一种基于温度应力下的传感器可靠性测试方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于温度应力下的传感器可靠性测试方法及系统，方法包括：对待测试传感器进行分析，识别待测试传感器的薄弱模块；以待测试传感器的薄弱模块施加温度应力进行加速退化实验，并获得退化实验数据；根据所述退化实验数据，确定退化轨迹模型；根据退化轨迹模型，确定待测试传感器的伪失效寿命，并对伪失效寿命进行分布参数估计；根据伪失效寿命的分布参数进行退化机理一致性进行检验；对经过退化机理一致性检验的伪失效寿命的分布参数建立可靠性模型；确定关于电场应力的相关系数；根据可靠性模型和相关系数，计算待测试传感器的考虑电场应力的可靠度值；该方法能够提高预测结果的可靠性和置信度。提高预测结果的可靠性和置信度。提高预测结果的可靠性和置信度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于温度应力下的传感器可靠性测试方法及系统


[0001]本专利技术涉及测试
，尤其涉及一种基于温度应力下的传感器可靠性测试方法及系统。

技术介绍

[0002]随着科学技术的发展，各类产品，尤其是航空航天领域、电力电子工业以及武器装备领域的产品，其可靠性要求越来越高，这就需要我们对产品进行可靠性评估，以此来分析产品的使用寿命。在工程中，传统的可靠性评估方法是采用经典法和贝叶斯(Bayes)统计法，这两种方法科技借助相应的软件来快速的给出分析结果。然而，由于产品的设计、制造方法以及材料的不断发展和改善，类似于传感器的电子产品还面临着小样本的问题，而经典法和贝叶斯统计方法无法解决小样本以及在短时间内获取足够可靠性信息的问题。
[0003]现在广泛使用的加速试验技术，分为加速寿命试验以及加速退化试验，例如，专利文献CN112985488B公开了一种用于传感器的温度应力加速寿命试验系统及方法，系统包括：加热模块、制冷模块、中央控制模块、调试模块、温度监测模块、湿度监测模块、驱动模块、应力测试模块、腐蚀测试模块、数据分析模块、数据存储模块、更新显示模块。该专利文献公开的系统结构复杂，硬件成本高，且加速寿命试验短时间内很难获取大量的产品失效数据。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种基于温度应力下的传感器可靠性测试方法及系统，能够克服无失效数据或极少失效数据的情况下进行可靠性评估时精度不高的缺点，有效的缩短了传感器可靠性评估的时间，提高了预测结果的可靠性和置信度。
[0005]一种基于温度应力下的传感器可靠性测试方法，包括：
[0006]对待测试传感器进行分析，识别待测试传感器的薄弱模块；
[0007]以待测试传感器的薄弱模块施加温度应力进行加速退化实验，并获得退化实验数据；
[0008]根据所述退化实验数据，确定退化轨迹模型；
[0009]根据待测试传感器的性能失效阈值和所述退化轨迹模型，确定待测试传感器的伪失效寿命，并对伪失效寿命进行分布参数估计；
[0010]根据伪失效寿命的分布参数进行退化机理一致性进行检验；
[0011]对经过退化机理一致性检验的伪失效寿命的分布参数建立可靠性模型；
[0012]确定关于电场应力的相关系数；
[0013]根据所述可靠性模型和所述相关系数，计算待测试传感器的考虑电场应力的可靠度值。
[0014]进一步地，采用寿命周期剖面研究，各阶段故障事件故障树分析，故障模式、机理和影响分析识别所述待测试传感器的薄弱环节。
[0015]进一步地，以待测试传感器的薄弱模块施加温度应力进行加速退化实验，包括：
[0016]确定多个温度应力，所述温度应力高于待测试传感器的正常工作温度且低于待测试传感器的最大承受温度；
[0017]将待测试温度传感器的薄弱模块依次置于各个温度应力下并持续预设时长进行测试，并获得退化实验数据，每次测试间隔的时间相同。
[0018]进一步地，所述退化实验数据包括待测试温度传感器薄弱模块的退化数据，所述退化轨迹模型为待测试温度传感器的退化特征量与时间的指数函数。
[0019]进一步地，所述退化轨迹模型如下所示：
[0020]X(t
q
)＝exp(α+βt
q
)；
[0021]其中，X(t
q
)表示退化特征量，t
q
表示测试时间，α和β均为待求解的参数；
[0022]根据待测试传感器的性能失效阈值和所述退化轨迹模型，确定待测试传感器的伪失效寿命，包括：
[0023]将所述性能失效阈值代入所述退化轨迹模型，计算获得伪失效寿命；
[0024]所述伪失效寿命服从对数正态分布，伪失效寿命的分布参数包括对数正态分布中的形状参数和尺度参数。
[0025]进一步地，所述可靠性模型如下所示：
[0026][0027]其中，R(t)表示正常使用时间t内的传感器可靠度值，t表示正常使用时间，μ表示尺度参数，σ表示形状参数，Ф表示标准正态分布的分布函数。
[0028]进一步地，确定关于电场应力的相关系数，包括：
[0029]对待测试传感器分别进行正常工作电场应力下和非正常电场应力下的无替换定时结尾寿命试验，分别获得第一试验结果和第二试验结果；
[0030]根据所述第一试验结果和第二试验结果，计算电场应力下的失效率的置信区间；
[0031]根据电场应力下的失效率，计算获得电场应力的相关系数。
[0032]进一步地，所述相关系数通过以下公式进行计算：
[0033][0034]其中，ε表示电场应力的相关系数，λ表示电场应力下的失效率，t表示正常使用时间；
[0035]第一试验结果包括待测试传感器在正常工作电场应力下的第一测试时间和第一故障次数，第二试验结果包括待测试传感器在非正常电场应力下的第二测试时间和第二故障次数，电场应力下的失效率的置信区间通过以下公式进行计算：
[0036][0037][0038]其中，1‑
γ
表示具有自由度2z1+1,2z2+1的F分布的1
‑
γ分数，
γ
表示具有自由度2z1+1,2z2+1的F分布的γ分数，τ1为第一故障次数，τ2为第二故障次数，γ为给定的置信水平，z1为第一测试时间，z2为第二测试时间，[λ
L
,λ
U
]为失效率λ的置信区间。
[0039]进一步地，所述可靠度考虑电场应力的可靠度值通过以下公式进行计算：
[0040]R
’
(t)＝ε
×
R(t)；
[0041]其中，ε表示电场应力的相关系数,R(t)表示正常使用时间t内的传感器可靠度值，t表示正常使用时间，R
’
(t)表示考虑电场应力的可靠度值。
[0042]一种应用于上述方法的基于温度应力下的传感器可靠性测试系统，包括处理器、识别模块以及应力施加装置；
[0043]所述识别模块用于对待测试传感器进行分析，识别待测试传感器的薄弱模块；
[0044]所述应力施加装置用于以待测试传感器的薄弱模块施加温度应力进行加速退化实验，并获得退化实验数据；
[0045]所述处理器用于执行：根据所述退化实验数据，确定退化轨迹模型；根据待测试传感器的性能失效阈值和所述退化轨迹模型，确定待测试传感器的伪失效寿命，并对伪失效寿命进行分布参数估计；根据伪失效寿命的分布参数进行退化机理一致性进行检验；对经过退化机理一致性检验的伪失效寿命的分布参数建立可靠性模型；确定关于电场应力的相关系数；根据所述可靠性模型和所述相关系数，计算待测试传感器的考虑电场应力的可靠度值。
[0046]本专利技术提供的基于温度应力下的传感器可靠性测试方法及系统，至少包括如下有益效果：
[0047]采用加速退化实验进行传感器的测试，能够克服无失效数据或极少失效本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于温度应力下的传感器可靠性测试方法，其特征在于，包括：对待测试传感器进行分析，识别待测试传感器的薄弱模块；以待测试传感器的薄弱模块施加温度应力进行加速退化实验，并获得退化实验数据；根据所述退化实验数据，确定退化轨迹模型；根据待测试传感器的性能失效阈值和所述退化轨迹模型，确定待测试传感器的伪失效寿命，并对伪失效寿命进行分布参数估计；根据伪失效寿命的分布参数进行退化机理一致性进行检验；对经过退化机理一致性检验的伪失效寿命的分布参数建立可靠性模型；确定关于电场应力的相关系数；根据所述可靠性模型和所述相关系数，计算待测试传感器的考虑电场应力的可靠度值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用寿命周期剖面研究，各阶段故障事件故障树分析，故障模式、机理和影响分析识别所述待测试传感器的薄弱环节。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以待测试传感器的薄弱模块施加温度应力进行加速退化实验，包括：确定多个温度应力，所述温度应力高于待测试传感器的正常工作温度且低于待测试传感器的最大承受温度；将待测试温度传感器的薄弱模块依次置于各个温度应力下并持续预设时长进行测试，并获得退化实验数据，每次测试间隔的时间相同。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述退化实验数据包括待测试温度传感器薄弱模块的退化数据，所述退化轨迹模型为待测试温度传感器的退化特征量与时间的指数函数。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述退化轨迹模型如下所示：X(t
q
)＝exp(α+βt
q
)；其中，X(t
q
)表示退化特征量，t
q
表示测试时间，α和β均为待求解的参数；根据待测试传感器的性能失效阈值和所述退化轨迹模型，确定待测试传感器的伪失效寿命，包括：将所述性能失效阈值代入所述退化轨迹模型，计算获得伪失效寿命；所述伪失效寿命服从对数正态分布，伪失效寿命的分布参数包括对数正态分布中的形状参数和尺度参数。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可靠性模型如下所示：其中，R(t)表示正常使用时间t内的传感器可靠度值，t表示正常使用时间，μ表示尺度参数，σ表示形状参数，Ф表示标准正态分布的分布函数。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，确定关于电场应力的相关系数，包括：对待测试传感器分别进行正常工作电场应力下和非正常电场应力下的无替换定时结尾寿命试验...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈挺，路永玲，胡成博，汤德宝，鞠玲，张泽，陈凯，颜伟，韦世珂，杨景刚，王真，贾骏，秦剑华，刘子全，朱雪琼，姚建光，印吉景，何天雨，童充，沈兴来，邓剑鸣，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司电力科学研究院南京师范大学，
类型：发明
国别省市：