基于性能退化模型的空间电子学设备加速寿命试验研究与应用

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1、第２０卷第３期载人航天Ｖｏｌ．２０Ｎｏ．３２０１４年５月ＭａｎｎｅｄＳｐａｃｅｆｌｉｇｈｔＭａｙ２０１４基于性能退化模型的空间电子学设备加速寿命试验研究与应用１１２伏洪勇，党炜，李锴（１．中国科学院空间应用工程与技术中心，北京１０００９４；２．中国科学院光电研究院，北京１０００９４）摘要：对基于Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ模型、Ｎｏｒｒｉｓ-Ｌａｎｄｚｂｅｒｇ模型和Ｐｅｃｋ模型等模型的加速寿命试验理论进行了简要阐述，针对空间应用系统空间电子学设备可靠性特点和加速寿命试验难点，提出了一种基于性能退化模型的电子学整机系统加速应力试验方法，最后给出了实例，为减少试验设计中的不确定性因素提供了一种新

2、的思路。关键词：性能退化模型；空间电子设备；加速寿命试验；激活能；温度应力；温度变化中图分类号：Ｖ４１６．３文献标识码：Ａ文章编号：１６７４-５８２５（２０１４）０３-０２６７-０６StudyandApplicationsofAcceleratedLifeTestsforSpace-ElectronicEquipmentsBasedonaPerformanceDegradationModel１１２ＦｕＨｏｎｇｙｏｎｇ，ＤａｎｇＷｅｉ，ＬｉＫａｉ（１．ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｅｎｔｅｒｆｏｒＳｐａｃｅＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳ

3、ｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００９４，Ｃｈｉｎａ；２．ＡｃａｄｅｍｙｏｆＯｐｔｉｃａｌ-Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００９４，Ｃｈｉｎａ）Abstract：ＴｈｅａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄｌｉｆｅｔｅｓｔｔｈｅｏｒｉｅｓｂａｓｅｄｏｎＡｒｒｈｅｎｉｕｓ，Ｎｏｒｒｉｓ-ＬａｎｄｚｂｅｒｇａｎｄＰｅｃｋｍｏｄｅｌｓｗｅｒｅｂｒｉｅｆｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔａｒｇｅｔｉｎｇｔｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｆｅａｔｕｒｅｓａｎｄｔｈｅｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓｏｆａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄｌｉｆｅｔｅｓｔｓ，ａｎａｃｃｅｌｅｒａｔｅ

4、ｄｓｔｒｅｓｓｔｅｓｔｍｅｔｈｏｄｆｏｒｓｐａｃｅ-ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｂａｓｅｄｏｎａｐｅｒｆｏｒｍ-ａｎｃｅｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｍｏｄｅｌ．Ｉｎｔｈｅｅｎｄ，ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｅｘａｍｐｌｅｓｗｅｒｅｇｉｖｅｎｔｏｖｅｒｉｆｙｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｉｓｐｒｏｖｉｄｅｓａｂｒａｎｄｎｅｗｉｄｅａｆｏｒｔｈｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｉｅｓｉｎｔｈｅｔｅｓｔｄｅｓｉｇｎｓｔａｇｅ．Keywords：ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｍｏｄｅｌ；ｓｐａｃｅ-ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｅｑｕｉｐｍｅｎ

5、ｔ；ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄｌｉｆｅｔｅｓｔ；ａｃｔｉ-ｖａｔｉｏｎｅｎｅｒｇｙ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｔｒｅｓｓ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｈａｎｇｅ对电子学整机系统的可靠性验证方法国内外１引言［１］研究比较多，有许多比较成熟的方法，但对于空间应用系统主要研制空间有效载荷，其性空间小子样（有时甚至只有１件）产品，工程研制能要求高，创新性和探索性强，采用新技术、新工周期短且受经费严重制约，完全采用批量产品的艺、新器件、新材料等是必然的选择，在可靠性和做法，显然难以为航天工程所接受。探索适合空寿命上面临极大的挑战。尽管设计人员在设计阶间电子学整机系统加速寿命试验的有效方法是当段会考虑许

6、多影响可靠性和寿命的因素，但空间前亟待解决的问题，基于空间应用系统的实际需环境因素、产品运控工况复杂，不通过试验验证很求和背景，本文以性能退化模型为基础提出空间难对不确定因素进行准确把握和有效防范。因电子学整机系统加速寿命试验方法，以评估整机此，作为空间有效载荷重要组成部分的电子学整系统在正常工作应力下的性能退化量，为空间电机系统，其可靠性和寿命也需要重点关注。子学整机系统可靠性试验提供一种技术途径。收稿日期：２０１３-１１-０１；修回日期：２０１４-０４-０６基金项目：载人航天工程空间应用支持（０９０１１００９）作者简介：伏洪勇（１９７３-），男，博士，副研究员，研究方向为空间产

7、品长寿命高可靠性。Ｅ-ｍａｉｌ：ｆｕｈｏｎｇｙｏｎｇ＠ｃｓｕ．ａｃ．ｃｎ２６８载人航天第２０卷度；A—常数；Ea—失效机理激活能，以ｅＶ为单２加速寿命试验原理位，同一类元器件的同一种失效模式为常数。２畅１加速性判断准则令M０为产品初始状态性能退化量，经时间t在进行加速寿命试验时，首先需要判断产品后，产品的性能退化量为M（若退化量达到M就是否具有加速性。加速性就是指在加速试验过程认为产品失效，则t即为产品的寿命），则在时间t中，受试产品在短时间高应力作用下表现出的特内，