一種存儲態(tài)真空電子器件剩余壽命的檢測方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及真空電子器件剩余壽命檢測領域，具體來說，涉及一種存儲態(tài)真空電 子器件剩余壽命的檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 真空電子器件（vacuum electronic device)指借助電子在真空或者氣體中與電 磁場發(fā)生相互作用，將一種形式電磁能量轉(zhuǎn)換為另一種形式電磁能量的器件。具有真空密 封管殼和若干電極，管內(nèi)抽成真空，殘余氣體壓力為1〇_ 4~10 _8帕。有些在抽出管內(nèi)氣體 后，再充入所需成分和壓強的氣體。廣泛用于廣播、通信、電視、雷達、導航、自動控制、電子 對抗、計算機終端顯示、醫(yī)學診斷治療等領域。
[0003] 相當部分真空電子器件如武器系統(tǒng)上的器件在投入使用前處于存儲狀態(tài)，這部分 真空電子器件在存儲期間由于各種原因會導致性能退化最終達到損壞，真空電子器件在損 壞前可存儲時間被稱為剩余壽命，剩余壽命預測是器件維護策略制定的重要依據(jù)。
[0004] 已有剩余壽命預測模型包括兩種，第一種基于物理模型，使用陰極壽命去評估真 空電子器件剩余壽命，但陰極只是影響真空電子器件壽命的因素之一，真空電子器件原理 非常復雜，無法建立反映影響真空電子器件剩余壽命所有因素的物理模型。第二種基于統(tǒng) 計模型，首先假設真空電子器件壽命符合某種概率分布，利用已有的真空電子器件剩余壽 命去擬合概率分布，但真空電子器件壽命分布相當復雜，并不表現(xiàn)出很明顯的規(guī)律性，所以 以上方法均不合適。因此提出一種簡易可行剩余壽命預測方法具有非常廣闊的應用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 技術(shù)問題：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種存儲態(tài)真空電子器件剩余壽 命的檢測方法，該檢測方法可以檢測出存儲態(tài)真空電子器件的剩余壽命，且簡單易操作。
[0006] 技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例采用的技術(shù)方案如下： 一種存儲態(tài)真空電子器件剩余壽命的檢測方法，該檢測方法包括以下步驟： 步驟10)收集同類器件歷史信息：將與待測真空電子器件（1)屬于同類且已失效的存 儲態(tài)真空電子器件作為參考器件，收集參考器件在正常使用時處于不同測試時刻的歷史數(shù) 據(jù)，將該歷史數(shù)據(jù)存入計算機（4)的數(shù)據(jù)庫中，所有參考器件測試時間間隔均相等，該測 試時間間隔為么I i表示第i個參考器件，j表示第j ?厶|時刻；歷史數(shù)據(jù)包括參考器件 的陰極電流、收集極電流、增益、噪聲系數(shù)、耦合阻抗、剩余壽命和真空度； 步驟20)采集待測電子真空器件（1)狀態(tài)信息：通過高壓電源（3)給待測電子真空器件 (1)供電，高壓電源（3)將待測電子真空器件（1)的陰極電流和收集極電流實時送入計算機 (4)中；通過網(wǎng)絡分析儀（2)向待測電子真空器件（1)提供高頻輸入信號，并獲取待測電子 真空器件（1)的高頻輸出信號，網(wǎng)絡分析儀（2)測試待測電子真空器件（1)的增益、噪聲系 數(shù)和耦合阻抗，并實時送入計算機（4)中；連續(xù)對待測電子真空器件（1)進行W小時測試， 將測試得的陰極電流、收集極電流、增益、噪聲系數(shù)、耦合阻抗和真空度分別積分后對時間 取平均值，作為各參數(shù)的測試值，再將測試值進行處理后獲得待測電子真空器件（1)性能數(shù) 據(jù)/，該性能數(shù)據(jù)/包含待測電子真空器件（1)的陰極電流、收集極電流、增益、噪聲系數(shù)、 耦合阻抗和真空度； 步驟30)獲取待測電子真空器件（1)性能數(shù)據(jù)集合：每隔時間間隔Al，按照步驟20)進 行一次測試，獲得待測電子真空器件（1)性能數(shù)據(jù)，直至該待測電子真空器件（1)被取出使 用或者損壞而停止測試，將每次測試獲得的待測電子真空器件（1)性能數(shù)據(jù)組成集合，取該 集合中最后/個性能數(shù)據(jù)，組成集合jF，
步驟40)獲得歐幾里得距離：將集合F與步驟10)獲得的數(shù)據(jù)庫中每個參考器件不同 時刻歷史數(shù)據(jù)性能進行比較，依據(jù)式（2)和（3)獲得歐幾里得距離1^，
式（2)中，j表示第|個參考器件，j表示第時刻，嫌示陰極電流、收集極電流、增 益、噪聲系數(shù)、耦合阻抗和真空度6項參數(shù)中第左項參數(shù)，/&表示步驟30)的集合_厶 中第左個參數(shù)，砂/整數(shù)，丨表示數(shù)據(jù)庫中存儲的第i個參考器件的時刻對 應第左項性能數(shù)據(jù)，性能數(shù)據(jù)包括陰極電流、收集極電流、增益、噪聲系數(shù)、耦合阻抗和真空 度；?表示在第6項性能數(shù)據(jù)，待測電子真空器件（1)與第|個參考器件第J.在|時刻的歐 幾里得距離，?表示待測電子真空器件（1)與第i個參考器件第/ zy時刻性能的歐幾里得 距離； 步驟50)測算出待測電子真空器件（1)的剩余壽命：分別取各參考器件歐幾里得距離 中最小值記作￡)f組成集合ft從沖取最小的?t值，組成集合利用式（4)與 式（5)測算出待測電子真空器件（1)的剩余壽命i :
其中&表示第f個參考器件處于與待測電子真空器件（1)具有最小歐幾里距離^時 的剩余壽命，^和均為正整數(shù)，(^=1、2、- ? ?、繼;胃|表示歐幾里得距離^對應的參考器 件剩余壽命的權(quán)重系數(shù)，&表示第&個參考器件與待測電子真空器件（1)的最小歐幾里得 距離。
[0007] 作為優(yōu)選，所述的測試時間間隔為3個月一一24個月。
[0008] 作為優(yōu)選，所述的誦為4一 6。
[0009] 作為優(yōu)選，所述的i為5-10個。
[0010] 作為優(yōu)選，所述的冒為24或48。
[0011] 作為優(yōu)選，所述的步驟40)中，為3 -6。
[0012] 作為優(yōu)選，所述的步驟10)中，歷史數(shù)據(jù)?中，參考器件的陰極電流、收集極電流、 增益、噪聲系數(shù)、耦合阻抗和真空度分別用參考器件的測試值除以設計值作為相應參數(shù)保 存值，剩余壽命為參考器件的實際失效時間減去測試時間。
[0013] 作為優(yōu)選，所述的步驟20)中，將測試值進行處理的過程為：將陰極電流、收集極 電流、增益、噪聲系數(shù)、耦合阻抗和真空度分別用待測電子真空器件（1)的測試值除以設計 值。
[0014] 有益效果：與【背景技術(shù)】相比，本發(fā)明具有如下的技術(shù)效果： 1.傳統(tǒng)用于壽命預測方法為物理建模或基于統(tǒng)計回歸的方法，都需要先提出物理或 數(shù)學模型，而該模型與真實情況可能有較大的差別，本發(fā)明的檢測方法基于真實器件歷史 性能，結(jié)合被測器件當前性能狀態(tài)，給出被測器件剩余壽命，預測方法與實際情況聯(lián)系更精 密，使得預測結(jié)果更加準確。
[0015] 2.本方法使用線性回歸算法基于真空器件所有性能參數(shù)包括陰極電流、收集極電 流、增益、噪聲系數(shù)、耦合阻抗和真空度，將真空器件狀態(tài)表示出來，其他專利方法算法僅僅 用到器件某一種參數(shù)而非全部參數(shù)，從而使得檢測剩余壽命更加準確。
[0016] 3.本方法不采用歐幾里得距離最小的參考器件剩余壽命作為最終預測剩余壽命， 而是采用歐幾里得距離最小的若干個參考器件剩余壽命加權(quán)作為最終壽命，綜合了各種可 能性，檢測結(jié)果更準確。
【附圖說明】
[0017] 圖1是本發(fā)明實施例中采用的檢測裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
[0018] 圖2是本發(fā)明實施例的流程框圖。
[0019] 圖中有：待測真空電子器件1、網(wǎng)絡分析儀2、高壓電源3、計算機4。
【具體實施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明實施例的技術(shù)方案作進一步詳細說明。
[0021] 如圖1所示，本發(fā)明實施例的存儲態(tài)真空電子器件剩余壽命的檢測方法，采用的 硬件設備包括待測真空電子器件1、網(wǎng)絡分析儀2、高壓電源3和計算機4。高壓電源3與待 測真空電子器件1的陰極、燈絲、柵極、收集極相連，高壓電源3通過數(shù)字接口與計算機4相 連，網(wǎng)絡分析儀2通過波導接口與待測真空電子器件1高頻輸入輸出接口相連，網(wǎng)絡分析儀 2通過數(shù)字接口與計算機4相連。
[0022] 上述設備中：高壓電源3將待測真空電子器件1的陰極電流和收集極電流信息實 時送入計算機4中。網(wǎng)絡分析儀2將待測真空電子器件1的增益、噪聲系數(shù)和耦合阻抗信 息實時送入計算機4中。高壓電源為現(xiàn)有技術(shù)，可參考大連理工大學碩士生洪悅的碩士學 位論文《30kV可調(diào)直流高壓電源設計》，以及上海交通大學碩士生柏繼合的碩士學位論文 《數(shù)字高壓電源技術(shù)研宄》。該高壓電源針可以提供1. 5萬伏高壓，分別設置收集極電壓、陰 極電壓、燈絲電壓、柵極電壓、調(diào)制電壓；數(shù)字輸出部分采用光纖傳輸數(shù)字信號，將高壓與計 算機隔離，確保安全。
[0023] 如圖2所示，本發(fā)明實施例的存儲態(tài)真空電子器件剩余壽命的檢測方法，包括以 下步驟： 步驟10)收集同類器件歷史信息：將與待測真空電子器件1屬于同類且已失效的存儲 態(tài)真空電子器件作為參考器件，收集參考器件在正常使用時處于不同測試時刻的歷史數(shù)據(jù) ，將該歷史數(shù)據(jù)存入計算機4的數(shù)據(jù)庫中，所有參考器件測試時間間隔均相等，該測試 時間間隔為Al 表示第i個參考器件，j表示第j ? Af時刻；歷史數(shù)據(jù)^^包括參考器件的 陰極電流、收集極電流、增益、噪聲系數(shù)、耦合阻抗、剩余壽命和真空度。作為優(yōu)選，所述的i 為5- 10個。
[0024] 在步驟10)中，歷史數(shù)據(jù)中，參考器件的陰極電流、收集極電流、增益、噪聲系 數(shù)、耦合阻抗和真空度分別用參考器件的測試值除以設計值作為相應參數(shù)保存值，剩余壽 命為參考器件的實際失效時間減去測試時間。
[0025] 步驟20)采集待測電子真空器件1狀態(tài)信息：通過高壓電源3給待測電子真空器 件1供電，高壓電源3將待測電子真空器件1的陰極電流和收集極電流實時送入計算機4 中；通過網(wǎng)絡分析儀2向待測電子真空器件1提供高頻輸入信號，并獲取待測電子真空器件 1的高頻輸出信號，網(wǎng)絡分析儀2測試待測電子真空器件1的增益、噪聲系數(shù)和耦合阻抗，并 實時送入計算機4中，連續(xù)對待測電子真空器件1進行W小時測試，將測試得的陰極電流、 收集極電流、增益、噪聲系數(shù)、耦合阻抗和真空度分別積分后對時間取平均值，作為各參數(shù) 的測試值，再將測試值進行處理后獲得待測電子真空器件1性能數(shù)據(jù)/，該性能數(shù)據(jù)/包含 待測電子真空器件1的陰極電流、收集極電流、增益、噪聲系數(shù)、耦合阻抗和真空度。作為優(yōu) 選，所述的W為24或48。
[0026] 在所述的步驟20)中，將測試值進行處理的過程為：將陰極電流、收集極電流、增 益、噪聲系數(shù)、耦合阻抗和真空度分別用待測電子真空器件（1)的測試值除以設計值。
[0027] 步驟30)獲取待測電子真空器件1性能數(shù)據(jù)集合：每隔時間間隔以，按照步驟20) 進行一次測試，獲得待測電子真空器件1性能數(shù)據(jù)，直至該待測電子真空器件1被取出使用 或者損壞而停止測試，將每次測試獲得的待測電子真空器件1性能數(shù)據(jù)組成集合，取該集 合中最后7個性能數(shù)據(jù)，組成集合J?， 哺U。 作為優(yōu)選，測試時間間隔為3 個月 24個月。
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