本发明属于寿命预估,具体涉及一种卫星高压电子组件寿命模型获取方法。
背景技术:
1、目前,研究绝缘材料的老化寿命模型主要有唯象模型和物理模型。唯象模型是基于对寿命试验结果的现象观察,根据试验结果进行曲线拟合得出寿命模型。物理模型是研究材料的老化机理,分析试验材料的化学物理特征,把模型参数与热力学量及材料的微观结构特征联系起来,根据材料的物理化学性质以及局部放电、空间电荷、热电子等对绝缘材料的破坏机理进行分析,再通过试验验证,构建出绝缘材料的老化寿命模型。
2、唯象模型可以用来描述绝缘材料在单应力或多应力作用下表现出来的可分为阈值与非阈值模型的老化现象。对应于这两种老化现象提出的绝缘材料老化模型分别称为曲线模型和直线模型。在双对数或半对数的坐标图上呈现为一条直线,这种模型称为直线模型或非阈值模型,具体可分为单因子模型和多因子老化模型。
3、目前电子类产品的绝缘材料寿命周期常通过构建寿命模型进行评估,其中反幂模型作为绝缘材料较常采用的一种寿命模型,是电子类产品相关试验中参数制定的重要依据,反幂模型如下所示:
4、t=ce-n
5、式中:t为试样的失效时间或失效次数(在给定的概率下),c为表征材料绝缘失效所需的累积电损伤量的常数,n为电压耐受指数,也称为电寿命指数。绝缘材料反幂模型两个参数c和n都是反应绝缘材料寿命特性的重要参数,会受到环境及材料自身特性等因素的影响。e
6、现有研究中通常采用步进应力试验进行电子产品绝缘寿命研究,据统计大部分电子产品依据工程经验选择步进应力(寿命)试验参数,其参数设置过于主观,导致试验结果存在较大差异。
技术实现思路
1、有鉴于此,本发明提供一种卫星高压电子组件寿命模型获取方法,该方法能够获得卫星高压电子组件的绝缘性能寿命。
2、实现本发明的技术方案如下:
3、一种卫星高压电子组件寿命模型获取方法,具体过程为:
4、设定实验条件:在真空和温度恒定条件下进行不同电应力下的高加速寿命试验,并确定每一施加的工作电压所对应的试验时间;
5、试验试样制备:试样按照模拟实际绝缘结构制作,在试验前进行高温烘干;
6、试验方案:包括冷热交变循环试验、电加速老化试验及非破坏性性能参量检测;
7、所述冷热交变循环试验:进行多次的真空冷热交变循环试验,每个循环周期t小时,在低温和高温下各持续t/4小时,两个温度转换时间为t/4小时;
8、所述电加速老化试验:在设定的真空环境和温度下,依次进行不同工作电压的电加速老化试验,每一工作电压下的电加速老化时间分别不低于其对应的设定时间;
9、所述非破坏性性能参量检测为:在电老化加速试验前后及老化进行过程中测量试品的介电性能,当诊断测试判定为该试验件失效,则停止进行老化试验;
10、模型拟合:基于非破坏性性能参量检测所获得的性能参数,拟合耐受电压倍数与寿命之间的关系曲线,获得拟合系数,基于所述拟合系数获得卫星高压电子组件寿命模型。
11、进一步地,本发明所述拟合耐受电压倍数与寿命之间的关系曲线,获得拟合系数为:
12、
13、其中,l为高压电子组件预期寿命;为电压加速倍数;n与k为待拟合系数。
14、进一步地,本发明所述在执行试验方前,对所选取的试验进行烘干的温度为80℃,时间不少于6小时。
15、进一步地,本发明所述设定实验条件中,选取三个电压水平,即分别对试样施加3.0倍、2.5倍以及2.1倍的工作电压,施加3.0倍、2.5倍以及2.1倍的工作电压的试验时间分别不小于100h、600h和2400h;对于3.0倍/100h加速老化试验,只需要在老化前和老化100h结束后分别进行老化特征参数的测量;对于2.5倍/600h加速老化试验,设计每300h对老化特征参数进行一次测量;对于2.1倍/2400h加速老化试验,设计每1200h进行一次老化特征参数的测量;在参数测试过程中,当根据测量结果判定试验件已失效,则结束该试验件的试验。
16、进一步地,本发明试验方案中还包括破坏性性能参量检测,所述破坏性性能参量检测为:针对完成设定时间的加速老化试验,且还未失效的试验件,进行剩余击穿电压的测量,并将此剩余击穿电压与各未老化对比试样的击穿电压进行对比分析。
17、进一步地,本发明所述真空和温度恒定条件为:试验环境恒定温度为70℃;高加速寿命试验和诊断测试在真空环境中进行,试验箱的空气压力不大于5×10-3pa。
18、有益效果
19、由于反幂模型中的两个参数需要结合工程经验提出,参数设置过于主观,而卫星高压电子组件的样本量少,缺少相关试验数据,导致对卫星高压电子组件的绝缘寿命评估结果存在差异。本发明结合卫星高压电子组件在轨的实际应用情况,对卫星高压电子组件的绝缘防护工艺开展分析,施加电应力开展加速寿命试验,根据试验结果,对卫星高压电子组件的绝缘防护工艺开展分析,通过试验所施加电压与实际工作电压之比,得出卫星高压电子组件绝缘系统的耐受电压倍数(u/un)与老化时间t(h)的关系,既可以判断所施加电压下卫星高压电子组件的绝缘性能寿命,又为后续卫星高压电子组件绝缘寿命的评价提供方法支撑。
1.一种卫星高压电子组件寿命模型计算方法,其特征在于,具体过程为:
2.根据权利要求1所述卫星高压电子组件寿命模型计算方法,其特征在于,所述拟合耐受电压倍数与寿命之间的关系曲线,获得拟合系数为:
3.根据权利要求1所述卫星高压电子组件寿命模型计算方法,其特征在于,所述在执行试验方前,对所选取的试验进行烘干的温度为80℃,时间不少于6小时。
4.根据权利要求2所述卫星高压电子组件寿命模型计算方法,其特征在于,所述设定实验条件中,选取三个电压水平,即分别对试样施加3.0倍、2.5倍以及2.1倍的工作电压,施加3.0倍、2.5倍以及2.1倍的工作电压的试验时间分别不小于100h、600h和2400h;对于3.0倍/100h加速老化试验,只需要在老化前和老化100h结束后分别进行老化特征参数的测量;对于2.5倍/600h加速老化试验,设计每300h对老化特征参数进行一次测量;对于2.1倍/2400h加速老化试验,设计每1200h进行一次老化特征参数的测量;在参数测试过程中,当根据测量结果判定试验件已失效,则结束该试验件的试验。
5.根据权利要求1所述卫星高压电子组件寿命模型计算方法,其特征在于,试验方案中还包括破坏性性能参量检测,所述破坏性性能参量检测为:针对完成设定时间的加速老化试验,且还未失效的试验件,进行剩余击穿电压的测量,并将此剩余击穿电压与各未老化对比试样的击穿电压进行对比分析。
6.根据权利要求1所述卫星高压电子组件寿命模型计算方法,其特征在于,所述真空和温度恒定条件为:试验环境恒定温度为70℃;高加速寿命试验和诊断测试在真空环境中进行,试验箱的空气压力不大于5×10-3pa。