【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及计量，具体地说涉及一种密闭环境中钯合金氢气传感器计量周期的确定方法。
技术介绍
1、由于氢气具有氢化腐蚀、氢脆效应以及氧气具有强氧化性等特点，通过直接参与或诱发物理化学反应，会对设备的健康损伤与性能退化有着明显的加速影响。同时，从安全角度考虑，氢气的点火能量很低，在空气中的最小点火能为0.019mj，在氧气中的最小点火能为0.007mj，一般的撞击、摩擦、放电、热气流等都可点燃氢-氧混合物，进而引发爆炸，易造成巨大的财产损失和人员伤亡。因此，采用氢气传感器对氢气含量进行监测有利于降低事故发生几率和保障生产安全。
2、氢气传感器在服役条件下长期工作过程中，元器件性能会逐渐劣化，导致氢气浓度检测数据发生“漂移”。计量是保持、保证氢气传感器服役周期质量和性能的重要技术手段。为了保证氢气传感器量值准确，必须对检测系统进行定期溯源。特别是，安装于密闭空间内的氢气传感器，由于不方便取出进行校准，一旦安装往往需要连续工作多年。因此，氢气传感器的计量周期是其极为重要的计量参数。氢气传感器在工作环境运行时测量性能会逐渐下降，在免标定时间内的稳定性是氢气传感器长期正常工作的前提。
3、由于密闭条件下氢气传感器的工作条件相对稳定，例如，气压、湿度、振动等条件基本不变，影响氢气传感器稳定性的主要影响因素为温度，因此，可基于热老化试验测试和分析建立氢气传感器的计量周期计算模型，用于判断长期工作下氢气传感器的测量不确定度能否满足实际需求。
技术实现思路
1、本专利技术的目
2、实现本专利技术目的的技术方案如下：
3、一种密闭环境中钯合金氢气传感器计量周期的确定方法，包括步骤，
4、s1、采用高温步进应力试验找到被测的氢气传感器的工作极限温度；
5、s2、以被测的氢气传感器作为试验样品，将多组试验样品分别进行不同老化温度不同老化时间的加速热老化试验；所述老化温度的最大值取低于所述氢气传感器的工作极限温度且最近的整数值；
6、s3、在s2步骤的试验过程中，测试被测的氢气传感器在不同老化温度、不同老化时间下的电阻值响应曲线和电阻值恢复曲线；所述电阻值响应曲线是指加速热老化试验中从向被测的氢气传感器所在的试验罐体内输入氢气标准气体开始到数据稳定时刻的氢气传感器的电阻值曲线；
7、所述电阻值恢复曲线是指加速热老化试验中，完成电阻值响应曲线测量后，从向被测的氢气传感器所在的试验罐体内输入纯氮气开始到数据稳定时刻的氢气传感器的电阻值曲线；
8、s4、根据s3步骤得到的不同老化温度、不同老化时间下的电阻值响应曲线和电阻值恢复曲线，计算氢气传感器在不同老化温度、不同老化时间下的响应值和恢复值；其中响应值为响应曲线的稳定值与初始值的差值，恢复值是指恢复曲线的初始值与稳定值之间的差值；
9、s5、以s2步骤中加速热老化试验中的最低老化温度为基准温度，求解加速老化试验中其他老化温度的响应值和恢复值相对于基准温度的加速因子；求解得到加速因子后，由下式进行回归计算得到反应活化能ea的值，
10、
11、式中，ai1表示加速老化试验中老化温度ti相对于基准温度t1的加速因子，ea为反应活化能；r为理想气体常数；
12、通过上式得到反应活化能ea的拟合值ea_fitted后，从基准温度t1外推获得常温t0下的加速因子a01，
13、
14、s6、传感器退化轨迹分析与可靠性模型构建；令μ表示均值参数、λ表示形状参数、d为氢气传感器失效的性能衰退阈值，其中均值参数和形状参数为待估计的模型参数向量；λ(t)为非线性幂指数；
15、则氢气传感器寿命的可靠度随时间的变化关系为：
16、
17、氢气传感器寿命预测值的概率密度分布函数为：
18、
19、以所有样本点的概率密度分布累积函数最大化为目标函数l，采用贝叶斯方法求得模型的均值参数和形状参数，进而得到上述寿命预测值的概率密度分布函数，然后得到基准温度t1下氢气传感器的可靠度函数r(t)；
20、s7、根据预设可靠性阈值计算得到传感器失效时间并确定计量周期；根据氢气传感器的整体性能在进行重新确认或后续检定时保持在所期望的合格范围内的概率rdefault；当r(t0)＝rdefault时，得到响应终止时间t0，则该氢气传感器的计量周期为tcal＝a01t0。
21、进一步的，s2步骤中，所述老化温度的最大值为tn，设定温度间隔δt，设置n个老化温度，第i个老化温度为ti，i＝1，2，3，...，i，...n；设定老化时间间隔δt，老化总时长为m天，则第i个老化温度下的老化时间表示为ti，j，j＝0，δt，2δt，3δt，...，m。
22、更进一步的，s2步骤中，每个老化温度选择试验样品至少3个；在加速热老化试验开始之前，对用于存放试验样品的试验罐体放置于50℃/50pa真空干燥箱中干燥2h，将试验样品与航空插头相连，然后密封试验罐体，测试不同老化温度下不同老化时间下的氢气传感器电阻值的响应曲线和恢复曲线。
23、进一步的，s3步骤中，氢气传感器在不同老化温度、不同老化时间下的电阻值响应曲线的测试方法具体如下：
24、将存放试验样品的试验罐体置于恒温箱中，调节恒温箱内温度值设定老化温度；当存放试验样品的试验罐体中温度稳定在设定老化温度后，进行数据采集和保存；
25、抽取试验罐体内空气，当试验罐体内真空度达到预设真空度后，停止抽取；
26、向试验罐体内通入氢气标准气体，且控制通入氢气标准气体的气流量不小于设定气流量；
27、当试验罐体内气压为标准大气压后，则打开试验罐体的排气口，并继续通入氢气标准气体设定时间后关闭试验罐体的进气口和排气口；观察采集到的数据直至数据保持稳定；
28、从氢气标准气体输入时刻开始到数据稳定时刻的电阻值曲线即为响应曲线。
29、更进一步的，氢气传感器在不同老化温度、不同老化时间下的电阻值恢复曲线的测试方法具体如下：
30、确保试验罐体中温度稳定在设定老化温度后，进行数据采集和保存；
31、向试验罐体的进气口通入纯氮气，并打开排气口，控制通入纯氮气的气流量不小于设定气流量，观察采集到的数据直至数据保持稳定，从纯氮气输入时刻开始到数据稳定时本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种密闭环境中钯合金氢气传感器计量周期的确定方法，其特征在于：包括步骤，
2.如权利要求1所述的一种密闭环境中钯合金氢气传感器计量周期的确定方法，其特征在于：S2步骤中，所述老化温度的最大值为Tn，设定温度间隔ΔT，设置n个老化温度，第i个老化温度为Ti，i＝1，2，3，...，i，...n；设定老化时间间隔Δt，老化总时长为m天，则第i个老化温度下的老化时间表示为ti，j，j＝0，Δt，2Δt，3Δt，...，m。
3.如权利要求2所述的一种密闭环境中钯合金氢气传感器计量周期的确定方法，其特征在于：S2步骤中，每个老化温度选择试验样品至少3个；在加速热老化试验开始之前，对用于存放试验样品的试验罐体放置于50℃/50Pa真空干燥箱中干燥2h，将试验样品与航空插头相连，然后密封试验罐体，测试不同老化温度下不同老化时间下的氢气传感器电阻值的响应曲线和恢复曲线。
4.如权利要求1所述的一种密闭环境中钯合金氢气传感器计量周期的确定方法，其特征在于：S3步骤中，氢气传感器在不同老化温度、不同老化时间下的电阻值响应曲线的测试方法具体如下：
6.如权利要求1所述的一种密闭环境中钯合金氢气传感器计量周期的确定方法，其特征在于：S5步骤中，加速因子的求解过程具体如下：
7.如权利要求1所述的一种密闭环境中钯合金氢气传感器计量周期的确定方法，其特征在于：S6步骤中，贝叶斯方法中的先验分布通过马尔科夫链蒙特卡洛方法进行选择
...【技术特征摘要】
1.一种密闭环境中钯合金氢气传感器计量周期的确定方法，其特征在于：包括步骤，
2.如权利要求1所述的一种密闭环境中钯合金氢气传感器计量周期的确定方法，其特征在于：s2步骤中，所述老化温度的最大值为tn，设定温度间隔δt，设置n个老化温度，第i个老化温度为ti，i＝1，2，3，...，i，...n；设定老化时间间隔δt，老化总时长为m天，则第i个老化温度下的老化时间表示为ti，j，j＝0，δt，2δt，3δt，...，m。
3.如权利要求2所述的一种密闭环境中钯合金氢气传感器计量周期的确定方法，其特征在于：s2步骤中，每个老化温度选择试验样品至少3个；在加速热老化试验开始之前，对用于存放试验样品的试验罐体放置于50℃/50pa真空干燥箱中干燥2h，将试验样品与航空插头相连，然后密封试验罐体，测试不同...
【专利技术属性】
技术研发人员：廖维，何鹏，蔡杰，何斌，胡远首，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院计量测试中心，
类型：发明
国别省市：
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