[发明专利]一种用于液体颗粒计数传感器的寿命预测方法

说明书

本发明公开的一种用于液体颗粒计数传感器的寿命预测方法，属于液体颗粒计数传感器寿命预测领域。本发明以传感器内狭缝面积的形变比作为衡量指标，开展非工作状态和工作状态下的加速退化试验并收集指标的退化数据；根据试验所得数据和试验包含的使用、环境条件，建立液体颗粒计数传感器在两阶段下退化率与影响因子之间的函数关系；建立基于Wiener随机过程的两阶段退化模型，利用极大似然估计法进行参数估计，获得参数的全局最优解；根据液体颗粒计数传感器的常规贮存温度和工作额定流量条件，外推实际情况下非工作和工作两状态下的常规退化速率，进一步根据传感器内部狭缝面积形变的失效阈值，实现对液体颗粒计数传感器寿命与可靠性的预测。

技术领域

本发明涉及一种用于液体颗粒计数传感器的寿命预测方法，尤其涉及一种基于Wiener随机过程的两阶段退化建模于寿命预测方法，适用于对液体颗粒计数传感器进行精确的寿命预测，属于液体颗粒计数传感器寿命预测领域。

背景技术

在航空、航天、船舶、电厂等多个行业，对油液的污染度检测具有很高要求。据历史资料显示，60％～70％的液压系统故障是由油液的污染造成的，油液的清洁度关乎整个系统的安全与可靠。目前，液体颗粒计数器是油液污染检测的主要测试设备，如图1所示，用于测试油液中固体杂质的直径大小和尺寸分布，其薄弱、关键部件为液体颗粒计数传感器。

若颗粒计数传感器性能发生失效或退化将导致控制命令和指示出现偏差，将最终导致颗粒计数器乃至整个液压系统发生灾难性的故障，所以准确评估颗粒计数传感器的可靠性至关重要，从而在恰当时机更换颗粒计数传感器避免系统出现重大故障，所以需提出一种贴合液体颗粒计数传感器实际使用情况和环境因素的退化建模与寿命方法。

现有关于退化模型的研究通常假设退化过程是由单过程控制的，传统的单阶段退化模型仅适用于退化过程总体平稳具有小波动的情况，但是很多产品其退化特征表现为明显的多阶段特性，传统的单阶段退化建模方法并不适用。在液体颗粒计数传感器使用的全寿命周期中，其退化过程由非工作时的自然退化过程和工作时的磨损过程共同构成。液体颗粒计数传感器在非工作状态下的贮存阶段，会发生自然退化现象，自然退化表现为材料强度的降低，最终导致传感器的功能失效。液体颗粒计数传感器在工作状态下，当被测油液通过传感器时，油中固体颗粒会对其内部狭缝造成损伤，损伤的逐渐累积将最终导致狭缝周围结构产生形变，形变量增大到超过极限值将导致传感器故障。由于液体颗粒计数传感器在非工作、工作两个状态下的退化过程具有很大差异，其整体退化过程将表现为明显的两阶段退化，利用传统的单阶段退化建模方法对液体颗粒计数传感器进行寿命预测会导致预测结果偏差较大。

同时，基于随机过程的退化模型更适用于刻画退化过程，引入随机过程的退化模型同时具备良好的拟合能力和统计特性，已成为相关研究的主流方法。基于维纳过程、伽马过程、逆高斯分布的退化模型是应用最广泛的退化建模方法。考虑到液体颗粒计数传感器本身的失效机制和外在环境条件存在一定的随机性，建立基于Wiener随机过程的退化模型，利用Wiener随机过程包含的扩散参数，用以描述颗粒计数传感器在两个状态下由于环境和制造材料等因素导致的波动效应。

目前，对液体颗粒计数传感器的研究集中于改进结构工艺以提高寿命，但对于液体颗粒计数传感器寿命预测研究极少。现有对各类传感器进行退化建模与寿命预测的方法也集中于建立单一阶段退化模型，并且退化模型中未引入随机过程，忽略传感器的失效机制和外在环境条件存在的随机性。现有的方法并不贴合液体颗粒计数传感器全寿命周期的实际情况，无法实现对液体颗粒计数传感器寿命的精确预测。

发明内容