通过温湿度、电应力加速退化试验获得雷达寿命的方法
【专利摘要】本发明涉及一种通过温湿度、电应力加速退化试验获得雷达寿命的方法，步骤包括：（一）试验样品选取；（二）试验样品试验：将选取的试验样品进行试验；（三）试验后对试验样品的处理：试验完成后，通过信号检测选取试验样品的各项数据进行检测；（四）获得雷达的平均使用寿命：通过步骤（三）中测得的各项数据判定雷达线路板在不同环境中的寿命。本发明结构简单、成本低、精度高。本发明适用于对各种雷达线路板进行寿命检测。
【专利说明】通过温湿度、电应力加速退化试验获得雷达寿命的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种获取雷达线路板寿命的方法，具体涉及一种通过温湿度、电应力加速退化试验获得雷达寿命的方法。
技术背景
[0002]近年来，随着科技的不断发展，各个国家对作为国家保护盾的国防武装也越来也重视。而由于现在的国防设备很多以雷达装备作为武器装备系统的主要设备，因此雷达装备性能直接决定国防力量的强弱。
[0003]由于雷达装备应用领域的特殊性，因此国防需要雷达装备在使用时能够满足使用要求，达到使用的精度，而现在的环境复杂，雷达装备的线路板受到外界环境的影响，进而影响雷达装备的平均使用寿命，如果环境及其恶劣，雷达装备会极快失效，对国防造成不可估量的影响。
[0004]基于上述的原因，要保证国防力量不受影响，就需要工作人员了解雷达装备线路板在所处环境中的失效规律，尽量延长雷达装备的平均使用寿命，为国防提供良好的后援支持。
[0005]现有技术中对雷达装备寿命的检测手段比较缺乏，无法提供雷达装备在不同温湿度，以及不同电应力冲击条件下的失效规律，因此不能够分析出雷达装备在不同环境下的平均使用寿命，工作人员也无法获知所雷达装备是否到达平均使用寿命，因此不能有效地进行预防性维修，影响其作战效能的发挥，加大了维修成本和时间，严重削弱我国的国防力量。
【发明内容】
[0006]本发明的目的，是提供一种通过温湿度、电应力加速退化试验获得雷达寿命的方法，能够获知不同温湿度及不同电应力条件下雷达线路板的平均使用寿命，进而可以为工作人员提供不同环境下雷达线路板的失效规律，同时可以为工作人员提供良好的雷达线路板使用环境，尽量延长雷达线路板的平均使用寿命。
[0007]为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是:
一种通过温湿度、电应力加速退化试验获得雷达寿命的方法，它包括以下步骤:
(一)试验样品选取；
(二)试验样品试验:将选取的试验样品进行试验，在试验期间每隔相同的时间对各个样品的各项数据进行采集，直至试验结束；
(三)获得雷达的寿命:通过步骤(二)中测得的各项数据判定雷达线路板在不同温湿度及电应力下的平均使用寿命。
[0008]作为对步骤(二)的限定:所述步骤(二)中对试验样品进行试验的步骤包括:
I)选定影响试验样品寿命的因素:选定温度、湿度，以及电应力作为影响试验样品的试验因素； 2)确定加速退化试验的试验剖面:选定两组试验剖面，其中温度、湿度的组合为一组试验剖面，电应力为单独一组试验剖面，并且试验时两组试验剖面共同作用于试验样品上；
3)确定试验方案:包括试验样本量的大小、试验截止时间，以及检测频率的确定；
4)开始试验，试验中定期采集各个线路板输出的波形参数，直至时间到达停止试验。
[0009]作为对步骤2)的限定:所述步骤2)中对温湿度的试验剖面的确定均采用正交试验，包括以下步骤:
(al)确定试验的最高温度与最低温度，以及最高湿度与最低湿度；
(a2)选取若干个最高温度与最低温度之间的温度值，以及若干个最高湿度与最低湿度之间的湿度值；
(a3)根据步骤(al)和(a2)选取的数值制作温度与湿度的正交搭配表。
[0010]作为对步骤(a2)的限定:所述步骤(a2)中对最高温度与最低温度之间的温度值的确定采用等间隔取值法。
[0011]作为对步骤2)的另一种限定:所述步骤2)中电应力的试验剖面的选择包括: (bl)高压电应力试验；
(b2)电源通断循环冲击应力试验；
(b3)纹波电压冲击试验。
[0012]作为对步骤3)的限定:所述步骤3)中试验用的样本数量的选择为:试验样品的体积占试验箱体实际工作内容积的五分之一；试验时间通过定时结尾法确定；试验中对试验样品输出波形的检测频率确定为每隔24小时进行一次检测。
[0013]作为对步骤(三)的限定:所述步骤(三)中测得的数据包括:试验样品输出波形的幅度特征量。
[0014]本发明由于采用以上技术方案，可以达到如下的技术效果:
(1)本发明通过对多组雷达的线路板进行不同温湿度及电应力条件下的试验，然后试验完成后通过对线路板检测点的输出波形的幅度特征量进行峰峰值检测，并计算，得到不同环境下雷达线路板的失效规律，进而得到不同温湿度及电应力条件下雷达线路板的平均使用寿命，试验步骤简单得到的数据较为精确；
(2)本发明对试验样品进行温湿度试验剖面和电应力试验剖面的综合试验，且设置了多组试验，保证试验的精准性；
(3)试验中采用定时结尾法进行加速寿命试验，得到试验样品的失效时间，令试验得到的数据相对准确的同时能够节省试验花费的成本。
[0015]综上所述，本发明结构简单、成本低、精度高。本发明适用于对任何雷达线路板在不同的温湿度及电应力条件下进行寿命检测。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本发明实施例的流程框图；
图2是本发明实施例中试验样品的电路原理图；
图3是电应力试验中利用电感实现交流叠加的网络拓扑图；
图4是本发明实施例电应力试验中利用脉冲变压器实现交流脉冲和直流电压叠加的网络拓扑图； 图5是本发明实施例中试验样品输出幅度特征量随时间变化的趋势的曲线图；
图6是本发明实施例中样品输出频率特征量随时间变化的趋势的曲线图；
图7是本发明实施例中样品输出相位特征量随时间变化趋势的曲线图；
图8是本发明实施例中样品输出直流分量随时间变化趋势的曲线图。
【具体实施方式】
[0017]实施例一种通过温湿度、电应力加速退化试验获得雷达寿命的方法
本实施例提供的一种通过温湿度、电应力加速退化试验获得雷达寿命的方法如图1所示，包括以下步骤:
(一)试验样品选取。
[0018]本实施例中以某型号的雷达装备20Kz的信号发生器为试验对象，所有的试验样品均是通过仿制电路板获得，在仿制过程中要保证仿制的电路板与原板的失效规律保持一致，即按照原来电路板的设计布局进行设计，确保仿制板与原板在功能、外观、设计布局上完全保持一致，具体其如图2所示，包括:三个运算放大器和四个三极管，其中第一运算放大器Ul的同相输入端用于与外界的地相连接，同时还通过第一电容器Cl用于与外界的+12V电源相连接；反向输入端通过第一电阻R1、第二电容器C2、第二电阻R2的串联电路连接第三运算放大器U3的同相输入端，同时还通过第四电容器C4连接自身的V+管脚；输出端通过第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6接地，同时还通过第七电阻R7与第三电容器C3的并联电路连接自身的反相输入端，并且通过第三电阻R3与第一稳压二极管DW1、第二稳压二极管DW2的串联电路接地。
[0019]所述第二运算放大器U2的同相输入端通过第八电阻R8用于与外界地相连接；反向输入端通过分别第九电阻R9与第五电容器C5、第六电容器C6的并联电路构成的串联电路连接自身的输出端，同时还通过第七电容器C7与第一二极管Dl的串联电路连接自身的第八管脚；输出端通过第二电容器C2与第二电阻R2的串联电路连接第三运算放大器U3的同相输入端。
[0020]所述第三运算放大器U3的反相输入端连接自身的输出端，输出端通过第十电阻RlO用于与外界的地相连接，同时还通过第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第八电容器CS、第十四电阻R14的串联电路用于与外界的+12V电源相连接。
[0021]所述第一三极管Ql的基极通过第十四电阻R14用于与外界+12V电源相连接，同时还通过第九电容器C9与第十五电阻R15的并联电路用于与外界-12V电源相连接；集电极用于与外界+12V电源相连接，发射极通过第十六电阻R16用于与外界-12V电源相连接。
[0022]所述第二三极管Q2的基极通过第十七电阻R17用于与外界+12V电源相连接，同时还通过第十八电阻R18用于与外界-12V电源相连接；集电极通过第十九电阻R19用于与外界+12V电源相连接；发射极连接第二十电阻R20，然后通过第二十一电阻R21与第十电容器ClO的并联电路用于与外界-12V电源相连接。
[0023]所述第三三极管Q3的基极通过第十一电容器Cll连接第二三极管Q2的基极；集电极通过第二十二电阻R22用于与外界的+48V电源相连接，同时还通过第十二电容器C12接地；发射极连接第四三极管Q4的基极。
[0024]所述第四三极管Q4的集电极连接第三三极管Q3的集电极；发射极通过第二十三电阻R23与第二十四电阻R24构成的并联电路用于与外界+12V电源相连接，同时还通过第十三电容器C13用于分别作为本电路正弦解调基带的输出端，以及旋变激励20Hz的输出端。
[0025](二)试验样品试验:将选取的试验样品进行试验，其步骤包括:
I)选定影响试验样品寿命的因素:选定温度、湿度，以及电应力作为影响试验样品的试验因素。
[0026]由于雷达线路板性能退化主要受环境应力与电应力等因素的影响，其中环境应力主要有温度、湿度、振动等，而现有的资料表明，环境应力对产品失效影响的比例分别为温度41%，振动29%，湿度18%，沙尘6%，低气压4%，盐雾2%。可见，温度、湿度、振动引发的失效占所有环境应力的88%，且温度应力是引起产品失效的最主要因素，因此本实施例选取温度和湿度作为主要的环境加速应力；同时考虑电应力冲击对装备使用过程中性能退化的影响，因此本实施例还选择了电应力来研究。
[0027]2)确定加速退化试验的试验剖面:选定两组试验剖面，其中温度、湿度的组合为一组试验剖面，电应力为另一组试验剖面，在试验进行时，将两组试验剖面同时加设在试验样品上。其包括以下步骤:
(al)确定试验的最高温度与最低温度，以及最高湿度与最低湿度。
[0028]由于最低应力标准与最高应力标准的设置影响试验的时间和试验成本，因此综合权衡考虑，结合样品前期的摸底试验、环境试验、可靠性强化试验，以及相似产品的信息设置来确定，保证最高应力水平不超过改变失效机理的极限应力的80%。本实施例所选取的线路板的最高使用温度为65°C，为保证失效机理不变，同时保证试验结果的准确性，本实施例的最低温度应力选为80°C，最高温度应力选择为110°C。而我国全国范围内的相对湿度变化较大，因此，在此选择极干燥的25%为最低湿度应力，极湿润的85%作为对高湿度应力。
[0029](a2)选取若干个最高温度与最低温度之间的温度值，以及若干个最高湿度与最低湿度之间的湿度值:
为了试验的相对准确，应力水平数不少于4，因此在最高温度应力与最低温度应力之间应再选取至少两个应力值，同理，在最高湿度应力与最低湿度应力之间也应再选取至少两个应力值，随着所选取应力水平数的增加，试验的成本也不断增加，因此，综合多方面原因，本实施例中温度值的选择按照等间隔选取法，分别再选择90°C和100°C ;而湿度值的选择采用倒数间隔选取法再选取两个湿度值，分别为55%与65%。
[0030](a3)根据步骤(al)和(a2)选取的数值制作温度与湿度的正交搭配表:
本实施例中选择的温度值由高到低分别定义为T2、T3、T4,而选择的湿度值由高到低分别定义为H1、H2、H3、H4，将这八个数值做成的正交表如下述表I所示:
表I
【权利要求】
1.一种通过温湿度、电应力加速退化试验获得雷达寿命的方法，其特征在于，它包括以下步骤: (一)试验样品选取； (二)试验样品试验:将选取的试验样品进行试验，在试验期间每隔相同的时间对各个样品的各项数据进行采集，直至试验结束； (三)获得雷达的寿命:通过步骤(二)中测得的各项数据判定雷达线路板在不同温湿度及电应力下的平均使用寿命。
2.根据权利要求1所述的通过温湿度、电应力加速退化试验获得雷达寿命的方法，其特征在于:所述步骤(二)中对试验样品进行试验的步骤包括: 1)选定影响试验样品寿命的因素:选定温度、湿度，以及电应力作为影响试验样品的试验因素； 2)确定加速退化试验的试验剖面:选定两组试验剖面，其中温度、湿度的组合为一组试验剖面，电应力为单独一组试验剖面，并且试验时两组试验剖面共同作用于试验样品上； 3)确定试验方案:包括试验样本量的大小、试验截止时间，以及检测频率的确定； 4)开始试验，试验中定期采集各个线路板输出的波形参数，直至时间到达停止试验。
3.根据权利要求2所述的通过温湿度、电应力加速退化试验获得雷达寿命的方法，其特征在于:所述步骤2)中对温湿度的试验剖面的确定均采用正交试验，包括以下步骤: (al)确定试验的最高温度与最低温度，以及最高湿度与最低湿度； (a2)选取若干个最高温度与最低温度之间的温度值，以及若干个最高湿度与最低湿度之间的湿度值； (a3)根据步骤(al)和(a2)选取的数值制作温度与湿度的正交搭配表。
4.根据权利要求3所述的通过温湿度、电应力加速退化试验获得雷达寿命的方法，其特征在于:所述步骤(a2)中对最高温度与最低温度之间的温度值的确定采用等间隔取值法。
5.根据权利要求2至4中任意一项所述的通过温湿度、电应力加速退化试验获得雷达寿命的方法，其特征在于:所述步骤2)中电应力的试验剖面的选择包括: (bl)高压电应力试验； (b2)电源通断循环冲击应力试验； (b3)纹波电压冲击试验。
6.根据权利要求2至4中任意一项所述的通过温湿度、电应力加速退化试验获得雷达寿命的方法，其特征在于: 所述步骤3)中试验用的样本数量的选择为:试验样品的体积占试验箱体实际工作内容积的五分之一； 试验时间通过定时结尾法确定； 试验中对试验样品输出波形的检测频率确定为每隔24小时进行一次检测。
7.根据权利要求5所述的通过温湿度、电应力加速退化试验获得雷达寿命的方法，其特征在于: 所述步骤3)中试验用的样本数量的选择为: 试验样品的体积占试验箱体实际工作内容积的五分之一；试验时间通过定时结尾法确定；试验中对试验样品输出波形的检测频率确定为每隔24小时进行一次检测。
8.根据权利要求1、2、3、4、7中任意一项所述的通过温湿度、电应力加速退化试验获得雷达寿命的方法，其特征在于:所述步骤(三)中测得的数据包括:试验样品输出波形的幅度特征量。
9.根据权利要求5所述的通过温湿度、电应力加速退化试验获得雷达寿命的方法，其特征在于:所述步骤(三)中测得的数据包括:试验样品输出波形的幅度特征量。
10.根据权利要求6所述的通过温湿度、电应力加速退化试验获得雷达寿命的方法，其特征在于:所述步骤3)中试验用的样本数量的选择为:所述步骤(三)中测得的数据包括:试验样品输出波形的幅度特征量。`
【文档编号】G01R31/12GK103616326SQ201310664118
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年12月10日 优先权日:2013年12月10日
【发明者】蔡金燕, 韩春辉, 张芳, 吕萌, 张国龙 申请人:中国人民解放军军械工程学院