專利名稱：多級分離式倍增極電子倍增器的加速退化試驗方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電真空器件加速試驗技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種通過監(jiān)測并分析多級分離式倍增極電子倍增器(以下簡稱電子倍增器)在加速條件下的增益數(shù)據(jù)信息，評價電子倍增器在實際使用條件下的壽命時間的加速試驗方法。

背景技術(shù)：
電子倍增器屬于真空電子器件，在原子頻標(biāo)、微光夜視、核探測、質(zhì)譜分析、醫(yī)用X成像等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，是制約相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的核心基礎(chǔ)器件。電子倍增器壽命通常定義為在正常工作狀態(tài)下其增益下降到某一閾值的工作時間，是一個典型的性能退化壽命問題。
對于性能退化壽命評估，通常利用退化試驗獲取產(chǎn)品在正常使用條件下性能退化數(shù)據(jù)，通過性能退化特性建模預(yù)測其達(dá)到域值的退化時間。這一方法的缺陷是試驗周期長，試驗代價高，對于一些長期退化問題甚至無法實施。加速退化試驗通過提高應(yīng)力水平來加速產(chǎn)品的性能退化過程，收集產(chǎn)品在高應(yīng)力水平下的性能退化數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)來實現(xiàn)產(chǎn)品的長期退化特性建模，從而預(yù)測其性能退化壽命。這一方法的優(yōu)點是縮短了試驗周期，降低了試驗代價，可以在可行的時間內(nèi)對長期性能退化問題進行研究。
國內(nèi)外對加速退化試驗的研究主要側(cè)重于共性的理論方法，包括加速模型、退化模型、統(tǒng)計分析、方案優(yōu)化設(shè)計等方面。這些共性的理論方法在針對具體產(chǎn)品性能退化問題進行應(yīng)用時還需要進行有針對性的擴展，并且目前共性方法的研究主要集中于單應(yīng)力加速退化試驗，多應(yīng)力加速退化試驗方法仍不成熟。目前加速退化試驗在發(fā)光二極管、邏輯集成電路、電源、絕緣體、藥品等性能退化壽命預(yù)測中獲得了應(yīng)用，還未見到電子倍增器加速退化試驗方法的研究報道。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種多級分離式倍增極電子倍增器的加速退化試驗方法，能夠由短時加速試驗退化數(shù)據(jù)獲得電子倍增器性能與加速應(yīng)力及時間之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，并由此預(yù)測其使用壽命，并減少費時費力的電真空試驗量。
本發(fā)明提供的方法，包括以下步驟 步驟1、將至少5個電子倍增器樣本放入帶接線柱的密封容器中，連接電子倍增器的電極與相應(yīng)接線柱，將密封容器抽成并維持真空； 步驟2、對各電子倍增器樣本分別施加至少3組不同水平的但高于正常使用水平的入射粒子流強度和工作電壓數(shù)值； 步驟3、利用毫安電流表對各電子倍增器的輸出電流進行連續(xù)監(jiān)測，并將輸出電流除以入射粒子流強度，將其轉(zhuǎn)換為增益數(shù)據(jù)記錄下來； 步驟4、利用計算機按以下流程對記錄的電子倍增器的增益數(shù)據(jù)進行處理，得到其壽命預(yù)測結(jié)果 (1)將所述增益數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，剔除增益數(shù)據(jù)的奇異點，在必要時還需對增益數(shù)據(jù)進行同步處理(比如利用二次重采樣方法)； (2)利用分布擬合方法判定應(yīng)力水平組合i下各監(jiān)測時刻tij時增益所服從的分布類，計算增益分布參數(shù)θij的點估計

其中，i＝1，2，...，M，M為應(yīng)力水平組合數(shù)；j＝1，2，...，li，li為應(yīng)力水平組合i下的監(jiān)測次數(shù)；θij為向量θij＝[θij1 θij2…θijm]′，m為θij的維數(shù)，比如對正態(tài)分布而言θij＝[θij1 θij2]′，m＝2，θij1＝μij為均值，θij2＝σij為標(biāo)準(zhǔn)差； (3)根據(jù)數(shù)據(jù)

構(gòu)建應(yīng)力水平組合i下增益分布參數(shù)θi與時間t之間的關(guān)系，即分布參數(shù)曲線，其方程式為 lnθik＝aik-bik lnt，k＝1，2，…m 式中，θik為θi的第k個分量，aik、bik為相應(yīng)的分布參數(shù)曲線的擬合系數(shù)，t為時間； (4)根據(jù)分布參數(shù)曲線的擬合系數(shù)與加速應(yīng)力水平之間的關(guān)系構(gòu)建加速模型，其方程式為 式中，ak，bk(k＝1，2)為分布參數(shù)曲線的擬合系數(shù)函數(shù)，


為加速模型系數(shù)，U為工作電壓，D為入射粒子流強度； (5)將電子倍增器正常使用應(yīng)力水平D0和U0代入(4)所得出的加速模型，計算正常使用應(yīng)力水平下的增益分布參數(shù)的擬合系數(shù)a0k、b0k，即 (6)將(5)所得系數(shù)a0k和b0k代入(3)所列的方程，計算正常使用應(yīng)力水平下的增益分布參數(shù)與時間之間的關(guān)系， lnθ0k＝a0k-b0k lnt 式中，θ0k為正常使用應(yīng)力水平下的增益分布參數(shù)θ0的第k個參數(shù)； (7)通過殘差分析、模型適合性檢驗、模型精度分析、Akaike信息準(zhǔn)則分析等步驟進行模型校驗，以檢驗所得電子倍增器加速退化模型的正確性； (8)依據(jù)實際使用要求給定的電子倍增器增益退化失效閾值Df，利用(6)所得到的正常使用應(yīng)力水平下的增益分布參數(shù)θ0計算電子倍增器的可靠壽命，過程如下 ①推導(dǎo)t時刻電子倍增器的可靠度函數(shù) R(t)＝P{Gt＞Df}＝1-P{Gt＜Df}＝1-F(Df；θ0(t)) 式中R(t)為可靠度函數(shù)，P為概率，Gt為t時刻電子倍增器的增益；F(·)為增益所服從的分布函數(shù)；θ0為t時刻分布函數(shù)F(·)的參數(shù)； ②計算給定可靠度Rτ條件下的可靠壽命τ τ＝R-1(Rτ) 式中R-1(·)為可靠度函數(shù)R(·)的反函數(shù)。
在上述步驟1中，將多個電子倍增器樣本放入多個對應(yīng)的密封容器中同時進行試驗，可以方便操作控制，大大縮短試驗時間。
在上述步驟2中，采用摸底試驗獲取入射粒子流強度和工作電壓的最高水平設(shè)置，該設(shè)置可以保證電子倍增器退化機理與正常使用條件下的一致性。
在上述步驟2中，采用部分析因試驗設(shè)計方法可以減少應(yīng)力水平組合，及相應(yīng)的試驗量。
在上述步驟3中，監(jiān)測時間間隔按相等的原則或先密后疏的原則進行設(shè)置，能簡化試驗方案，提高估計精度。監(jiān)測時間設(shè)置成等間隔，便于實際記錄操作；設(shè)置成先密后疏的時間間隔能減少監(jiān)測次數(shù)，優(yōu)化設(shè)計，因為電子倍增器的增益下降速度先快后慢。
本發(fā)明提供了一套基于雙應(yīng)力加速退化試驗實現(xiàn)電子倍增器性能退化壽命預(yù)測的方法。該方法將增益作為電子倍增器性能退化的監(jiān)測指標(biāo)，將入射粒子流強度和工作電壓作為加速應(yīng)力，利用在短時加速試驗中獲得的增益數(shù)據(jù)對電子倍增器性能退化過程進行建模，從而預(yù)測電子倍增器的性能退化壽命。該方法能夠真實反映電子倍增器正常使用的性能退化進程，能以較大的加速系數(shù)進行加速試驗，縮短了試驗時間，降低了試驗代價，為電子倍增器長期性能退化壽命研究提供了一種可行的技術(shù)方法。
本發(fā)明提供的方法目前已經(jīng)成功應(yīng)用于某多級分離式倍增極電子倍增器的長壽命攻關(guān)研究，對電子倍增器性能退化壽命進行了準(zhǔn)確的預(yù)測。



圖1至圖5分別是各電子倍增器樣本(#1至#5)在5種不同水平工作電壓U和入射粒子流強度D條件下的增益-時間曲線圖。
圖6是重采樣后的增益退化曲線圖。
圖7是增益的正態(tài)分布參數(shù)均值-時間曲線圖。
圖8是增益的正態(tài)分布參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差-時間曲線圖。
圖9是增益的正態(tài)分布參數(shù)對數(shù)均值-對數(shù)時間曲線圖。
圖10是增益的正態(tài)分布參數(shù)對數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差-對數(shù)時間曲線圖。
圖11至圖15是在5種不同水平工作電壓U和入射粒子流強度D條件下的正態(tài)分布參數(shù)均值擬合殘差正態(tài)概率分布圖。
圖16至圖20是在5種不同水平工作電壓U和入射粒子流強度D條件下的正態(tài)分布參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差擬合殘差正態(tài)概率分布圖。
圖21是系數(shù)a1的加速模型擬合殘差正態(tài)概率分布圖。
圖22是系數(shù)b1的加速模型擬合殘差正態(tài)概率分布圖。
圖23是系數(shù)a2的加速模型擬合殘差正態(tài)概率分布圖。
圖24是系數(shù)b2的加速模型擬合殘差正態(tài)概率分布圖。
圖25是正常使用應(yīng)力水平下電子倍增器可靠度曲線圖。

具體實施例方式 下面以某國產(chǎn)9級分離式倍增極電子倍增器為例進一步說明本發(fā)明所述方法的具體實施方式
。該電子倍增器的陰極和各倍增極材料均為Mg-AgO合金，采用CO2激活方式，用于某原子頻標(biāo)系統(tǒng)中的銫離子束檢測和強度放大。需要特別指出的是，以下實施僅用于說明本發(fā)明，而非用于限定本發(fā)明的范圍。
實施例1、9級分離式倍增極電子倍增器加速退化試驗 步驟1、將電子倍增器樣本放入帶多個接線柱的密封容器中，連接電子倍增器的電極與相應(yīng)接線柱，將密封容器抽成并維持真空。每輪試驗投入5個電子倍增器樣本進行試驗，每個電子倍增器樣本使用一個密封容器，因此需要5個密封容器。
步驟2、對各電子倍增器樣本分別施加3組不同水平的但高于正常使用水平的入射粒子流強度和工作電壓數(shù)值。
該電子倍增器樣本正常使用時的工作電壓U0＝2400V，銫離子入射粒子流強度D0＝6×10-12A。通過摸底試驗得到入射粒子流強度和工作電壓的最高水平設(shè)置為5×10-11A、2700V，此設(shè)置能夠保證退化機理與正常使用條件下的一致性。因此給出U和D的加速應(yīng)力水平分別為 U1＝2500V，U2＝2600V，U3＝2700V； D1＝0.9×10-11A，D2＝2×10-11A，D3＝5×10-11A。
上述加速應(yīng)力水平的完全組合構(gòu)成了3×3的方格，如表1所示，每一個方格代表了一個加速試驗條件，因此需要進行9組子試驗。
表12應(yīng)力3水平的完全組合 為了減少試驗量，節(jié)省試驗樣本，借鑒統(tǒng)計學(xué)試驗設(shè)計方法，采用部分析因試驗設(shè)計進行加速試驗。由于加速應(yīng)力水平越高，電子倍增器的退化速率越快，試驗的效率越高，因此采用如表2所示的部分析因試驗設(shè)計，共進行5組子試驗。
表2 2應(yīng)力3水平的部分析因試驗設(shè)計 每組子試驗投入5個電子倍增器樣本，因此試驗總電子倍增器樣本量為25。
步驟3、利用毫安電流表對處于步驟1、步驟2環(huán)境下的電子倍增器樣本輸出電流進行連續(xù)監(jiān)測，試驗監(jiān)測采用等時間間隔的監(jiān)測方式，每隔1小時對電子倍增器樣本的輸出電流進行一次監(jiān)測，并將輸出電流除以入射粒子流強度，將其轉(zhuǎn)換為增益數(shù)據(jù)記錄下來，如圖1～圖5所示，分別是各電子倍增器樣本(#1至#5)在(U3，D1)、(U1，D3)、(U3，D2)、(U2，D3)和(U3，D3)條件下的增益時間曲線圖。
步驟4、利用計算機按以下流程對記錄的電子倍增器樣本增益數(shù)據(jù)進行處理，得到其壽命預(yù)測結(jié)果 (1)將增益-時間數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，剔除增益數(shù)據(jù)的奇異點。針對增益數(shù)據(jù)存在的時間不同步問題，采用二次重采樣方法對增益數(shù)據(jù)進行同步處理，預(yù)處理后的增益-時間數(shù)據(jù)如圖6所示。
(2)利用分布擬合方法判定應(yīng)力水平組合i(i＝1，2，...，M，M為應(yīng)力水平組合數(shù))下各監(jiān)測時刻tij(j＝1，2，...，li，li為應(yīng)力水平組合i下的監(jiān)測次數(shù))時增益所服從的分布類，計算增益分布參數(shù)θij(θij為向量θij＝[θij1 θij2…θijm]′，m為θij的維數(shù)。比如對正態(tài)分布而言θij＝[θij1 θij2]′，m＝2，θij1＝μij為均值，θij2＝σij為標(biāo)準(zhǔn)差)的點估計
對圖6所示數(shù)據(jù)按照各應(yīng)力水平分組，分別對各重采樣時刻的增益數(shù)據(jù)進行假設(shè)檢驗，結(jié)果表明增益同時服從正態(tài)分布、對數(shù)正態(tài)分布、指數(shù)分布、Weibull分布，因此進一步利用相關(guān)系數(shù)分析選擇最優(yōu)的分布類，經(jīng)計算得各加速應(yīng)力水平下相關(guān)系數(shù)如表3所示。由于數(shù)據(jù)對正態(tài)分布和對數(shù)正態(tài)分布進行擬合時得到的相關(guān)系數(shù)均值最為接近1，且二者較為接近，為了便于統(tǒng)計分析計算，本試驗選用正態(tài)分布作為增益分布函數(shù)。
表3相關(guān)系數(shù)表
計算應(yīng)力水平組合i下各監(jiān)測時刻tij時增益的正態(tài)分布參數(shù)θij＝[θij1 θij2]′＝[μij σij]′的點估計 其中i表示某一應(yīng)力水平組合，i＝1，2，3，4，5；n為應(yīng)力水平組合i下的電子倍增器樣本數(shù)，n＝5；


分別表示在應(yīng)力水平組合i下，n個樣品在tij時增益的均值和標(biāo)準(zhǔn)差的點估計；Gijh表示應(yīng)力水平組合i下，tij時刻的第h個電子倍增器的增益。
(3)根據(jù)數(shù)據(jù)

構(gòu)建應(yīng)力水平組合i下增益分布參數(shù)θi與時間t之間的關(guān)系，即分布參數(shù)曲線，其方程式為 lnθik＝aik-bik lnt，k＝1，2，…m 式中，θik為θi的第k個分量，aik、bik為相應(yīng)的分布參數(shù)曲線的擬合系數(shù)，t為時間。
由于m＝2，k＝1，2，因此上述過程可具體化為根據(jù)數(shù)據(jù)

構(gòu)建應(yīng)力水平組合i下增益分布參數(shù)μi與時間t之間的關(guān)系 lnμi＝ai1-bi1 lnt 式中，μi為應(yīng)力水平組合i下增益的正態(tài)分布的均值參數(shù)，ai1，bi1為相應(yīng)的擬合系數(shù)，t為時間。
根據(jù)數(shù)據(jù)

構(gòu)建應(yīng)力水平組合i下增益分布參數(shù)σi與時間t之間的關(guān)系 lnσi＝ai2-bi2 lnt 式中，σi為應(yīng)力水平組合i下增益的正態(tài)分布的標(biāo)準(zhǔn)差參數(shù)，ai2，bi2為相應(yīng)的擬合系數(shù)，t為時間。
通過計算得到不同應(yīng)力水平組合i下的均值與標(biāo)準(zhǔn)差曲線的擬合系數(shù)ai1，bi1，ai2，bi2，如表4所示，相應(yīng)的分布參數(shù)曲線如圖7～圖10所示，其中圖9與圖10分別為線性化后的對數(shù)均值-對數(shù)時間曲線、對數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差-對數(shù)時間曲線。
表4不同加速應(yīng)力水平下的均值與方差曲線擬合系數(shù) (4)根據(jù)分布參數(shù)曲線的擬合系數(shù)與加速應(yīng)力水平之間的關(guān)系構(gòu)建加速模型，其方程式為 式中，ak，bk(k＝1，2)為分布參數(shù)曲線的擬合系數(shù)，


為加速模型系數(shù)，U為工作電壓，D為入射粒子流強度。
考慮分別采用兩種加速模型。第1種加速模型考慮兩種加速應(yīng)力之間的線性耦合項，即 第2種加速模型方程不考慮兩種加速應(yīng)力之間的線性耦合項，即 通過模型擬合得出考慮線性耦合項的加速模型系數(shù)及相應(yīng)的模型擬合殘差平方和如表5所示，不考慮線性耦合項的加速模型系數(shù)及相應(yīng)的模型擬合殘差平方和如表6所示，表6所示的加速模型擬合殘差平方和更小，因此采用不考慮線性耦合項的加速模型，即 lna1＝7.5527-0.8729lnU-0.0798lnD lnb1＝0.0923-0.3016lnU-0.0949lnD lna2＝-23.6906+3.0167lnU-0.0988lnD lnb2＝-80.7618+9.478lnU-0.2397lnD 表5考慮線性耦合項的加速模型系數(shù)及殘差平方和 表6不考慮線性耦合項的加速模型系數(shù)及殘差平方和 表5、表6中γ0表示

γ1表示

γ2表示


γ3表示
(5)將電子倍增器樣本正常使用應(yīng)力水平U0＝2400V，D0＝6×10-12A代入(4)所得出的加速模型，計算正常使用應(yīng)力水平下的增益分布參數(shù)的擬合系數(shù)a0k、b0k，k＝1，2，即 lna01＝7.5527-0.8729lnU0-0.0798lnD0 lnb01＝0.0923-0.3016lnU0-0.0949lnD0 lna02＝-23.6906+3.0167lnU0-0.0988lnD0 lnb02＝-80.7618+9.478lnU0-0.2397lnD0 計算得a01＝16.794，b01＝1.2187，a02＝10.391，b02＝0.44969。
(6)將(5)所得系數(shù)a01，b01，a02，b02代入(3)所列的方程，計算正常使用應(yīng)力水平下的增益分布參數(shù)與時間之間的關(guān)系， lnθ01＝a01-b01lnt lnθ02＝a02-b02lnt 此處θ0＝[θ01 θ02]＝[μ0 σ0]，所以 lnμ0＝16.794-1.2187lnt lnσ0＝10.391-0.44969lnt (7)通過殘差分析、模型適合性檢驗、模型精度分析、Akaike信息準(zhǔn)則分析等步驟進行模型校驗，以檢驗所得電子倍增器加速退化模型的正確性。
(7.1)殘差分析 增益分布參數(shù)曲線的擬合殘差分析結(jié)果如圖11～圖20所示，圖中結(jié)果的近似線性表明擬合殘差服從正態(tài)分布。加速模型擬合殘差分析結(jié)果如圖21～圖24所示，圖中結(jié)果的近似線性表明擬合殘差服從正態(tài)分布。
(7.2)模型適合性檢驗 通過計算得到的分布參數(shù)曲線擬合優(yōu)度判定系數(shù)R2如表7所示。
表7擬合優(yōu)度判定系數(shù)
除子試驗(U2，D3)由于試驗系統(tǒng)發(fā)生故障中途停機而導(dǎo)致判定系數(shù)值偏低外，其余各應(yīng)力水平下的判定系數(shù)均非常接近于1，曲線擬合較優(yōu)。
(7.3)模型精度分析 由于已判定增益分布參數(shù)曲線和加速模型的擬合殘差服從正態(tài)分布，所以只需進一步對擬合殘差均值進行假設(shè)檢驗，H0μ＝0；H1μ≠0。計算所得檢驗統(tǒng)計量絕對值分別列于表8和表9。
表8分布參數(shù)曲線的擬合殘差檢驗統(tǒng)計量|t|×10-12 表9加速模型擬合殘差檢驗統(tǒng)計量 對表8數(shù)據(jù)，取置信度α＝0.05，由于所有檢驗中|t|＜t1-α/2，故分布參數(shù)曲線的擬合系數(shù)預(yù)測值沒有偏離實際值。對表9數(shù)據(jù)，取置信度α＝0.05，同樣由于|t|＜t1-α/2，故加速模型預(yù)測值沒有偏離實際值。
(7.4)Akaike信息準(zhǔn)則分析 通過上述過程對電子倍增器進行壽命評估需要擬合兩類模型，一類是對增益分布參數(shù)曲線進行的擬合，一類是對分布參數(shù)曲線的擬合系數(shù)進行的加速模型擬合。對兩類擬合殘差求和得到總殘差平方和SSET＝107.9559。上述模型的變量數(shù)qT＝18，因此 AICT＝log(SSET)+2qT＝38.0332 將上述方法所得的AIC值與兩備選方法進行對比分析，結(jié)果如表10所示。可知，上述模型具有較小的AIC值。因此，其擬合結(jié)果在擬合優(yōu)度及模型復(fù)雜度綜合權(quán)衡下較優(yōu)。
表10、加速模型擬合殘差檢驗統(tǒng)計量 (8)依據(jù)實際使用要求給定的電子倍增器增益退化失效閾值Df，利用(6)所得到的正常使用應(yīng)力水平下的增益分布參數(shù)θ0計算電子倍增器的可靠壽命，過程如下 ①推導(dǎo)t時刻電子倍增器的可靠度函數(shù)電子倍增器的可靠度函數(shù)為增益大于退化失效閾值的概率，由于某一時刻電子倍增器增益的分布為正態(tài)分布，所以 式中，R(t)表示可靠度函數(shù)，P表示概率，Gt表示t時刻的增益，Df＝103為失效閾值，Φ(·)表示標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布函數(shù)，θ0＝[μ0 σ0]為Φ(·)的分布參數(shù)即均值與標(biāo)準(zhǔn)差。由上式得到的可靠度曲線如圖25所示。
②計算給定可靠度Rτ條件下的可靠壽命ττ＝R-1(Rτ)。由上式確定的反函數(shù)τ＝R-1(Rτ)的解析形式很難得到，以下利用數(shù)值方法求解可靠壽命τ。給定可靠度Rτ＝0.5時，將其代入 ①中的可靠度函數(shù) 利用數(shù)值方法(如利用Matlab7軟件中的fzero函數(shù))解上述方程，得到當(dāng)可靠度為Rτ＝0.5時，對應(yīng)的中位壽命為τ＝3335小時。
綜上所述，上述實例利用加速試驗方法僅用了不到240小時的試驗，預(yù)測出電子倍增器3335小時的壽命，通過短時間內(nèi)的加速試驗實現(xiàn)了長期性能退化壽命預(yù)測，減少了試驗成本，節(jié)省了試驗時間，在電子倍增器性能退化壽命研究中具有重要的應(yīng)用價值。
在本發(fā)明的上述實例中，雖然使用了5個應(yīng)力水平下的25組數(shù)據(jù)(每組為5個樣本)，但使用更多組數(shù)據(jù)，獲得的結(jié)果將更好。
權(quán)利要求
1.一種多級分離式倍增極電子倍增器的加速退化試驗方法，其特征在于包括以下步驟
步驟1、將至少5個電子倍增器樣本放入帶接線柱的密封容器中，連接電子倍增器的電極與相應(yīng)接線柱，將密封容器抽成并維持真空；
步驟2、對各電子倍增器樣本分別施加至少3組不同水平的但高于正常使用水平的入射粒子流強度和工作電壓數(shù)值；
步驟3、利用毫安電流表對各電子倍增器的輸出電流進行連續(xù)監(jiān)測，并將輸出電流除以入射粒子流強度，將其轉(zhuǎn)換為增益數(shù)據(jù)記錄下來；
步驟4、利用計算機按以下流程對記錄的電子倍增器的增益數(shù)據(jù)進行處理，得到其壽命預(yù)測結(jié)果
(1)將所述增益數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，剔除增益數(shù)據(jù)的奇異點，在必要時還需對增益數(shù)據(jù)進行同步處理；
(2)利用分布擬合方法判定應(yīng)力水平組合i下各監(jiān)測時刻tij時增益所服從的分布類，計算增益分布參數(shù)θij的點估計
其中，i＝1，2，...，M，M為應(yīng)力水平組合數(shù)；j＝1，2，...，li，li為應(yīng)力水平組合i下的監(jiān)測次數(shù)；θij為向量θij＝[θij1 θij2…θijm]′，m為θij的維數(shù)，比如對正態(tài)分布而言θij＝[θij1 θij2]′，m＝2，θij1＝μij為均值，θij2＝σij為標(biāo)準(zhǔn)差；
(3)根據(jù)數(shù)據(jù)
構(gòu)建應(yīng)力水平組合i下增益分布參數(shù)θi與時間t之間的關(guān)系，即分布參數(shù)曲線，其方程式為
lnθik＝aik-biklnt，k＝1，2，…m
式中，θik為θi的第k個分量，aik、bik為相應(yīng)的分布參數(shù)曲線的擬合系數(shù)，t為時間；
(4)根據(jù)分布參數(shù)曲線的擬合系數(shù)與加速應(yīng)力水平之間的關(guān)系構(gòu)建加速模型，其方程式為
式中，ak，bk(k＝1，2)為分布參數(shù)曲線的擬合系數(shù)函數(shù)，
為加速模型系數(shù)，U為工作電壓，D為入射粒子流強度；
(5)將電子倍增器正常使用應(yīng)力水平D0和U0代入(4)所得出的加速模型，計算正常使用應(yīng)力水平下的增益分布參數(shù)的擬合系數(shù)a0k、b0k，即
(6)將(5)所得系數(shù)a0k和b0k代入(3)所列的方程，計算正常使用應(yīng)力水平下的增益分布參數(shù)與時間之間的關(guān)系，
lnθ0k＝a0k-b0klnt
式中，θ0k為正常使用應(yīng)力水平下的增益分布參數(shù)θ0的第k個參數(shù)；
(7)通過殘差分析、模型適合性檢驗、模型精度分析、Akaike信息準(zhǔn)則分析等步驟進行模型校驗，以檢驗所得電子倍增器加速退化模型的正確性；
(8)依據(jù)實際使用要求給定的電子倍增器增益退化失效閾值Df，利用(6)所得到的正常使用應(yīng)力水平下的增益分布參數(shù)θ0計算電子倍增器的可靠壽命，過程如下
①推導(dǎo)t時刻電子倍增器的可靠度函數(shù)
R(t)＝P{Gt＞Df}＝1-P{Gt＜Df}＝1-F(Df；θ0(t))
式中R(t)為可靠度函數(shù)，P為概率，Gt為t時刻電子倍增器的增益；F(·)為增益所服從的分布函數(shù)；θ0為t時刻分布函數(shù)F(·)的參數(shù)；
②計算給定可靠度Rτ條件下的可靠壽命τ
τ＝R-1(Rτ)
式中R-1(·)為可靠度函數(shù)R(·)的反函數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多級分離式倍增極電子倍增器的加速退化試驗方法，其特征在于上述步驟3中，監(jiān)測時間間隔按相等的原則或先密后疏的原則進行設(shè)置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多級分離式倍增極電子倍增器的加速退化試驗方法，包括以下步驟1、將至少5個電子倍增器樣本放入帶接線柱的密封容器中，連接電子倍增器的電極與相應(yīng)接線柱，將密封容器抽成并維持真空；2、對各電子倍增器樣本分別施加至少3組不同水平的但高于正常使用水平的入射粒子流強度和工作電壓數(shù)值；3、利用毫安電流表對各電子倍增器的輸出電流進行連續(xù)監(jiān)測，并將輸出電流除以入射粒子流強度，將其轉(zhuǎn)換為增益數(shù)據(jù)記錄下來；4、利用計算機對記錄的電子倍增器的增益數(shù)據(jù)進行處理，得到其壽命預(yù)測結(jié)果。
文檔編號G01T1/16GK101750622SQ200910226749
公開日2010年6月23日 申請日期2009年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月28日
發(fā)明者張春華, 汪亞順, 陳循, 陶俊勇, 莫永強, 鄧愛民, 鄭凱, 張國洪 申請人:中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)