一种星上电子产品加速寿命试验时间计算方法技术

本发明专利技术公开了一种星上电子产品加速寿命试验时间计算方法，当星上电子单机产品存在多个或没有薄弱环节时，采用所有薄弱的或所有的元器件的非工作状态和工作状态失效率计算星上电子单机产品的加速因子，并以此对星上电子单机产品的试验时间进行加速，定量计算出星上电子单机产品的加速寿命试验时间，解决了试验周期长、费用高昂等问题，为卫星研制单位提供指导。

A Method for Calculating Accelerated Life Test Time of On-board Electronic Products

【技术实现步骤摘要】
一种星上电子产品加速寿命试验时间计算方法
本专利技术属于可靠性
，具体涉及一种星上电子产品加速寿命试验时间计算方法。
技术介绍
对于卫星产品的可靠性问题，常采用试验数据评估分析的方法来评价其可靠性水平。随着我国航天技术的发展和实际任务的需要，对卫星寿命的要求越来越长，低轨道卫星寿命普遍提高至5～8年，高轨道卫星寿命要求10年以上，研制进度要求紧迫。对大多数产品而言，采用一比一的常规寿命试验验证方法需要大量的试验经费和较长的研制周期，这导致一方面不可能在投入使用前完成寿命验证，只能边进行寿命验证边使用，从而很难在研制周期内获得产品的准确寿命信息；另一方面使得产品地面试验的充分性、有效性不足，导致航天器在轨运行期间发生的未识别故障和问题较多。如何验证重大工程和重大型号中的卫星产品的可靠性和寿命指标是一个重要的课题。目前，卫星电子产品为验证产品的可靠性和寿命指标，常采用加速寿命试验来验证产品的寿命和可靠性指标。但由于航天产品研制成本昂贵且样本量较小，传统的寿命试验标准对样本量、失效数等的要求较为严苛，受到航天产品样本量小、成本较高的限制，一般开展加速寿命试验时常采用定样本量加速寿命试验方法。传统的加速试验设计采用产品薄弱元器件的激活能来代替整机激活能的方式，计算整机的加速因子，但是在未知整机薄弱环节或者知道多个薄弱环节的情况下，无法计算整机的加速因子。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种星上电子产品加速寿命试验时间计算方法，当存在两个以上的薄弱元器时，通过计算星上电子单机产品的加速因子与定试验样本量试验时间的比值，即可求得加速寿命试验时间，从而达到优化试验时间和费用、提高星上电子产品可靠性验证精确性的目的。本专利技术提供的一种星上电子产品加速寿命试验时间计算方法，包括如下步骤：分析确定星上电子单机产品的薄弱元器件，确定所述星上电子单机产品的设计可靠性指标加速因子计算：当存在两个以上的薄弱元器件时，通过计算所述星上电子单机产品的所有薄弱元器件在加速应力环境下的非工作状态下失效率之和与其在工作状态下的失效率之和的比值，即可得到所述星上电子单机产品的加速因子；试验时间计算：计算所述星上电子单机产品的允许失效数与输入样本量和所述设计可靠性指标分布函数值的乘积的比值，再乘以所述星上电子单机产品的设计使用寿命，即可计算出定试验样本量试验所需的试验时间；计算所述试验时间与所述加速因子的比值，即可得到加速寿命试验时间。进一步地，所述步骤1中分析确定星上电子单机产品的薄弱元器件的过程为：当元器件存在失效率大于设定阈值、功率高于设定阈值、工作环境温度超过阈值的情况中至少任意一项时，则确定该元器件为薄弱元器件。进一步地，所述步骤2采用公式(1)计算所述加速因子：其中，m为元器件种类数；ni为第i种元器件的个数；λAi为加速应力环境下第i种元器件的非工作状态下失效率；λUi为第i种元器件工作状态失效率。进一步地，当电子单机产品不存在薄弱元器件时，查找单机所有元器件的非工作状态失效率和工作状态失效率，并将所有元器件的非工作状态失效率和工作状态失效率代入公式(1)计算得到单机的加速因子。进一步地，所述步骤3中星上电子单机产品的定试验样本量试验时间的计算过程为：令输入样本量为n，允许失效数为r，寿命分布采用指数分布，采用公式(2)计算满足所需要的等效试验时间t*：当r＝0时，则采用公式(3)进行计算：采用公式(4)计算定样本量计算所需试验时间t试验：进一步地，所述步骤4中加速寿命试验时间的计算过程为：根据所述步骤3中计算得到的试验时间t试验和步骤2中计算得到的加速因子Af，按照公式(5)可计算得到整机加速寿命试验时间t加速：有益效果：本专利技术通过综合考虑电子单机元器件在工作状态与非工作状态下的失效率，当星上电子单机产品存在多个薄弱环节时，采用所有薄弱元器件的非工作状态和工作状态失效率计算星上电子单机产品的加速因子，并以此对星上电子单机产品的试验时间进行加速，定量计算出星上电子单机产品的加速寿命试验时间，本专利技术给出了定试验样本量的加速试验设计方法，解决了试验周期长、费用高昂等问题，为卫星研制单位提供指导；此外，当星上电子单机产品不存在薄弱环节时，采用所有元器件的非工作状态和工作状态失效率计算加速因子的方式，求得星上电子单机产品的加速寿命试验时间，节约了试验时间，提高了试验效率。附图说明图1为本专利技术提供的一种星上电子产品加速寿命试验时间计算方法流程图。具体实施方式下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。专利技术提供的一种星上电子产品加速寿命试验时间计算方法，如图1所示，具体包括如下步骤：步骤1、分析星上电子单机产品的薄弱元器件情况及可靠性要求分析星上电子单机的元器件组成情况，当存在唯一薄弱元器件的情况时，可采用传统的薄弱元器件激活能代替整机激活能的方法计算整机加速因子；不存在薄弱元器件或者存在多个薄弱元器件时，则执行后续步骤计算单机的加速因子。这里，产品薄弱元器件的确定原则为：当元器件存在失效率大于设定阈值、功率高于设定阈值、工作环境温度超过阈值等情况中的至少任意一项时，则确定该元器件为薄弱元器件。同时，确定星上电子单机产品的设计可靠性指标步骤2、采用基于失效率预计方法计算加速因子通过计算所述星上电子单机产品的所有薄弱元器件在加速应力环境下的非工作状态下失效率之和与其在工作状态下的失效率之和的比值，即可得到所述星上电子单机产品的加速因子。当电子单机产品不存在薄弱元器件时，将所有单机元器件的失效率计入加速因子的计算过程中，查找单机所有元器件的非工作状态失效率和工作状态失效率，并将所有元器件的非工作状态失效率和工作状态失效率代入公式(1)计算得到单机的加速因子；当电子单机产品存在多个薄弱元器件时，将步骤1分析得到的薄弱元器件的失效率计入加速因子的计算过程中，查找单机所有薄弱元器件的非工作状态失效率和工作状态失效率，并将所有薄弱元器件的非工作状态失效率和工作状态失效率代入公式(1)计算得到单机的加速因子。式中：m，为元器件种类数；ni，为第i种元器件的个数；λAi，为加速应力环境下第i种元器件的非工作状态下失效率；λUi，为第i种元器件工作状态失效率。步骤3、采用定试验样本量方法计算试验时间计算所述星上电子单机产品的允许失效数与输入样本量和所述设计可靠性指标分布函数值的乘积的比值，再乘以所述星上电子单机产品的设计使用寿命，即可计算出定试验样本量试验所需的试验时间。具体计算过程为：令输入样本量为n，允许失效数(即允许失效的样本数)为r；对于星上电子产品，寿命分布推荐采用指数分布，采用公式(2)计算满足所需要的等效试验时间t*：当r＝0时，则采用公式(3)进行计算：定样本量计算所需试验时间t试验采用公式(4)进行计算：步骤4、计算加速寿命试验时间计算步骤3中得到的试验时间与步骤2中得到的加速因子的比值，即可得到加速寿命试验时间。具体来说，根据步骤3计算得到的试验时间t试验和加速因子Af，按照公式(5)可计算得到整机加速寿命试验时间t加速：实施例1：某型卫星应答机为电子产品，经分析该产品存在多个薄弱元器件，并且因研制周期、经费等条件制约，对试验时间和试验样本量有一定要求，拟开展基于失效率预计的星上电子产品加速寿命试验设计。下面按照上述步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种星上电子产品加速寿命试验时间计算方法，其特征在于，包括如下步骤：分析确定星上电子单机产品的薄弱元器件，确定所述星上电子单机产品的设计可靠性指标

【技术特征摘要】
1.一种星上电子产品加速寿命试验时间计算方法，其特征在于，包括如下步骤：分析确定星上电子单机产品的薄弱元器件，确定所述星上电子单机产品的设计可靠性指标加速因子计算：当存在两个以上的薄弱元器件时，通过计算所述星上电子单机产品的所有薄弱元器件在加速应力环境下的非工作状态下失效率之和与其在工作状态下的失效率之和的比值，即可得到所述星上电子单机产品的加速因子；试验时间计算：计算所述星上电子单机产品的允许失效数与输入样本量和所述设计可靠性指标分布函数值的乘积的比值，再乘以所述星上电子单机产品的设计使用寿命，即可计算出定试验样本量试验所需的试验时间；计算所述试验时间与所述加速因子的比值，即可得到加速寿命试验时间。2.根据权利要求1所述的一种星上电子产品加速寿命试验时间计算方法，其特征在于，所述步骤1中分析确定星上电子单机产品的薄弱元器件的过程为：当元器件存在失效率大于设定阈值、功率高于设定阈值、工作环境温度超过阈值的情况中至少任意一项时，则确定该元器件为薄弱元器件。3.根据权利要求1所述的一种星上电子产品加速寿命试验时间计算方法，其特征在于，所述步骤2采用公式(1)计算所述加速因...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩慧超，栾家辉，石士进，朱兴高，米海波，代永德，
申请(专利权)人：中国航天标准化研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11