基于故障物理的电子单元故障预测方法研究-论文.pdf

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1、·12O·《测控技术}2014年第33卷第9期基于故障物理的电子单元故障预测方法研究蒋觉义，李瑶，曾照洋(中国航空综合技术研究所，北京100028)摘要：介绍了基于故障物理(POF，physicoffailure)的故障预测方法基本原理和实现流程，分析了故障物理技术各步骤中所用到的方法和实现手段。根据POF框架，搭建了基于POF的预测系统，对某电源监测单元进行实时故障预测。实验结果表明了该方法的有效性，可应用于实际工程和型号研制中。关键词：故障物理；故障预测；剩余寿命中图分类号：N945文献标识码：A文章编号：1000—8829(

2、2014)09-0120-05ResearchonFailurePredictionforElectricalUnitBasedonPhysicofFailureJIANGJue—yi，LIFan，ZENGZhao—yang(ChinaAero—PloytechnologyEstablishment，Beijing100028，China)Abstract：Thebasicprinciplesandimplementationprocessesofprognosticsbasedonphysicoffailure(POF)arei

3、ntroduced，themethodandimplementationmeansofstepsinPOFtechnologyareanalyzed．AccordingtothePOFframework，aprognosticssystemisbuiltforthereal-timefaultpredictionofcertainpowermonitoringunit．Experimentalresultsshowthatthemethodiseffective，andcanbeappliedtopracticalengineer

4、ingandmodeldevelopment．Keywords：physicoffailure；faultprognostics；remaininglife故障预测与健康管理(PHM，prognosticsandhealth系统中。国内故障预测技术的研究起步较晚，在现役management)技术可以有效地提高装备的安全性和任机型中还没有得到成功的应用，对基于故障物理的预务成功性，成为提高保障效能、降低保障费用的重要手测技术的研究机构较少，成为近来各研究单位重点研段。故障预测作为PHM的核心技术和主要内容之一，究的热点问题。成为PH

5、M研究的重点和难点。复杂的电子系统是由本文在分析基于故障物理的故障预测方法的基础具备各种功能的电子单元组成，电子单元具有复杂度上，搭建了对某电源监测单元的实时故障预测系统，并高、失效模式多样、寿命曲线确定困难等特点，而系统将预测结果与加速退化实验结果进行比较，从而对预中任何一个元器件的故障都可能导致部分功能失效或整测系统的预测效果进行验证。个系统失灵，研究电子单元的故障预测具有重要意义。1基于POF预测的基本原理目前对电子产品的故障预测方法很多，主要可分为基于保险和预警装置的方法、基于模型的方法和基基于故障物理的故障预测是通过对产

6、品特性分析于故障预兆监控和推理的方法三类。基于故障物理的找出在某一使用环境条件下产品潜在失效模式和失效方法是基于模型方法的一种，在1985年由美国马里兰机理以确定损伤模型和监测参数，布置合理的传感器大学提出。国外参与故障预测技术研发的单位非常广对关键参数进行采集，通过利用损伤模型和损伤累计泛，对基于POF的故障预测作了大量研究，并已将故模型评估电子产品的残余寿命。障物理技术作为PHM研发及应用中核心技术之一，并故障预测方案分为机上部分和机下部分，机上部应用于美国海军的电源系统和雷达系统，JSF的PHM分主要负责数据的采集和存储，机

7、下部分是以历程数据为输入，采用故障物理分析方法进行产品故障模式收稿日期：2012—09—13预测，如图1所示。基金项目：科技部国际科技合作与交流重大专~(2010BFB100"／0)故障物理技术主要分为了6个步骤：作者简介：蒋觉叉(1987一)，男，江西余干人，硕士，主要研究方①选择并布置合理的传感器对所有器件或关键向为故障诊断、测试性设计技术。器件微环境参数(振动和温度)进行监测。基于故障物理的电子单元故障预测方法研究·121·进行测量，其他关键部位的振动应力可以通过系统传MEMS传感器L—对所有器件微环境参数(芯片)r—(温度

8、、振动)进行监测递函数求得。●如图2所示P处安装一个传感器，其应力时域响l数化机上部分应为(t)，频域响应为F()，设P与P问的传递函l数据传输与存储数为(加)，则P的时域响应X(￡)=F(日。()×l，())，其中F为傅里叶逆变换。机下部分l载荷