電連接器間歇故障復現與評估關鍵技術分析

張林亞

摘 要：間歇故障是目前很多實戰性裝備在使用過程中，無故障發現事件的重要來源，在一定程度上增加了裝備的運行隱患和保障負擔。基于此，本文從分析電連接器間歇故障的影響因素，從而探討基于步進應力的電連接器間歇故障復現優化設計及基于HSMM的電連接器使用狀態評估。

關鍵詞：電連接器;間歇故障;關鍵技術分析

間歇故障很容易引發裝備維修保障及運行等問題，為更好解決此類問題，就需要檢測并診斷裝備中的一些間歇故障。但是間歇故障在裝備內環境下的狀態是停止的，所以，在進行檢測與診斷前，需要復現出間歇故障，以便更好的進行觀測。

1.電連接器間歇故障的影響因素分析

1.1接觸件損傷

接觸件損傷是比較常見的一種間歇故障，主要是由電連接器插針和插孔相互壓接而成。并在壓接處形成金屬性導電接觸面，而接觸面作為關鍵部件，能夠使電連接器起到傳導信號或電能的作用，與此同時，由于接觸面的壓接方式的原因，久而久之接觸面成了接觸件的可靠性薄弱處。因此，當兩個導體互相接觸并進行電能傳遞或信號輸送時，無論兩個導體表面是否經過精細加工，在微觀上永遠都是坎坷不平的。

1.2環境應力

一般情況下，振動、沖擊、循環溫濕度等都能產生外部環境應力。相比損傷退化分析中的環境效應，環境應力在間歇故障分析中屬于即時效應，當環境應力出現時才有可能出現間歇故障，而應力消失，間歇故障也會隨之消失。而電連接器在使用過程中，最常見的是振動應力與溫度應力。

1.2.1溫度應力

電連接器間歇故障的誘因主要是電連接器的接觸件材料特性受到了一定的影響。例如，接觸件插針和插孔會隨著溫度的變化發生微小膨脹或收縮，也要將電連接器插針和插孔的過盈設計考慮在內，因此需要在接觸面產生一個接觸壓力。

1.2.2振動應力

另一種情況，電連接器也會受到振動應力的作用，振動應力利用電連接器殼體傳導至絕緣體，促使驅動插針和插孔發生有方向的移動，同時，因受到電連接器緊固件的約束，插針和插孔將在微小范圍內出現，從而導致接觸件金屬接觸面出現磨損。

2.基于步進應力的電連接器間歇故障復現優化設計

2.1基于步進應力的間歇故障加速復現原理

步進應力加速試驗中有很多應力等級，每個加速應力等級下的間歇故障會不斷的累積次數特征，一次復現試驗過程中，需要累加多個應力等級下的間歇故障次數，就能得到復現的間歇故障次數特征量。如圖1所示。

圖中加速應力的等級分別用S1，S2，S3，S4表示，圖中藍色曲線代表的是步進應力下復現的間歇故障累積次數特征量的增長過程，產品服役環境應力下的間歇故障次數累積過程用紫色曲線來表示，圖中加速應力下的間歇故障次數累積速度大于產品服役環境應力，并且較高加速應力下的間歇故障累積速度大于較低應力，步進應力下的間歇故障累積速度呈增大趨勢。倘若服役環境應力下，產品在（0，tF，S0）區間內發生了 NF，S0次間歇故障。在步進應力復現試驗中，復現出服役環境應力下的間歇故障次數時間為 tF，S，顯然 tF，S

2.2基于步進應力的電連接器間歇故障加速復現試驗優化設計

2.2.1基于步進應力的間歇故障加速復現試驗設計準則

對電連接器間歇故障進行步進振動應力加速復現試驗，須事先選定一組加速振動水平S1，S2…Sk，其取值均應高于或等于正常工作振動水平S0，對應有加速振動階段轉化時間t1，t2…tk。試驗開始時，將間歇故障狀態下的電連接器置于振動水平S1下進行復現試驗，同時監測并統計間歇故障特征，經過一段時間，如t1后，把振動量級提高至S2，繼續進行復現試驗，依次進行試驗提升加速振動水平，直到在 Sk加速振動水平下持續 tk直至試驗結束。

2.2.2基于步進應力的間歇故障加速復現試驗優化設計算法

經過簡化，得到步進應力間歇故障加速復現試驗設計變量包括最低加速振動應力水平 S1，應力水平數 k，以及各振動應力的轉換時間 τi，在定時截尾和等間隔應力等級劃分的假設下，通過確定一組{S1，k，τi}就得到一個步進應力復現試驗方案。試驗方案優化數學模型中包含多參量和非線性約束，因此對最優步進應力加速復現試驗的搜索屬于含非線性約束的多參數優化問題。

2.3基于 HSMM的電連接器使用狀態評估

首先構建基于HSMM的電連接器使用狀態轉移模型，然后進行模型訓練，通過對間歇故障特征信息進行提取，獲取各使用狀態下的間歇故障廣義強度樣本數據，應用參數重估算法對各使用狀態下的HSMM參數進行估計，建立評估模型庫和分類器;獲取待評估狀態下的間歇故障廣義強度特征數據，應用訓練得到的模型庫和分類器，計算輸入樣本在各模型參數條件下的條件概率P（O|λi），得到樣本的使用狀態。

結論

由此可見，電子設備中間歇故障的重要來源是連接型間歇故障，并且在現代電子設備中廣泛存在，而電連接器屬于連接型部件的范圍內，除了電連接器，電子設備中還包含焊點、管腳、電線等連接型器件，針對這些元器件的間歇故障機理、檢測、診斷、評估與預測的研究也值得進一步探索。

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