电连接器间歇故障复现与评估关键技术分析

张林亚

摘 要：间歇故障是目前很多实战性装备在使用过程中，无故障发现事件的重要来源，在一定程度上增加了装备的运行隐患和保障负担。基于此，本文从分析电连接器间歇故障的影响因素，从而探讨基于步进应力的电连接器间歇故障复现优化设计及基于HSMM的电连接器使用状态评估。

关键词：电连接器;间歇故障;关键技术分析

间歇故障很容易引发装备维修保障及运行等问题，为更好解决此类问题，就需要检测并诊断装备中的一些间歇故障。但是间歇故障在装备内环境下的状态是停止的，所以，在进行检测与诊断前，需要复现出间歇故障，以便更好的进行观测。

1.电连接器间歇故障的影响因素分析

1.1接触件损伤

接触件损伤是比较常见的一种间歇故障，主要是由电连接器插针和插孔相互压接而成。并在压接处形成金属性导电接触面，而接触面作为关键部件，能够使电连接器起到传导信号或电能的作用，与此同时，由于接触面的压接方式的原因，久而久之接触面成了接触件的可靠性薄弱处。因此，当两个导体互相接触并进行电能传递或信号输送时，无论两个导体表面是否经过精细加工，在微观上永远都是坎坷不平的。

1.2环境应力

一般情况下，振动、冲击、循环温湿度等都能产生外部环境应力。相比损伤退化分析中的环境效应，环境应力在间歇故障分析中属于即时效应，当环境应力出现时才有可能出现间歇故障，而应力消失，间歇故障也会随之消失。而电连接器在使用过程中，最常见的是振动应力与温度应力。

1.2.1温度应力

电连接器间歇故障的诱因主要是电连接器的接触件材料特性受到了一定的影响。例如，接触件插针和插孔会随着温度的变化发生微小膨胀或收缩，也要将电连接器插针和插孔的过盈设计考虑在内，因此需要在接触面产生一个接触压力。

1.2.2振动应力

另一种情况，电连接器也会受到振动应力的作用，振动应力利用电连接器壳体传导至绝缘体，促使驱动插针和插孔发生有方向的移动，同时，因受到电连接器紧固件的约束，插针和插孔将在微小范围内出现，从而导致接触件金属接触面出现磨损。

2.基于步进应力的电连接器间歇故障复现优化设计

2.1基于步进应力的间歇故障加速复现原理

步进应力加速试验中有很多应力等级，每个加速应力等级下的间歇故障会不断的累积次数特征，一次复现试验过程中，需要累加多个应力等级下的间歇故障次数，就能得到复现的间歇故障次数特征量。如图1所示。

图中加速应力的等级分别用S1，S2，S3，S4表示，图中蓝色曲线代表的是步进应力下复现的间歇故障累积次数特征量的增长过程，产品服役环境应力下的间歇故障次数累积过程用紫色曲线来表示，图中加速应力下的间歇故障次数累积速度大于产品服役环境应力，并且较高加速应力下的间歇故障累积速度大于较低应力，步进应力下的间歇故障累积速度呈增大趋势。倘若服役环境应力下，产品在（0，tF，S0）区间内发生了 NF，S0次间歇故障。在步进应力复现试验中，复现出服役环境应力下的间歇故障次数时间为 tF，S，显然 tF，S

2.2基于步进应力的电连接器间歇故障加速复现试验优化设计

2.2.1基于步进应力的间歇故障加速复现试验设计准则

对电连接器间歇故障进行步进振动应力加速复现试验，须事先选定一组加速振动水平S1，S2…Sk，其取值均应高于或等于正常工作振动水平S0，对应有加速振动阶段转化时间t1，t2…tk。试验开始时，将间歇故障状态下的电连接器置于振动水平S1下进行复现试验，同时监测并统计间歇故障特征，经过一段时间，如t1后，把振动量級提高至S2，继续进行复现试验，依次进行试验提升加速振动水平，直到在 Sk加速振动水平下持续 tk直至试验结束。

2.2.2基于步进应力的间歇故障加速复现试验优化设计算法

经过简化，得到步进应力间歇故障加速复现试验设计变量包括最低加速振动应力水平 S1，应力水平数 k，以及各振动应力的转换时间 τi，在定时截尾和等间隔应力等级划分的假设下，通过确定一组{S1，k，τi}就得到一个步进应力复现试验方案。试验方案优化数学模型中包含多参量和非线性约束，因此对最优步进应力加速复现试验的搜索属于含非线性约束的多参数优化问题。

2.3基于 HSMM的电连接器使用状态评估

首先构建基于HSMM的电连接器使用状态转移模型，然后进行模型训练，通过对间歇故障特征信息进行提取，获取各使用状态下的间歇故障广义强度样本数据，应用参数重估算法对各使用状态下的HSMM参数进行估计，建立评估模型库和分类器;获取待评估状态下的间歇故障广义强度特征数据，应用训练得到的模型库和分类器，计算输入样本在各模型参数条件下的条件概率P（O|λi），得到样本的使用状态。

结论

由此可见，电子设备中间歇故障的重要来源是连接型间歇故障，并且在现代电子设备中广泛存在，而电连接器属于连接型部件的范围内，除了电连接器，电子设备中还包含焊点、管脚、电线等连接型器件，针对这些元器件的间歇故障机理、检测、诊断、评估与预测的研究也值得进一步探索。

参考文献

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