摆式加速度计贮存寿命评估

　　0 引言

　　文中进行贮存寿命评估的摆式加速度计是一种悬丝支承结构的加速度计，该加速度计具有体积小、质量轻、功耗低、灵敏度高、过载能力大、抗冲击振动能力强和工作温度范围宽等优点，在航空、航天和兵器等领域得到了广泛应用。近几年，随着现代装备可靠性水平的迅速提高，对加速度计提出了长贮存寿命技术要求。但如何验证加速度计长贮存寿命技术指标，国内研究的还不够深入，成为急需解决的问题。文中采用加速退化试验方法和基于漂移布朗运动的可靠性评估方法，利用加速退化试验数据对摆式加速度计贮存寿命进行评估。

　　1 摆式加速度计的组成和主要性能参数

　　悬丝支承的摆式加速度计主要由传感器、伺服电路和力矩器传感器三部分组成[1]，具体见图 1。

　　描述摆式加速度计性能的主要参数有零偏、标度因数以及与零偏和标度因数相关联的一些参数，其中标度因数是摆式加速度计最主要的性能参数。因此，本项目选取标度因数作为加速退化试验的性能参数。

　　2 加速退化试验及贮存寿命评估模型

　　2. 1 加速退化试验和评估方案

　　摆式加速度计属于典型的长寿命高可靠性产品，且其关键失效机理中包含退化失效。因此，本项目采用加速退化试验的方法评估加速度计的贮存寿命与可靠度。摆式加速度计退化试验和评估方案如图 2所示。

　　2. 2 基于加速退化试验的贮存寿命可靠度评估模型

　　2. 2. 1 加速模型选择

　　根据摆式加速度计故障模式和故障树分析结果，得到了在贮存阶段，温度是影响加速度计性能的敏感应力[2]，具有可加速性。因此，本项目选择阿伦尼斯模型作为摆式加速度计性能退化率和温度应力之间的加速模型，其表达式为:

　　式中: μ( T) 为漂移系数，是摆式加速度计性能退化率，μ > 0 ; A 为常数，且 A > 0 ; Ea为失效机理激活能( eV) ; T 为绝对温度( K) ，; k 为波尔兹曼常数，k= 。

　　2. 2. 2 加速退化试验的性能退化拟合模型

　　以温度步进应力加速退化试验满足国内外相关文献[3 -4]提出的假设为前提，本项目采用对数非线性漂移布朗运动[5]作为加速退化试验的性能退化拟合模型，即:

　　式中: Y( t) 是摆式加速度计性能; σ 为扩散系数，σ> 0 ，在整个加速退化试验中不随应力而改变; B( t)为标准布朗运动，B( t) ～ N( 0，t) ; y0为漂移布朗运动的起始点，是摆式加速度计性能在初始时刻 t0的初始值。

　　2. 2. 3 贮存寿命可靠度评估模型

　　摆式加速度计性能 Y 随温度的退化服从阿伦尼斯模型，由于布朗运动属于一种正态过程，因此退化增量 ( Yi- Yi -1) 服从均值为 μ( T) Δt 、方差为 σ2Δt 的正态分布，其概率密度函数为: