(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111643921.6 (22)申请日 2021.12.3 0 (71)申请人 中国航空工业 集团公司北京长城计 量测试技 术研究所 地址 100095 北京市海淀区温泉镇环山村 (72)发明人 于紫玄　王雪琴　施春英　 (74)专利代理 机构 北京正阳理工知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11639 代理人 张利萍 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G01N 15/10(2006.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/04(2020.01) G06F 119/08(2020.01)G06F 119/02(2020.01) (54)发明名称 一种用于液体颗粒计数传感器的寿命预测 方法 (57)摘要 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。 权利要求书5页 说明书9页 附图3页 CN 114398770 A 2022.04.26 CN 114398770 A 1.一种用于液体颗粒计数传感器的寿命预测方法， 其特 征在于： 包括以下步骤， 步骤一： 通过分析非工作状态、 工作状态下退化过程的特点及其影响因素， 选用传感器 内狭缝面积的形变比作为衡量退化程度的指标参数， 分别开展非工作状态、 工作状态下 的 加速退化试验， 并收集在各状态下的退化影响因素对狭缝面积形变比影响程度的退化数 据； 步骤二： 基于步骤一分析的非工作状态、 工作状态下退化过程的特点及其影响因素， 将 退化过程分为非工作状态、 工作状态下 的两个退化阶段， 同时引入随机过程描述由于不确 定因素导致的波动效应和个体间退化过程的差异， 根据步骤一收集的退化影响因素对狭 缝 面积形变比影响程度的退化数据， 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， 所述 函数关系即为两状态下的退化 率函数模型； 步骤三： 基于累计损伤理论， 将非工作状态下的自然老化退化效应与在工作状态下磨 损导致的退化效应累积， 根据步骤二建立的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W iener随机过程的颗粒计数传感器两阶段 退化模型； 步骤四： 对步骤三建立的颗粒计数传感器两阶段退化模型进行参数估计， 利用极大似 然估计法进行参数估计， 获得颗粒计数传感器两阶段退化模型参数 的全局最优解， 所含参 数包括退化 率函数关系中的各项参数和随机过程的扩散参数。 2.如权利要求1所述的一种用于液体颗粒计数传感器的寿命预测方法， 其特征在于： 还 包括步骤五： 根据步骤四估计出 的颗粒计数传感器两阶段退化模型 的参数， 外推实际情况 非工作、 工作两状态下的常规退化率， 根据传感器内部狭缝面积形变比的失效阈值， 推导 失 效分布函数， 实现对液体颗粒计数传感器可靠性与寿命的精确预测。 3.如权利要求2所述的一种用于液体颗粒计数传感器的寿命预测方法， 其特征在于： 步 骤一实现方法为， 为量化液体颗粒计数传感器的退化程度， 通过测量传感器内部狭缝的面积， 将狭缝的 面积形变比X(t)作为退化特征参数， 选用所述退化特征参数X(t)作为表征液体颗粒计数传 感器退化状态的指标： 其中， S(t)代 表t时刻的传感器内部的狭缝面积， S0代表狭缝的初始面积； 液体颗粒计数传感器在非工作状态下的贮存环境中发生自然退化， 表现为液体颗粒计 数传感器贮存环境下狭缝面积发生形变； 贮存温度越高， 液体颗粒计数传感器狭缝材料 的 强度降低越快， 加速液体颗粒计数传感器狭缝面积形变比X(t)变化； 另一方面， 液体颗粒计数传感器在工作状态下的主要退化形式表现为磨损， 当被测油 液通过传感器时， 油中固体颗粒会对液体颗粒计数传感器内部狭缝造成损伤， 温度、 流量是 影响工作 态下传感器内部狭缝磨损速率的主要因素， 即液体颗粒计数传感器退化过程受被 测油液温度、 流量的影响， 被测油液 的在其他条件不变的前提下， 被测油液温度越高、 流量 越大， 狭缝磨损的速率越快， 加速液体颗粒计数传感器狭缝面积形变比X(t)变化； 分别开展液体颗粒计数传感器在非工作状态、 工作状态下的加速退化试验， 并收集退 化影响因素对狭 缝面积形变比影响程度的退化数据； 在非工作状态时所述退化影响因素为权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 114398770 A 2贮存环境温度， 在工作状态时所述退化影响因素包括被测油液温度、 流 量。 4.如权利要求3所述的一种用于液体颗粒计数传感器的寿命预测方法， 其特征在于： 考 虑实施加速退化试验时环境因素的可控、 可操作性， 以及退化速率对环境因素的敏感度； 在 非工作状态、 工作状态两状态下分别进行单应力加速退化试验， 工作状态将被测油液流量 作为加速应力， 非工作状态将贮存环境温度作为加速应力， 将液体颗粒计数传感器样品分 组， 开展分组恒定加 速退化试验(CSADT)； 非工作状态下的退化试验后， 收集退化影响因素 贮存环境温度对狭缝面积形变比影响程度的退化数据， 工作状态下 的退化试验后， 收集退 化影响因素油液流 量对狭缝面积形变比影响程度的退化数据。 5.如权利要求4所述的一种用于液体颗粒计数传感器的寿命预测方法， 其特征在于： 以 多个状态一致的颗粒计数传感器为样本， 非工作状态下 的加速试验设置l组试验的温度为 T1＜T2＜…＜Tl， 均大于常规贮存温度T0； 工作状态下的加速退化试验设置l组试验的流量 为v1＜v2＜…＜vl， 均大于油液额定流量v0； 在加速退化试验实施过程中， 按照等时间间隔 收集各组试验样本的传感器内狭缝面积， 按照公式(1)计算获得各组试验样本的加速退化 试验数据， 所述加速退化试验数据即传感器内狭缝面积形变比。 6.如权利要求2、 3、 4或5所述的一种用于液体颗粒计数传感器的寿命预测方法， 其特征 在于： 考虑实施加速退化试验时环境因素的可控性、 可操作性， 以及退化速率对环境因素的 敏感度， 对应步骤一中在非工作、 工作两状态分别进行单应力加速试验获得 的退化试验数 据， 步骤二实现方法为， 步骤2.1： 建立非工作状态下的退化 率函数模型； 阿伦尼斯加速模型描述退化速率 与温度T之间的关系： 其中， M为某特征值的退化量， rArrhenius表示在温度T时的退化速率， kb为玻尔兹曼常数， C0为待定参数， Ea为反应活化能， 以eV为单位， 对同一类产品的同一失效模式为常数； 颗粒计数传感器在非工作状态的贮存条件下发生自然退化过程， 基于上述阿伦尼斯加 速模型的形式， 建立非工作状态下 的退化率函数模型， 非工作状态下将贮存温度作为单一 加速应力， 其 他影响因素合并为 一个影响因子， 非工作状态的退化 率r1表示为： 其中， T表示非工作状态下的贮存环境温度， A,B为待估参数； 步骤2.2： 建立工作状态下的退化 率函数模型； 磨损是材料表面的不可逆损伤过程， 磨损量A rchard模型为： 其中， rm表示磨损速度， W表示磨损量， t表示磨损时间， k表示一定工 况下的磨损系数， P、 v表示摩擦表面上的压力及相对线速度， m和n表示待定相关系数； 颗粒计数传感器在工作状态下的退化主要表现为磨损， 基于上述Archard模型的形式， 建立工作状态下 的退化率函数模型， 被测油液通过狭缝的流量为单一加速应力， 其他影响 因素合并为 一个影响因子， 工作状态的退化 率r2表示为：权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 114398770 A 3