元器件敏感參數(shù)退化的測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種測量方法，具體涉及一種元器件敏感參數(shù)退化的測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 產(chǎn)品的可靠性水平是多少，是產(chǎn)品使用之前必須要解決的一個問題。只有知道產(chǎn) 品的壽命、失效率等可靠性水平，才能準確、恰當(dāng)?shù)貙Ξa(chǎn)品進行應(yīng)用。隨著工藝水平的提高 和新技術(shù)的采用，產(chǎn)品的可靠性水平越來越高。器件的可靠性水平越高，器件壽命越長，器 件敏感參數(shù)退化速率越緩慢，在有限的試驗時間內(nèi)，其表征元器件可靠性的敏感參數(shù)的退 化量小，敏感參數(shù)的值受到試驗應(yīng)力（如溫度、電壓、電流、頻率、功率負載等）及測量噪聲 的擾動，因此造成敏感參數(shù)的退化信息淹沒在擾動信號中。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，為測量得到元器件敏感參數(shù)退化信號，建立敏感參數(shù)退化模型，現(xiàn)有 方法主要是通過兩個方面來克服敏感參數(shù)受到的擾動：控制試驗應(yīng)力的穩(wěn)定度；延長試驗 時間。控制試驗應(yīng)力的穩(wěn)定度，減少試驗應(yīng)力的漂移和波動，可以直接降低敏感參數(shù)受到的 外部應(yīng)力的擾動，易用測量得到敏感參數(shù)退化信息；延長試驗時間可以使得敏感參數(shù)的變 化足夠的大，實現(xiàn)在干擾信號中提取出敏感參數(shù)退化信息。
[0004] 但是控制試驗應(yīng)力的穩(wěn)定度在實際應(yīng)用中，受到技術(shù)和經(jīng)費的雙重制約，很難實 現(xiàn)。而且對于敏感參數(shù)退化極為緩慢的高可靠性、長壽命元器件，試驗時間可能需要數(shù)年甚 至十多年的時間，試驗時間太長，這在工程上是不可行的。因此，現(xiàn)有技術(shù)測試結(jié)果存在試 驗應(yīng)力的干擾。試驗應(yīng)力波動對元器件敏感參數(shù)退化信息的干擾導(dǎo)致試驗時間很長。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是如何去除試驗應(yīng)力波動對元器件敏感參數(shù)退化信 息的干擾。
[0006] 為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提出了一種元器件敏感參數(shù)退化的測量方法，包 括：
[0007] 獲取不同時刻元器件的敏感參數(shù)、影響所述敏感參數(shù)的應(yīng)力和測量時刻；
[0008] 對所述敏感參數(shù)及應(yīng)力進行數(shù)據(jù)預(yù)處理；
[0009] 對所述敏感參數(shù)、應(yīng)力、測量時刻進行數(shù)據(jù)處理，獲得去除所述應(yīng)力及去除測量隨 機誤差后的敏感參數(shù)。
[0010] 進一步地，所述對所述敏感參數(shù)及應(yīng)力進行數(shù)據(jù)預(yù)處理包括：
[0011] 確定所述敏感參數(shù)及應(yīng)力合理的取值范圍；
[0012] 逐行掃描，去除超出取值范圍的所述敏感參數(shù)及應(yīng)力。
[0013] 進一步地，所述獲得去除所述應(yīng)力及去除測量隨機誤差后的敏感參數(shù)，是按下式 計算的：
[0014] Xblf = xk + Khk (xb^k+l j - x^+1)
[0015] 其中，戈》為反向處理量，是一個列矢量，％^第一行即為去除應(yīng)力擾動及測量隨機 誤差后的敏感參數(shù)，毛+為后驗預(yù)計量，| +1為k+1行的先驗預(yù)計量，Kbk代表第一中間量，k 代表第k行數(shù)據(jù)，k的取值從N-1遞推到1，代表第k+1行的反向處理量，第N行的反 向處理量Ifov.與第N行的后驗預(yù)計量為/相等。
[0016] 進一步地，所述第一中間量Kbk是按下式計算的：
[0017] Km=P：F^(Pk+iyl
[0018] 其中，Kbk代表第一中間量，年代表第二中間量，巧:+1代表k+1行的第三中間量，F(xiàn) k 代表時間狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣。
[0019] 進一步地，所述后驗預(yù)計量4+:是按下式計算的：
[0020] x+k =xk + Kk(y-Hkx；)
[0021] 其中，4+為后驗預(yù)計量，乾為先驗預(yù)計量，&為第四中間量，y為特征提取矩陣，H k 為應(yīng)力測量矩陣
[0022] 進一步地，所述先驗預(yù)計量％是按下式計算的：
[0023] 艽 H-1
[0024] 其中，蔥為先驗預(yù)計量，F(xiàn)k i為k_l行的時間轉(zhuǎn)移矩陣，元、為k_l行的后驗預(yù)計 量，初始的后驗預(yù)計量私的第一行元素值取為敏感參數(shù)的初始測量值，或前若干個敏感參 數(shù)測試值的均值，私的其它行元素值取為〇。
[0025] 進一步地，所述特征提取矩陣71<是按下式計算的：
[0027] 其中，yk為特征提取矩陣，S。為敏感參數(shù)的初始測量值，或前若干個敏感參數(shù)測試 值的均值，zl-為k行第1個應(yīng)力值，^^為k行第m個應(yīng)力值，m為應(yīng)力個數(shù)。
[0028] 進一步地，所述第二中間量$是按下式計算的：
[0029] 二(I-HWV-K凡+KkRK[
[0030] 其中，if代表第二中間量，if代表第三中間量，Kk代表第四中間量，H k為應(yīng)力測量 矩陣，第二中間量6的初始值攻取值為R，R為測量誤差矩陣。
[0031] 進一步地，所述第四中間量心是按下式計算的：
[0032] Kk = !\Hl{H^H；+R)1
[0033] 其中，Kk代表第四中間量，C代表第三中間量，Hk為應(yīng)力測量矩陣，R為測量誤差 矩陣。
[0034] 所述應(yīng)力測量矩陣比為（m+3) X (m+3)的矩陣，m代表應(yīng)力的個數(shù)，Hk[l，1] = 1， 良其余的矩陣元素取值為〇 ;
[0035] 其中，仏[1.3 + /] = <-2;"代表應(yīng)力測量矩陣比的第一行第3+1列的元素為 茍-i取值范圍從1到m，Z丨表示第k行的第i個試驗應(yīng)力測量值，Z丨表示第i個試 驗應(yīng)力的初始設(shè)定值。
[0036] 所述測量誤差矩陣R的計算公式為：
[0037] R = e X In+3
[0038] 其中，1"+3為（m+3) X (m+3)的單位矩陣，m為應(yīng)力個數(shù)，e表示測量誤差。
[0039] 進一步地，所述第三中間量|是按下式計算的：
[0040] p「sPl-iKi+Q
[0041] 其中，代表第三中間量，F(xiàn)kl為k-1行的時間轉(zhuǎn)移矩陣，為k-1行的第二中 間變量，Q為模型誤差矩陣。
[0042] 所述時間轉(zhuǎn)移矩陣Fk的計算公式為：
[0044] 其中，F(xiàn)kS時間轉(zhuǎn)移矩陣，是一個（m+3) X (m+3)的矩陣，m代表應(yīng)力的個數(shù)，F(xiàn) ^勺 對角線為1上[1，2]=1115上[1，3]=11152/2上[2,3]=11 15，其余矩陣元素取0，1115為測量時 間間隔。
[0045] 所述模型誤差矩陣Q是按下式計算的：
[0046] Q = i X Im+3
[0047] 其中，1"+3為（m+3) X (m+3)的單位矩陣，m為應(yīng)力個數(shù)，|值控制數(shù)據(jù)處理后敏感 參數(shù)波動范圍，對于提取敏感參數(shù)長期變化趨勢的情況，I取值范圍為I <4X^-6, S。 為敏感參數(shù)的初始測量值，或前若干個敏感參數(shù)測試值的均值。
[0048] 通過采用本發(fā)明所公開的元器件敏感參數(shù)退化的測量方法，去除了試驗應(yīng)力波動 對元器件敏感參數(shù)退化信息的干擾，減少了基于敏感參數(shù)退化的元器件壽命的試驗時間， 能夠快速獲得元器件敏感參數(shù)變化趨勢，降低了基于敏感參數(shù)退化的試驗系統(tǒng)建設(shè)成本。
【附圖說明】
[0049] 通過參考附圖會更加清楚的理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點，附圖是示意性的而不應(yīng)理 解為對本發(fā)明進行任何限制，在附圖中：
[0050] 圖1示出了本發(fā)明元器件敏感參數(shù)退化的測量方法的流程圖；
[0051] 圖2示出了采用本發(fā)明的實施方式獲得的某元器件敏感參數(shù)退化測量結(jié)果示意 圖。
【具體實施方式】
[0052] 下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細描述。
[0053] 如圖1所示，本發(fā)明元器件敏感參數(shù)退化的測量方法的流程圖，包括：獲取不同時 刻元器件的敏感參數(shù)、影響所述敏感參數(shù)的應(yīng)力和測量時刻；對所述敏感參數(shù)及應(yīng)力進行 數(shù)據(jù)預(yù)處理；對所述敏感參數(shù)、應(yīng)力、測量時刻進行數(shù)據(jù)處理，獲得去除所述應(yīng)力及去除測 量隨機誤差后的敏感參數(shù)。下面對本發(fā)明提供的元器件敏感參數(shù)退化的測量方法展開詳細 的說明。
[0054] 具體地，獲取不同時刻元器件的敏感參數(shù)、影響所述敏感參數(shù)的應(yīng)力和測量時刻， 同一時刻的測試數(shù)據(jù)構(gòu)成一行，并將數(shù)據(jù)記錄在如下所示的表1中：
[0055] 表1待處理數(shù)據(jù)的形式
[0056]
[0057] 敏感參數(shù)可以是直接測量值，也可為1個或多個直接測量值的合成。一個被測元 器件可有1個或多個被測敏感參數(shù)，本實施方式以一個待分析敏感參數(shù)為例，對于多個敏 感參數(shù)的情況，需要按照1個待分析敏感參數(shù)的測量方法逐一進行處理，在此不做贅述。
[0058] 對上述技術(shù)方案的一種改進，所述對所述敏感參數(shù)及應(yīng)力進行數(shù)據(jù)預(yù)處理可以包 括：
[0059] 確定所述敏感參數(shù)及應(yīng)力合理的取值范圍；
[0060] 逐行掃描，去除超出取值范圍的所述敏感參數(shù)及應(yīng)力。
[0061] 具體地，數(shù)據(jù)預(yù)處理主要是避免錯誤的或不完整的數(shù)據(jù)影響到后續(xù)的計算。對于 敏感參數(shù)及應(yīng)力的值應(yīng)當(dāng)根據(jù)實際的情況設(shè)置一個合理的取值范圍。選取取值范圍的原則 是在試驗系統(tǒng)或被測元器件正常工作的情況下，以極小的概率超出取值范圍。例如，試驗 系統(tǒng)的溫度波動度為±0. l°c，試驗設(shè)定溫度為125°C，即意味著試驗溫度應(yīng)力波動范圍在 125°C ±0. 1°C，略微放寬波動范圍，一般可取系統(tǒng)波動范圍的3到5倍，即125°C ±0. 3°C或 125°C ±0. 5°C作為正常監(jiān)測值取值范圍。
[0062] 逐行掃描數(shù)據(jù)，對于超出取值范圍或不完整的數(shù)據(jù)行，將整行數(shù)據(jù)刪除，即該行數(shù) 據(jù)不參與后續(xù)的數(shù)據(jù)分析。
[0063] 對上述技術(shù)方案的一種改進，所述獲得去除所述應(yīng)力及去除測量隨機誤差后的敏 感參數(shù)，可以按式⑴計算：
[0064] ^bk = bk i^b{k 11) ~ ^+1) (1)
[0065] 其中，為反向處理量，是一個列矢量，毛^第一行即為去除應(yīng)力擾動及測量隨機 誤差后的敏感參數(shù)，毛 +為后驗預(yù)計量，丨-+1為k+1行的先驗預(yù)計量，Kbk代表第一中間量，k 代表第k行數(shù)據(jù)，k的取值從N-1遞推到1，1:>代表第k+1行的反向處理量，第N行的反 向處理量毛#與第N行的后驗預(yù)計量表v+相等