触斑点分布及氧化腐蚀物生成存在随机性的特点，用随机过程模型来描述电连接器性能退化过程，优化结果可靠。2、本专利技术优化各组试验中的样本分配比，在总样本量相同，各个试验截尾时间一样，测试间隔一样的情况下，较样本等分配的传统试验方案贮存寿命的估计精度更高。3、本专利技术是基于退化试验进行的，相比于寿命加速试验，本专利技术能够适用于高可靠性的电连接器产品。具体实施方式以下对本专利技术作进一步说明。一种电连接器加速退化试验方案优化方法，具体步骤如下：步骤一、根据待测电连接器的型号，查询对应型号电连接器的说明书，确定电连接器的失效阀值D(为一个电阻值，电连接器任意一个接触对的电阻大于失效阀本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电连接器加速退化试验方案优化方法，其特征在于：步骤一、根据待测电连接器的型号，确定电连接器的失效阀值D、工作寿命tg、电连接器工作温度区间、电连接器贮存温度区间及待测电连接器的外壳材料；确定最低试验温度Tz和贮存温度T0，最低试验温度Tz在电连接器工作温度区间内，贮存温度T0在电连接器贮存温度区间内；查询外壳材料的极限工作温度；以该外壳材料的极限工作温度作为最高试验温度Tm；确定最终试验的组数S，3≤S≤6；确定加速退化试验的测试间隔f、截尾时间τ、测量次数l和总样本量n，4小时≤f≤24小时，l＝τ/f，n≥3S；τ的取值范围如式(1)：

【技术特征摘要】
1.一种电连接器加速退化试验方案优化方法，其特征在于：步骤一、根据待测电连接器的型号，确定电连接器的失效阀值D、工作寿命tg、电连接器工作温度区间、电连接器贮存温度区间及待测电连接器的外壳材料；确定最低试验温度Tz和贮存温度T0，最低试验温度Tz在电连接器工作温度区间内，贮存温度T0在电连接器贮存温度区间内；查询外壳材料的极限工作温度；以该外壳材料的极限工作温度作为最高试验温度Tm；确定最终试验的组数S，3≤S≤6；确定加速退化试验的测试间隔f、截尾时间τ、测量次数l和总样本量n，4小时≤f≤24小时，l＝τ/f，n≥3S；τ的取值范围如式(1)：步骤二、电连接器接触对的接触电阻值r(t)随试验时间而变化的过程符合非线性维纳过程，r(t)的退化模型如式(2)：r(t)＝r0+μB(t)+σW(B(t))(2)；在(2)式中：r0表示电连接器在试验前的接触电阻值；μ为试验的漂移系数；σ为试验的扩散系数；W(B(t))表示均值为0，方差为B(t)的布朗运动；B(t)＝t1/3；式(2)中，μ的表达式如式(3)：μ＝exp(a+bζ)(3)；式(3)中，exp(a+bζ)表示e的(a+bζ)次方；式(2)中，σ的表达式如式(4)：σ＝exp(γ0+γ1ζ)(4)；式(3)及式(4)中，a，b，γ0和γ1为待确定的参数；式(3)及式(4)中，ζ为试验所施加的归一化应力，表达式如式(5):式(5)中，x为将试验中施加的应力值；x与试验温度T之间的关系式为x＝1000/(273.15+T)；xM为最高试验温度Tm对应的应力值；xM与最高试验温度Tm之间的关系式为xM＝1000/(273.15+Tm)；x0为将贮存温度T0对应的应力值；x0与贮存温度T0之间的关系式为x0＝1000/(273.15+T0)；待测电连接器接触对的寿命分布Fε(t)的表达式如(6)：Fε(t)＝Φ(zp)(6)；式(6)中，Φ(zp)为zp的标准正态分布；待测电连接器的寿命分布F(t)的表达式如(7)：F(t)＝1-[1-Fε(t)]N(7)；式(7)中，N为待测电连接器的接触对数量；由式(7)可得：Φ(zp)＝Fε(t)＝1-[1-F(t)]1/N，令F(t)＝0.5求出Φ(zp)的大小，进而求得zp的大小；电连接器中位寿命的估计值与试验所施加的归一化应力ζ的关系式如式(8)：步骤三、取m个待检测电连接器进行初步试验，m≥3；初步试验采用试验温度值为Tm，截尾时间为τ的恒定应力加速退化试验；初步试验中对m个待检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱萍，陈磊磊，陈文华，钟立强，孟垣东，叶杰辉，夏宏运，颜佳辉，张利彬，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33