MOST CITED
Update: 2021-07-01
Task „Implementation of procedures ensuring the originality of scientific papers published in the quarterly „Eksploatacja i Niezawodność – Maintenance and Reliability” financed under contract 532/P-DUN/2018 from the funds of the Minister of Science and Higher Education for science dissemination activities.
Yuanyuan TAN
Metoda prognozowania cyklu życia powielacza elektronów oparta na przyspieszonych badaniach degradacji
Powielacz elektronów (EM) to elektroniczne urządzenie próżniowe o wysokiej niezawodności i długim cyklu życia, które znajduje szerokie zastosowanie w spektrometrii i badaniach przestrzeni kosmicznej, a także w atomowych wzorcach częstotliwości. Jest to urządzenie krytyczne, które może stanowić ograniczenie dla technologii, w której jest wykorzystywane. Wyzwaniem dla naukowców i inżynierów pozostaje pytanie, jak przewidzieć żywotność EM. W pierwszej kolejności w artykule zbadano mechanizm degradacji EM. Badanie pokazało, że współczynniki emisji wtórnej elektrody powielacza maleją stopniowo wraz z upływem czasu pracy, co prowadzi do degradacji kluczowego wskaźnika wydajności EM, to znaczy wzmocnienia prądu elektrycznego. W oparciu o ten fakt, zaproponowano metodę prognozowania żywotności EM zasadzającą się na metodologii przyspieszonych badań degradacji (ADT) z wykorzystaniem podwójnych naprężeń. Następnie zaprojektowano i zrealizowano plan ADT z podwójnymi naprężeniami za pomocą odpowiedniego systemu testowego. Na koniec przedstawiono procedurę analizy danych, a ich wiarygodność zbadano poprzez weryfikację modelu. Przedstawiona metoda może znacznie zredukować czas i koszty badań dzięki wykorzystaniu przyspieszonych naprężeń, które mogą przyspieszyć proces degradacji EM. Metoda ta może również umożliwić nowy sposób przewidywania niezawodności i cyklu życia produktów o długim cyklu życia i wysokiej niezawodności.
Lifetime prediction method for electron multiplier based on accelerated degradation test
Electron multiplier (EM) is a kind of highly reliable and long-lifetime vacuum electronic device applied widely in spectrometry, space exploration and atom frequency standard. It is a critical device which might constrain the related technology. A challenge remains for researcher and engineer how to predict the life span of EM. Firstly, degradation mechanism of EM is investigated. It shows that the secondary emission ratios of each multiplier electrode reduces gradually with operating time, which results in the degradation of the key performance index of EM, i.e. the gain of electric current. So an accelerated degradation test (ADT) methodology using dual stresses is proposed to predict the life span of EM. Secondly, the ADT plan with dual stresses is designed and carried out by the corresponding test system established. Finally, the data analysis procedure is presented, and its validity is investigated by model verification. The presented method can sharply reduce testing time and cost because of using accelerated stress which can accelerate degradation process of EM. This method can also provide a new way to lifetime and reliability prediction for other products with long lifetime and high reliability.
Analiza niezmienności mechanizmu degradacji w przyspieszonych badaniach degradacji z obciążeniem stopniowym
Streszczenie Wielu badaczy wykorzystuje przyspieszone badania degradacji z obciążeniem stopniowym (ang. step-stress accelerated degradation testing, SSADT) do oceny niezawodności wysoce niezawodnych produktów. Większość wcześniejszych prac nad SSADT zakłada, że podczas badań przyspieszonych mechanizm degradacji pozostaje niezmienny. Jednak, najnowsze badania wykazały, że mechanizmy degradacji mogą różnić się w zależności od poziomu przyspieszonego obciążenia. Poprawna ekstrapolacja wyników badań przyspieszonych na warunki otoczenia wymaga aby mechanizm degradacji przy wszystkich poziomach obciążenia był taki sam. Biorąc pod uwagę zmienność mechanizmu degradacji, wskazane jest badanie stopnia (nie)zmienności mechanizmu degradacji w badaniach SSADT. W artykule zaproponowano metodę analizy niezmienności mechanizmu degradacji w badaniach SSADT opartą na teście ilorazu wiarygodności. W pierwszej kolejności, przedstawiono podstawową zasadę testu ilorazu wiarygodności. Następnie, opisano model dla danych SSADT i metodę estymacji parametrów. Ponadto zaproponowano regułę decyzyjną stanowiąca narzędzie do analizy niezmienności. Omawianą metodę zilustrowano i zweryfikowano na przykładzie analizy niezmienności mechanizmu degradacji w badaniach SSADT gumy silikonowej.
Consistency analysis of degradation mechanism in step-stress acc elerated degradation testing
Step-stress accelerated degradation testing (SSADT) has been used by many researchers for the reliability assessment of highly reliable products. Most of the previous works on SSADT assume that the degradation mechanism keeps unchanged during the accelerated degradation testing. However, some recent investigations have shown that degradation mechanisms may be different among various accelerated stress levels. For an accurate extrapolation of accelerated testing results to the ambient condition, the degradation mechanism at all accelerated stress levels should be the same. Taking the variation of the degradation mechanism into account, it is advisable to test the degradation mechanism consistency in a SSADT. This paper proposes a likelihood ratio test method for the consistency analysis of degradation mechanism in the SSADT. We first introduce the basic principle of the likelihood ratio test method. Then we describe the model for SSADT data and the parameter estimation method. Further, we propose a decision rule for the consistency analysis. The proposed method is illustrated and validated with examples on the consistency analysis of degradation mechanism in a SSADT of silicone rubbers.