航天器器件位移損傷失效率測(cè)算方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及宇宙飛行【技術(shù)領(lǐng)域】，公開(kāi)了一種航天器器件位移損傷失效率測(cè)算方法，其包括步驟：分別檢測(cè)各器件樣品失效時(shí)累積的等效10MeV質(zhì)子注量，并輸入尺度因子計(jì)算模塊進(jìn)行計(jì)算得到對(duì)數(shù)正態(tài)分布尺度因子數(shù)值；將對(duì)數(shù)正態(tài)分布尺度因子數(shù)值輸入形狀因子計(jì)算模塊進(jìn)行計(jì)算得到對(duì)數(shù)正態(tài)分布形狀因子數(shù)值；最后，將對(duì)數(shù)正態(tài)分布尺度因子數(shù)值、對(duì)數(shù)正態(tài)分布形狀因子數(shù)值和航天器器件累積的等效10MeV質(zhì)子注量的預(yù)測(cè)值輸入位移損傷失效率計(jì)算模塊進(jìn)行計(jì)算，得到位移損傷失效率；依此判斷航天器內(nèi)器件在任務(wù)周期內(nèi)因位移損傷而發(fā)生故障的失效率，有助于航天器器件的可靠性分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】航天器器件位移損傷失效率測(cè)算方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及宇宙飛行【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種航天器內(nèi)的航天器器件位移損傷失 效率測(cè)算方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，航天器內(nèi)的電子系統(tǒng)及其所用器件(特別是航天器器件）在外太空運(yùn)行時(shí)， 長(zhǎng)期受到空間粒子輻射，入射的高能粒子與光電器件材料的原子核發(fā)生彈性碰撞，晶格原 子在碰撞過(guò)程中產(chǎn)生能量，從而離開(kāi)它正常的點(diǎn)陣位置，成為晶格中的間歇原子，形成結(jié)構(gòu) 損傷，即位移損傷效應(yīng)。
[0003] 用于評(píng)價(jià)器件抗空間輻射環(huán)境位移損傷效應(yīng)能力的傳統(tǒng)方法是通過(guò)位移損傷效 應(yīng)的試驗(yàn)直接獲得器件的抗位移損傷效應(yīng)水平，再根據(jù)各器件樣品的失效劑量計(jì)算出對(duì)數(shù) 正態(tài)分布尺度因子數(shù)值，以此體現(xiàn)和評(píng)價(jià)器件抗空間輻射環(huán)境位移損傷效應(yīng)能力；但是該 種方法只是考核評(píng)價(jià)器件的抗位移損傷效應(yīng)水平，但是沒(méi)有將其與器件的失效率進(jìn)行聯(lián) 系，使用時(shí)無(wú)法獲得器件的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中的失效率情況。因此無(wú)法對(duì)于器件由位移損傷 效應(yīng)導(dǎo)致的故障失效率進(jìn)行直接的判斷，也不便于進(jìn)行航天器電子系統(tǒng)的可靠性分析和優(yōu) 化設(shè)計(jì)的指導(dǎo)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] (一）要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種航天器器件位移損傷失效率測(cè)算方法，以獲得器件在任 務(wù)末期的環(huán)境位移損傷效率。
[0006] (二）技術(shù)方案
[0007] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種航天器器件位移損傷失效率測(cè)算方法， 所述測(cè)算方法包括以下步驟：
[0008] S1、準(zhǔn)備多份待檢測(cè)的器件樣品，并分別檢測(cè)各器件樣品失效時(shí)累積的等效lOMeV 質(zhì)子注量；
[0009] S2、將各器件樣品的等效lOMeV質(zhì)子注量輸入尺度因子計(jì)算模塊進(jìn)行計(jì)算，并得 到對(duì)數(shù)正態(tài)分布尺度因子數(shù)值；
[0010] S3、將對(duì)數(shù)正態(tài)分布尺度因子數(shù)值輸入形狀因子計(jì)算模塊進(jìn)行計(jì)算，并得到對(duì)數(shù) 正態(tài)分布形狀因子數(shù)值；
[0011] S4、將對(duì)數(shù)正態(tài)分布尺度因子數(shù)值、對(duì)數(shù)正態(tài)分布形狀因子數(shù)值和航天器器件失 效時(shí)累積的等效lOMeV質(zhì)子注量的預(yù)測(cè)值輸入位移損傷失效率計(jì)算模塊進(jìn)行計(jì)算，以得到 位移損傷失效率。
[0012] 進(jìn)一步地，所述航天器器件失效時(shí)累積的等效lOMeV質(zhì)子注量的預(yù)測(cè)步驟位于所 述步驟S1之前執(zhí)行，或位于步驟S1至步驟S4之間執(zhí)行。
[0013] 進(jìn)一步地，所述步驟S4之后還包括步驟S5 :
[0014] 將位移損傷失效率與參考位移損傷失效率進(jìn)行比較，以此分析判斷航天器器件的 可靠性。

【權(quán)利要求】
1. 一種航天器器件位移損傷失效率測(cè)算方法，其特征在于，所述測(cè)算方法包括以下步 驟： 51、 準(zhǔn)備多份待檢測(cè)的器件樣品，并分別檢測(cè)各器件樣品失效時(shí)累積的等效lOMeV質(zhì) 子注量； 52、 將各器件樣品的等效lOMeV質(zhì)子注量輸入尺度因子計(jì)算模塊進(jìn)行計(jì)算，并得到對(duì) 數(shù)正態(tài)分布尺度因子數(shù)值； 53、 將對(duì)數(shù)正態(tài)分布尺度因子數(shù)值輸入形狀因子計(jì)算模塊進(jìn)行計(jì)算，并得到對(duì)數(shù)正態(tài) 分布形狀因子數(shù)值； 54、 將對(duì)數(shù)正態(tài)分布尺度因子數(shù)值、對(duì)數(shù)正態(tài)分布形狀因子數(shù)值和航天器器件失效時(shí) 累積的等效lOMeV質(zhì)子注量的預(yù)測(cè)值輸入位移損傷失效率計(jì)算模塊進(jìn)行計(jì)算，以得到位移 損傷失效率。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的航天器器件位移損傷失效率測(cè)算方法，其特征在于，所述航 天器器件失效時(shí)累積的等效lOMeV質(zhì)子注量的預(yù)測(cè)步驟位于所述步驟S1之前執(zhí)行，或位于 步驟S1至步驟S4之間執(zhí)行。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的航天器器件位移損傷失效率測(cè)算方法，其特征在于，所述步 驟S4之后還包括步驟S5 : 將位移損傷失效率與參考位移損傷失效率進(jìn)行比較，以此分析判斷航天器器件的可靠 性。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的航天器器件位移損傷失效率測(cè)算方法，其特征在于，所述尺 度因子計(jì)算模塊內(nèi)設(shè)置有基于以下數(shù)學(xué)公式建立的數(shù)學(xué)計(jì)算模型：
其中：μ為對(duì)數(shù)正態(tài)分布尺度因子； η為器件樣品數(shù)量； Rhim為第i個(gè)器件樣品的等效lOMeV質(zhì)子注量，單位：n/cm2。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的航天器器件位移損傷失效率測(cè)算方法，其特征在于，所述形 狀因子計(jì)算模塊內(nèi)設(shè)置有基于以下數(shù)學(xué)公式建立的數(shù)學(xué)計(jì)算模型：
其中：σ為對(duì)數(shù)正態(tài)分布形狀因子。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的航天器器件位移損傷失效率測(cè)算方法，其特征在于，所述位 移損傷失效率計(jì)算模塊內(nèi)設(shè)置有基于以下數(shù)學(xué)公式建立的數(shù)學(xué)計(jì)算模型：
其中： λ DD為位移損傷任務(wù)周期內(nèi)等效失效率，單位：h 1 ; T為航天器任務(wù)周期，單位：h; Rspec;DD為航天器器件累積的等效lOMeV質(zhì)子注量，單位：n/cm2 ; Φ為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布的分布函數(shù)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的航天器器件位移損傷失效率測(cè)算方法，其特征在于，所述步 驟S1中還包括以下步驟： 通過(guò)模擬輻射源對(duì)各器件樣品依次進(jìn)行輻射，同時(shí)在輻射過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并記錄器件 樣品的等效lOMeV質(zhì)子注量，直至器件樣品失效； 在注量測(cè)定儀器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)過(guò)程中若器件樣品發(fā)生跳變，則注量測(cè)定儀器記錄器件樣品 跳變點(diǎn)的輻照時(shí)間，并計(jì)算出器件樣品在跳變點(diǎn)時(shí)的等效lOMeV質(zhì)子注量。
8. 如權(quán)利要求7所述的航天器器件位移損傷失效率測(cè)算方法，其特征在于，在所述器 件樣品受輻射過(guò)程中，器件樣品的等效lOMeV質(zhì)子注量是通過(guò)測(cè)定與器件樣品同時(shí)受輻射 的快中子活化箔中感生的放射總量獲得。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的航天器器件位移損傷失效率測(cè)算方法，其特征在 于，航天器器件累積的等效lOMeV質(zhì)子注量的預(yù)測(cè)步驟為： 根據(jù)航天器的運(yùn)行參數(shù)建立航天器空間環(huán)境模型； 利用航天器空間環(huán)境模型誘發(fā)模擬航天器器件發(fā)生位移損傷效應(yīng)； 并計(jì)算出所述模擬航天器器件失效時(shí)所累積的等效lOMeV質(zhì)子注量。
10. 如權(quán)利要求9所述的航天器器件位移損傷失效率測(cè)算方法，其特征在于，所述航天 器器件累積的等效lOMeV質(zhì)子注量的預(yù)測(cè)步驟還包括：建立航天器器件等效lOMeV質(zhì)子注 量與屏蔽厚度之間的關(guān)系模型。
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK104143037SQ201310172922
【公開(kāi)日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2013年5月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月10日
【發(fā)明者】王群勇 申請(qǐng)人:北京圣濤平試驗(yàn)工程技術(shù)研究院有限責(zé)任公司