航天器器件位移损伤失效率测算方法
【专利摘要】本发明涉及宇宙飞行【技术领域】，公开了一种航天器器件位移损伤失效率测算方法，其包括步骤：分别检测各器件样品失效时累积的等效10MeV质子注量，并输入尺度因子计算模块进行计算得到对数正态分布尺度因子数值；将对数正态分布尺度因子数值输入形状因子计算模块进行计算得到对数正态分布形状因子数值；最后，将对数正态分布尺度因子数值、对数正态分布形状因子数值和航天器器件累积的等效10MeV质子注量的预测值输入位移损伤失效率计算模块进行计算，得到位移损伤失效率；依此判断航天器内器件在任务周期内因位移损伤而发生故障的失效率，有助于航天器器件的可靠性分析和优化设计。
【专利说明】航天器器件位移损伤失效率测算方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及宇宙飞行【技术领域】，尤其涉及一种航天器内的航天器器件位移损伤失 效率测算方法。
【背景技术】
[0002] 目前，航天器内的电子系统及其所用器件(特别是航天器器件）在外太空运行时， 长期受到空间粒子辐射，入射的高能粒子与光电器件材料的原子核发生弹性碰撞，晶格原 子在碰撞过程中产生能量，从而离开它正常的点阵位置，成为晶格中的间歇原子，形成结构 损伤，即位移损伤效应。
[0003] 用于评价器件抗空间辐射环境位移损伤效应能力的传统方法是通过位移损伤效 应的试验直接获得器件的抗位移损伤效应水平，再根据各器件样品的失效剂量计算出对数 正态分布尺度因子数值，以此体现和评价器件抗空间辐射环境位移损伤效应能力；但是该 种方法只是考核评价器件的抗位移损伤效应水平，但是没有将其与器件的失效率进行联 系，使用时无法获得器件的实际应用过程中的失效率情况。因此无法对于器件由位移损伤 效应导致的故障失效率进行直接的判断，也不便于进行航天器电子系统的可靠性分析和优 化设计的指导。
【发明内容】
[0004] (一）要解决的技术问题
[0005] 本发明的目的是提供一种航天器器件位移损伤失效率测算方法，以获得器件在任 务末期的环境位移损伤效率。
[0006] (二）技术方案
[0007] 为了解决上述技术问题，本发明提供一种航天器器件位移损伤失效率测算方法， 所述测算方法包括以下步骤：
[0008] S1、准备多份待检测的器件样品，并分别检测各器件样品失效时累积的等效lOMeV 质子注量；
[0009] S2、将各器件样品的等效lOMeV质子注量输入尺度因子计算模块进行计算，并得 到对数正态分布尺度因子数值；
[0010] S3、将对数正态分布尺度因子数值输入形状因子计算模块进行计算，并得到对数 正态分布形状因子数值；
[0011] S4、将对数正态分布尺度因子数值、对数正态分布形状因子数值和航天器器件失 效时累积的等效lOMeV质子注量的预测值输入位移损伤失效率计算模块进行计算，以得到 位移损伤失效率。
[0012] 进一步地，所述航天器器件失效时累积的等效lOMeV质子注量的预测步骤位于所 述步骤S1之前执行，或位于步骤S1至步骤S4之间执行。
[0013] 进一步地，所述步骤S4之后还包括步骤S5 :
[0014] 将位移损伤失效率与参考位移损伤失效率进行比较，以此分析判断航天器器件的 可靠性。
【权利要求】
1. 一种航天器器件位移损伤失效率测算方法，其特征在于，所述测算方法包括以下步 骤： 51、 准备多份待检测的器件样品，并分别检测各器件样品失效时累积的等效lOMeV质 子注量； 52、 将各器件样品的等效lOMeV质子注量输入尺度因子计算模块进行计算，并得到对 数正态分布尺度因子数值； 53、 将对数正态分布尺度因子数值输入形状因子计算模块进行计算，并得到对数正态 分布形状因子数值； 54、 将对数正态分布尺度因子数值、对数正态分布形状因子数值和航天器器件失效时 累积的等效lOMeV质子注量的预测值输入位移损伤失效率计算模块进行计算，以得到位移 损伤失效率。
2. 根据权利要求1所述的航天器器件位移损伤失效率测算方法，其特征在于，所述航 天器器件失效时累积的等效lOMeV质子注量的预测步骤位于所述步骤S1之前执行，或位于 步骤S1至步骤S4之间执行。
3. 根据权利要求1所述的航天器器件位移损伤失效率测算方法，其特征在于，所述步 骤S4之后还包括步骤S5 : 将位移损伤失效率与参考位移损伤失效率进行比较，以此分析判断航天器器件的可靠 性。
4. 根据权利要求3所述的航天器器件位移损伤失效率测算方法，其特征在于，所述尺 度因子计算模块内设置有基于以下数学公式建立的数学计算模型：
其中：μ为对数正态分布尺度因子； η为器件样品数量； Rhim为第i个器件样品的等效lOMeV质子注量，单位：n/cm2。
5. 根据权利要求4所述的航天器器件位移损伤失效率测算方法，其特征在于，所述形 状因子计算模块内设置有基于以下数学公式建立的数学计算模型：
其中：σ为对数正态分布形状因子。
6. 根据权利要求5所述的航天器器件位移损伤失效率测算方法，其特征在于，所述位 移损伤失效率计算模块内设置有基于以下数学公式建立的数学计算模型：
其中： λ DD为位移损伤任务周期内等效失效率，单位：h 1 ; T为航天器任务周期，单位：h; Rspec;DD为航天器器件累积的等效lOMeV质子注量，单位：n/cm2 ; Φ为标准正态分布的分布函数。
7. 根据权利要求6所述的航天器器件位移损伤失效率测算方法，其特征在于，所述步 骤S1中还包括以下步骤： 通过模拟辐射源对各器件样品依次进行辐射，同时在辐射过程中实时监测并记录器件 样品的等效lOMeV质子注量，直至器件样品失效； 在注量测定仪器实时监测过程中若器件样品发生跳变，则注量测定仪器记录器件样品 跳变点的辐照时间，并计算出器件样品在跳变点时的等效lOMeV质子注量。
8. 如权利要求7所述的航天器器件位移损伤失效率测算方法，其特征在于，在所述器 件样品受辐射过程中，器件样品的等效lOMeV质子注量是通过测定与器件样品同时受辐射 的快中子活化箔中感生的放射总量获得。
9. 根据权利要求1-8任一项所述的航天器器件位移损伤失效率测算方法，其特征在 于，航天器器件累积的等效lOMeV质子注量的预测步骤为： 根据航天器的运行参数建立航天器空间环境模型； 利用航天器空间环境模型诱发模拟航天器器件发生位移损伤效应； 并计算出所述模拟航天器器件失效时所累积的等效lOMeV质子注量。
10. 如权利要求9所述的航天器器件位移损伤失效率测算方法，其特征在于，所述航天 器器件累积的等效lOMeV质子注量的预测步骤还包括：建立航天器器件等效lOMeV质子注 量与屏蔽厚度之间的关系模型。
【文档编号】G06F19/00GK104143037SQ201310172922
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2013年5月10日 优先权日:2013年5月10日
【发明者】王群勇 申请人:北京圣涛平试验工程技术研究院有限责任公司