电子产品的温压双应力小样本加速试验寿命预测方法技术

本发明专利技术提供一种电子产品的温压双应力小样本加速试验寿命预测方法，其包括以下步骤：1、获取失效数据并进行排序，确定失效数据所满足的指数分布；2、计算并重新整理每个应力水平下的等效指数失效时间数据并进行排序；3、列出选定的信度水平并计算分位值；4、获得选定信度水平下的应力

【技术实现步骤摘要】
电子产品的温压双应力小样本加速试验寿命预测方法


[0001]本专利技术涉及产品可靠性领域，尤其涉及一种电子产品的温压双应力小样本加速试验寿命预测方法。

技术介绍

[0002]信息化时代的来临使电子产品在各个领域得到了更为广泛的运用，例如通信使用的电脑手机、航天器中的宇航级芯片等。然而，电子产品在贮存、运输、使用、维修保养过程中由于受到多种环境要素(包括温度、湿度、冲击、电载荷等) 的影响而有可能出现性能参数偏差、疲劳损坏、元器件击穿等故障，这些故障极大地影响了电子产品的正常使用。为此，多应力作用下的失效时间预测成为产品可靠性评估的重要议题。
[0003]为了更加高效低成本地完成失效时间预测，研究人员常采用加速寿命试验的方法加快产品的缺陷暴露。加速寿命试验是通过加大试验应力以此激发产品在短时间内产生跟正常应力水平下相同的失效模式，从而缩短试验周期。该方法建立在合理工程及统计假设的基础上，需要运用到与失效规律相关的加速寿命模型，评估产品在正常工作应力下的可靠性或寿命特征。
[0004]随着产品结构复杂性、功能多样性的提升以及单个产品产销成本的增长，致使用于加速寿命试验的试样数目(5～30个)愈发有限，小样本趋势日趋明显，造成了产品失效时间预测与可靠性评估过程中大量的不确定性。经过对现有文献的搜索，我们发现小样本下的实验结果处理方式主要有序贯决策、Bayes精度分析、Bayes bootstrap法(或称随机加权法)、神经网络训练等，这些方法基本都属于非参数统计方法，目的集中在根据已有的资料去模仿未知的分布，通过再生抽样或循环迭代扩大样本数目。然而，这些方法本质上还是以概率论为基础，而作为概率论与数理统计的基本定理之一的大数定律(Law of Large Numbers) 却并不适用于小样本情况，进而造成在小样本情况下基于概率论的寿命预测方法存在较大的偏差。因此，需要着眼于选择新数学理论推演模型处理数据，本专利技术提出一种基于不确定理论的温压双应力作用下电子产品小样本加速寿命试验失效时间数据的分析方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术着眼于当下相关技术的缺乏，在不确定理论的基础上对小样本加速寿命实验中的认知不确定性进行了度量，提出了一种电子产品的温压双应力小样本加速试验寿命预测方法，使得对寿命预测更加客观准确，技术方案实现如下所示：
[0006]步骤1，获取失效数据并进行排序，确定失效数据所满足的指数分布，具体步骤如下：
[0007]步骤11，数据获取与排序。
[0008]所得失效时间数据按照应力水平的不同划分成不同水平，随后可以按照从小到大进行排序。第i个应力水平下的失效时间数据集记作t
i
，即即
其中，l代表试验中加速应力水平数目，n
i
代表第i组加速应力水平下的失效时间数据的个数；
[0009]步骤12，确定各组应力水平下的失效时间指数分布为F
i
(t)，i＝1，2，...，l；并确定参数λ
i
的取值：
[0010]F
i
(t)＝1
‑
exp(
‑
λ
i
t)
ꢀꢀꢀ
(1)
[0011]其中，i为应力水平的序号，F
i
(t)为第i组应力水平下的失效时间指数分布， t为时间，λ
i
为第i组应力水平下的失效时间指数分布的参数；
[0012]步骤2，计算并重新整理每个应力水平下的等效指数失效时间数据，并将每个应力水平下的所有数据进行排序，具体流程如下：
[0013]步骤21，计算第i组应力水平下的指数失效时间数据t
i
对应的信度α
i
：
[0014]α
i
＝1
‑
exp(
‑
λ
i
t
i
)
ꢀꢀꢀ
(6)；
[0015]步骤22，计算第p组应力水平下的失效时间数据在第i组应力水平下的等效失效时间数据τ
i
‑
p
，i，p＝1，2，...，l，i≠p
[0016][0017]步骤23，将各组应力水平下等效失效时间数据τ
i
‑1，τ
i
‑2，...，τ
i
‑
l
和t
i
按照从小到大的顺序重新排列，组成第i组应力水平下的等效指数失效时间数据τ
i，*
：
[0018][0019]其中，
[0020]步骤24，按照步骤12所示步骤，获得等效指数失效时间分布此时将等效指数失效时间数据τ
i，*
作为失效时间数据：
[0021][0022]其中，为根据等效失效时间数据τ
i，*
得到的第i应力水平下指数分布的参数，为第i应力水平下的等效指数失效时间分布。
[0023]步骤3，列出选定的信度水平并计算其对应的分位值；
[0024]步骤4，获得选定信度水平下的应力
‑
失效时间函数；
[0025]步骤5，获得选定应力水平下的对数失效时间分位值
[0026]步骤6，使用最小二乘模型得到参数的最小二乘估计值确定选定应力水平下的失效时间分布Ψ0(τ)：
[0027][0028]其中，为使用最小二乘模型得到的参数最小二乘估计值，Ψ0(τ)为选定应力水平下的失效时间分布。
[0029]优选的，还包括步骤7，获取指标评价；所述指标评价包括可靠度和MTBF，具体流程如下：
[0030]步骤71，获取可靠度函数R(t)：
[0031][0032]步骤72，根据公式(24)获取给定时间T下的可靠度R
T
。
[0033]步骤73，获取MTBF：
[0034][0035]其中，为使用最小二乘模型得到的参数最小二乘估计值。
[0036]优选的，步骤12，确定各组应力水平下的失效时间指数分布为F
i
(t), i＝1，2，...，l；并确定参数λ
i
的取值，具体流程如下：
[0037]S121，根据式(1)第i组应力水平下失效时间数据均值e
i
使用参数λ
i
可以表示为：
[0038][0039]S122，根据定义指数分布的经验期望e
i
′
表达式为：
[0040][0041]其中，为第i组应力水平下第k个试验数据对应的信度水平,k＝ 1,2,
…
,j,
…
,n
i
，i＝1,2
…
l；根据不确定理论，经验期望e
′
i
应该与均值e
i
相等。
[0042]的表达式为：
[0043][004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电子产品的温压双应力小样本加速试验寿命预测方法，其特征在于：其包括以下步骤：步骤1，获取失效数据并进行排序，确定失效数据所满足的指数分布，具体步骤如下：步骤11，数据获取与排序；所得失效时间数据按照应力水平的不同划分成不同水平，随后可以按照从小到大进行排序；第i个应力水平下的失效时间数据集记作t
i
，即其中，代表试验中加速应力水平数目，n
i
代表第i组加速应力水平下的失效时间数据的个数；步骤12，确定各组应力水平下的失效时间指数分布为F
i
(t),i＝1，2，...，l；并确定参数λ
i
的取值：F
i
(t)＝1
‑
exp(
‑
λ
i
t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)其中，i为应力水平的序号，F
i
(t)为第i组应力水平下的失效时间指数分布，t为时间，λ
i
为第i组应力水平下的失效时间指数分布的参数；步骤2，计算并重新整理每个应力水平下的等效指数失效时间数据，并将每个应力水平下的所有数据进行排序，具体流程如下：步骤21，计算第i组应力水平下的指数失效时间数据t
i
对应的信度α
i
：α
i
＝1
‑
exp(
‑
λ
i
t
i
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)；步骤22，计算第p组应力水平下的失效时间数据在第i组应力水平下的等效失效时间数据τ
i
‑
p
，i，p＝1，2，...，l，i≠p步骤23，将各组应力水平下等效失效时间数据τ
i
‑1，τ
i
‑2，...，τ
i
‑
l
和t
i
按照从小到大的顺序重新排列，组成第i组应力水平下的等效指数失效时间数据τ
i，*
：其中，步骤24，按照步骤12所示步骤，获得等效指数失效时间分布此时将等效指数失效时间数据τ
i，*
作为失效时间数据：其中，为根据等效失效时间数据τ
i，*
得到的第i应力水平下指数分布的参数，为第i应力水平下的等效指数失效时间分布；步骤3，列出选定的信度水平并计算其对应的分位值；步骤4，获得选定信度水平下的应力
‑
失效时间函数；步骤5，获得选定应力水平下的对数失效时间分位值步骤6，使用最小二乘模型得到参数的最小二乘估计值确定选定应力水平下的失效时间分布Ψ0(τ)：
其中，为使用最小二乘模型得到的参数最小二乘估计值，Ψ0(τ)为选定应力水平下的失效时间分布。2.根据权利要求1所述的电子产品的温压双应力小样本加速试验寿命预测方法，其特征在于：还包括步骤7，获取指标评价；所述指标评价包括可靠度和MTBF，具体流程如下：步骤71，获取可靠度函数R(t)：步骤72，根据公式(24)获取给定时间T下的可靠度R
T
；步骤73，获取MTBF：其中，为使用最小二乘模型得到的参数最小二乘估计值。3.根据权利要求1所述的电子产品的温压双应力小样本加速试验寿命预测方法，其特征在于：所述步骤12，确定各组应力水平下的失效时间指数分布为F
i
(t),i＝1，2，...，l；并确定参数λ
i
的取值，具体流程如下：S121，根据式(1)第i组应力水平下失效时间数据均值e
i
使用参数λ
i
可以表示为：S122，根据定义指数分布的经验期望e
′
i
表达式为：其中，为第i组应力水平下第k个试验数据对应的信度水平,k＝1,2,
…
,j,
...

【专利技术属性】
技术研发人员：祖天培，李沛萱，文美林，康锐，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：