一种空间大功率激光器寿命在轨评估方法技术

本发明专利技术属于大功率空间激光器的在轨寿命进行评估技术领域，提供一种空间大功率激光器寿命在轨评估方法，采用激光器驱动电流

【技术实现步骤摘要】
一种空间大功率激光器寿命在轨评估方法


[0001]本专利技术属于大功率空间激光器的在轨寿命进行评估
，具体涉及一种空间大功率激光器寿命在轨评估方法
。

技术介绍

[0002]空间太阳能电站是指在地球空间进行大规模太阳能收集
、
转化为电力，并通过微波或激光等方式进行无线电力传输的巨型空间设施
。
空间太阳能电站技术的发展对于推动我国能源产业变革
、
环境与经济可持续发展，带动无线电力传输产业发展，以及牵引能源
、
信息与航天技术的跨越式发展等具有重大现实意义，是促进我国经济可持续发展及保障国家安全的重要战略选择
。
而激光无线能量传输系统是其中关键组成部分
。
激光无线能量传输系统包括星载发射端以及地面接收端，主要完成能量传输卫星与地面能量接收系统之间的无线能量传输功能
。
[0003]空间太阳能电站卫星寿命一般
10
年以上，对激光无线能量传输系统的发射端的寿命及可靠性提出了更高的要求，激光器的寿命是制约激光传能系统寿命的关键要素，通过对激光传能系统中大功率空间激光器的在轨寿命进行评估，可为激光器的在轨更换
、
在轨维修提供可靠的数据保障
。
[0004]因此，设计空间大功率激光器寿命在轨评估方法，进行激光传能系统中空间激光器的在轨寿命预测，通过激光传能载荷中参数获得，建立激光器的寿命退化模型，通过在轨计算，计算出空间激光器的剩余寿命及可靠性，提出在轨维修策略，为空间传能系统的在轨可靠
、
长期运行提供保障，成为十分重要的研究课题
。

技术实现思路

[0005]为解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提供一种空间大功率激光器寿命在轨评估方法，其包括如下的步骤：
[0006]S1、
收集
n
个试验样本分别在时间
t1
，
t2
，
…
，
tn
的性能退化数据，对于第
i
个试验样本，性能退化数据为
(tj
，
xij)(i
＝1，2，
…
，
n
；
j
＝1，2，
…
，
m)
；
[0007]S2、
根据记录的性能退化数据
(t
j
，
x
ij
)
，利用最小二乘法或者非线性最小二乘法估计各个样本性能退化轨迹模型的参数得到第
i
个试验样本的退化轨迹方程：
[0008][0009]S3、
设失效阈值为
D
，根据样本的退化轨迹模型，外推求出各个样本的伪失效寿命：
[0010][0011]其中
f
‑1为函数
f
的逆函数；如果得不到
f
‑1解析解，则利用迭代法求解；
[0012]S4、
利用图形估计法或其它分布假设检验方法，对伪失效寿命数据进行分布假设检验，选择性能退化失效寿命服从正态分布
N(
μ
,
σ2)
，正态分布的密度函数
(
失效密度
)
为：
[0013][0014]S5、
对均值和方差参数进行估计：
[0015]均值估计应采用极大似然估计，标准差估计采用最小方差无偏估计，得：
[0016][0017]式中，
T
为样本均值，
S
为样本标准差；
[0018]S6、
将得到的伪失效寿命数据视为完全寿命数据，根据寿命分布的可靠性评估方法进行可靠性评估
。
[0019]优选的方案中，步骤
S1
中，
n
个试验样本分别为激光器驱动电流
、
激光器温度
、
光功率
、
光斑分布
。
[0020]优选的方案中，激光器驱动电流
、
激光器温度
、
光功率
、
光斑分布在不同时间
tj
的数据通过空间激光器寿命评估系统获得，所述空间激光器寿命评估系统包括激光电源
、
激光器
、
光纤
、
光学天线
、
分光镜
A、
分光镜
B、
温度传感器
、
电流传感器
、
数据处理单元
、CCD
探测器
、
功率计，其中，激光电源
、
激光器
、
光纤
、
光学天线属于激光传能系统，霍尔电流传感器进行激光器驱动电流的检测，温度传感器进行激光器温度变化的检测，分光镜
A、
分光镜
B
导出一定比例的光送入光功率计和
CCD
探测器进行光功率和光斑的检测；采集的电流
、
温度
、
光功率
、
光斑分布数据送入数据处理单元进行
A/D
转换
、
数据处理
。
[0021]本专利技术所达到的有益效果为：
[0022]本专利技术提出了采用激光器驱动电流
、
温度
、
光功率及光斑分布作为表征影响激光器的寿命指标，设计了空间激光传能寿命评估系统的架构
。
根据在轨测量数据变化，采用最小方差无偏估计进行退化模型的适时修正
。
采用了性能退化轨迹法进行激光器在轨寿命预测，提高在轨寿命预测的可靠性
。
利用产品可靠性与性能退化量分布的关系，对激光器产品进行了可靠性评估
。
附图说明
[0023]图1为空间激光器寿命评估系统的架构；
[0024]图2为对数正态分布的失效密度曲线；
[0025]图3为性能退化轨迹法；
[0026]图4为退化轨迹法的可靠性评估流程图；
[0027]图5为空间激光器在轨寿命评估流程图；
[0028]图6为检测数据变化曲线；
[0029]图7为轨迹拟合图形；
[0030]图8为性能退化轨迹法可靠度的分布曲线；
[0031]图9为均值和方差变化曲线
。
[0032]图中标号：
[0033]1、
激光电源；
2、
激光器；
3、
光纤；
4、
光学天线；
5、
分光镜
A
；
6、
分光镜
B
；
7、
温度传感器；
8、
电流传感本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种空间大功率激光器寿命在轨评估方法，其特征在于，其包括如下的步骤：
S1、
收集
n
个试验样本分别在时间
t1
，
t2
，
…
，
tn
的性能退化数据，对于第
i
个试验样本，性能退化数据为
(tj
，
xij)(i
＝1，2，
…
，
n
；
j
＝1，2，
…
，
m)
；
S2、
根据记录的性能退化数据
(t
j
，
x
ij
)
，利用最小二乘法或者非线性最小二乘法估计各个样本性能退化轨迹模型的参数得到第
i
个试验样本的退化轨迹方程：
S3、
设失效阈值为
D
，根据样本的退化轨迹模型，外推求出各个样本的伪失效寿命：其中
f
‑1为函数
f
的逆函数；如果得不到
f
‑1解析解，则利用迭代法求解；
S4、
利用图形估计法或其它分布假设检验方法，对伪失效寿命数据进行分布假设检验，选择性能退化失效寿命服从正态分布
N(
μ
,
σ2)
，正态分布的密度函数
(
失效密度
)
为：
S5、
对均值和方差参数进行估计：均值估计应采用极大似然估计，标准差估计采用最小方差无偏估计，得：式中，
T
为样本均值，
S
为样本标准差；
S6、<...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐红艳，石德乐，丰大强，黄秀军，王凯明，杜丙川，孟昊博，周洪文，侯欣宾，刘自立，张明，
申请(专利权)人：山东航天电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：