基于Wiener過程的繼電器可靠性評估方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及基于Wiener過程的繼電器可靠性評估方法，屬于繼電器的可靠性評 估技術領域。
【背景技術】
[0002] 繼電器作為完成電路切換、控制與保護功能的關鍵元器件，廣泛應用于航空、航天 及國防武器裝備系統中。繼電器能否正常、可靠工作，在很多情況下能決定整個系統或型號 的成敗。因此，繼電器的可靠性評估的研宄非常必要和緊迫。
[0003] 傳統的可靠性評估方法主要基于產品的壽命數據進行，指定產品在整個壽命周期 內服從指數分布，采用查表的方式，將定時截尾壽命試驗結束時的失效樣品數與國軍標允 許失效數對比，完成失效率等級的鑒定、升級和維持。為了得到足夠的壽命數據信息，需要 進行大量的壽命試驗。然而，隨著技術、加工工藝等的不斷發展，航天繼電器的壽命不斷增 長，這導致試驗結束時常出現"零失效"的情況。加之航天繼電器往往批量較小，即使在加 速壽命試驗條件下，也很難收集到足夠的壽命信息。可見，采用傳統方法進行航天繼電器可 靠性評估已面臨現實的一些問題和困難。
【發明內容】
[0004] 本發明是為了解決傳統基于失效統計的可靠性評估方法對繼電器壽命的評估可 靠性差，精度低，并且不能獲得長壽命繼電器的壽命數據的問題。現提供繼電器壽命試驗裝 置及采用該裝置實現的基于Wiener過程的繼電器可靠性評估方法。
[0005] 基于Wiener過程的繼電器可靠性評估方法，該方法是基于下列裝置實現的，所述 裝置包括受試繼電器、開關K1、開關K2、開關K3、負載電源、可調電阻R1、可調電阻R2、線圈 電源、線圈電流采樣電阻R3、電阻R4、傳統檢測電路、觸點電流采樣電阻R5和信號調理及采 樣電路，
[0006] 傳統檢測電路包括一號電壓比較器、二號電壓比較器、一號狀態鎖存器和二號狀 態鎖存器，
[0007] 受試繼電器包括線圈、靜合觸點、動合觸點和動觸點，
[0008] 所述負載電源的正極連接開關Kl的一端，開關Kl的另一端同時連接可調電阻Rl 的一端和可調電阻R2的一端，可調電阻Rl的另一端同時連接靜合觸點、一號電壓比較器的 靜合觸點觸點電壓信號輸入端和信號調理及采樣電路的靜合觸點觸點電壓信號輸入端，可 調電阻R2的另一端同時連接動合觸點、二號電壓比較器的靜合觸點觸點電壓信號輸入端 和信號調理及采樣電路的動合觸點觸點電壓信號輸入端，
[0009] 一號電壓比較器的靜合觸點觸點電壓信號輸出端連接一號狀態鎖存器的靜合觸 點觸點電壓信號輸入端，二號電壓比較器的靜合觸點觸點電壓信號輸出端連接二號狀態鎖 存器的靜合觸點觸點電壓信號輸入端，
[0010] 動觸點同時連接信號調理及采樣電路的觸點電壓信號輸入端和觸點電流采樣電 阻R5的一端，觸點電流采樣電阻R5的另一端連接電源地，
[0011] 線圈的一端連接開關K2的一端，開關K2的另一端連接線圈電源的正極，線圈電源 的負極同時連接線圈電流采樣電阻R3的一端、電阻R4的一端和電源地，線圈電流采樣電阻 R3的另一端連接開關K3的靜合觸點al，開關K3的動觸點a3同時連接線圈的另一端和信 號調理及采樣電路的線圈電流信號輸入端，電阻R4的另一端連接開關K3的動合觸點a2,根 據上述裝置的基于Wiener過程的繼電器可靠性評估方法為：
[0012] 步驟一、在繼電器的時間參數吸合時間、釋放時間、超程時間、彈跳時間、燃弧時間 中，選取超程時間作為繼電器評估的退化參量，根據超程時間隨繼電器壽命試驗的變化趨 勢，確定失效閾值為1 = 100 μ S，
[0013] 步驟二、采用信號調理及采集電路，對繼電器的線圈電流信號、觸點電流信號、觸 點電壓限號、觸點壓降信號同時在線采集，進行定時截尾壽命試驗，截尾時間10萬次，獲得 試驗過程中的退化參數信息，
[0014] 步驟三、從失效物理的角度判斷繼電器的退化參數是否符合Wiener過程的參數 變化規律，如果是，則執行步驟四，如果否，則結束，
[0015] 步驟四、應用隨機過程理論，分別建立繼電器退化失效的失效概率函數、失效概率 密度函數和可靠度函數的模型，
[0016] 步驟五、使用極大似然估計的方法對步驟四中模型的未知參數進行估計，獲得未 知參數的似然估計值，完成繼電器評估的建模過程，
[0017] 步驟六、利用步驟五所得模型、步驟二所得的退化參數和步驟一所得的失效閾值 實現對繼電器壽命的評估。
[0018] 本發明的有益效果為：本發明首先確定繼電器的退化參量及其失效閾值；再利用 改進的繼電器壽命試驗裝置中信號調理及采集電路對觸點電壓信號、觸點電流信號、線圈 電流信號和動合觸點觸點電壓和動觸點觸電電壓組成的觸點壓降信號同時在線采集繼電 器退化數據；建立了失效概率、失效概率密度以及可靠度的退化模型；利用極大似然估計 的方法估計模型參數，完成繼電器的可靠性建模；最后，利用所得模型及退化數據獲得繼電 器進行可靠性評估結果。它從繼電器的失效機理出發，利用退化數據而不是壽命數據進行 可靠性評估，大大減少了壽命試驗的樣本量與任務量。應用Wiener過程建模，簡單可靠，可 以有效消除初始測量誤差，提尚評估精度。評估精度可達95%。
【附圖說明】
[0019] 圖1為【具體實施方式】二所述的基于Wiener過程的繼電器可靠性評估方法的流程 圖，
[0020] 圖2為【具體實施方式】一所述的繼電器壽命試驗裝置的電路示意圖，
[0021] 圖3為極大似然參數估計流程圖，
[0022] 圖4為超程時間累積損傷量變化趨勢曲線圖；
[0023] 圖5為繼電器失效概率曲線圖；
[0024] 圖6為繼電器失效概率密度曲線圖；
[0025] 圖7為可靠度評估結果對比圖，圖中，曲線11表示Wiener評估，曲線12表示真實 可靠度，曲線12中*表示壽命點。
【具體實施方式】
【具體實施方式】 [0026] 一：參照圖1、圖2和圖4具體說明本實施方式，本實施方式所述的 基于Wiener過程的繼電器可靠性評估方法，該方法是基于下列裝置實現的，所述裝置包括 受試繼電器3、開關Kl、開關K2、開關K3、負載電源1、可調電阻Rl、可調電阻R2、線圈電源 2、線圈電流采樣電阻R3、電阻R4、傳統檢測電路4、觸點電流采樣電阻R5和信號調理及采樣 電路5，
[0027] 傳統檢測電路4包括一號電壓比較器4-1、二號電壓比較器4-2、一號狀態鎖存器 4-3和二號狀態鎖存器4-4，
[0028] 受試繼電器3包括線圈6、靜合觸點3-1、動合觸點3-2和動觸點3-3，
[0029] 所述負載電源1的正極連接開關Kl的一端，開關Kl的另一端同時連接可調電阻 Rl的一端和可調電阻R2的一端，可調電阻Rl的另一端同時連接靜合觸點3-1、一號電壓比 較器4-1的靜合觸點觸點電壓信號輸入端和信號調理及采樣電路5的靜合觸點3-1觸點電 壓信號輸入端，可調電阻R2的另一端同時連接動合觸點3-2、二號電壓比較器4-2的靜合觸 點觸點電壓信號輸入端和信號調理及米樣電路5的動合觸點觸點電壓信號輸入端，
[0030] 一號電壓比較器4-1的靜合觸點觸點電壓信號輸出端連接一號狀態鎖存器4-3的 靜合觸點觸點電壓信號輸入端，二號電壓比較器4-2的靜合觸點觸點電壓信號輸出端連接 二號狀態鎖存器4-4的靜合觸點觸點電壓信號輸入端，
[0031] 動觸點3-3同時連接信號調理及采樣電路5的觸點電壓信號輸入端和觸點電流采 樣電阻R5的一端，觸點電流采樣電阻R5的另一端連接電源地，
[0032] 線圈6的一端連接開關K2的一端，開關K2的另一端連接線圈電源2的正極，線圈 電源2的負極同時連接線圈電流采樣電阻R3的一端、電阻R4的一端和電源地，線圈電流采 樣電阻R3的另一端連接開關K3的靜合觸點al，開關K3的動觸點a3同時連接線圈6的另 一端和信號調理及采樣電路5的線圈電流信號輸入端，電阻R4的另一端連接開關K3的動 合觸點a2,根據上述裝置的基于Wiener過程的繼電器可靠性評估方法為：
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