氦氖激光器加速寿命试验理论研究

论文摘要

利用恒定应力下的加速寿命试验方法对玻璃结构腔长为250mm的全内腔式小型氦氖激光器进行试验来估算其寿命,重点进行了理论研究。根据氦氖激光器在正常工作条件下的失效机理,我们选取电流作为本试验的加速应力。理论和实验研究表明:氦氖激光器在正常点燃电流和加速电流下的工作寿命分布均服从威布尔函数规律。加速电流不超过20mA时,形状参数m基本相同;加速电流在20mA以上时,形状参数m会发生较大变化,但仍然符合威布尔分布,从而也说明氦氖激光器点燃电流超过一定值后,将开始增加新的失效因子。我们的试验中所采用的加速电流超过了一般加速寿命试验所选取的加速电流。为得到正常工作条件下氦氖激光器的特征寿命,本论文对大电流下氦氖激光器的特征寿命进行了修正,得到了大电流条件下计算氦氖激光器特征寿命的数学模型。通过对试验数据的分析讨论了该方法的可行性,并确定了氦氖激光器的加速寿命试验中加速电流的上限。为进一步缩短试验时间和减少受试样管数,本论文还提出了定数定时混合截尾试验方法对失效数据进行处理。即在4I0(I0为正常工作电流)的加速电流下采用定数截尾试验方法,在3I0和2I0的加速电流下采用定时截尾试验方法,并利用贝叶斯估计、极大似然方法及最佳线性无偏估计方法处理各加速电流下的失效数据,即可方便的估算出正常应力下氦氖激光器的寿命。该方法还可用于其它类型的激光器(如环形腔气体激光器)及电子元器件的寿命试验。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 加速寿命试验的国内外研究现状
• 1.2 激光器寿命试验的国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究概况
• 1.2.2 国内研究概况
• 1.3 本文的主要工作
• 第二章 可靠性理论基础
• 2.1 可靠性的定义
• 2.2 可靠性研究的重要性
• 2.3 可靠性工程研究的基本内容和任务
• 2.3.1 可靠性研究的基本内容
• 2.3.2 可靠性研究的基本任务
• 2.4 度量可靠性的常用指标
• 2.5 常见的寿命分布类型
• 2.5.1 指数分布
• 2.5.2 威布尔分布
• 第三章 加速寿命试验的设计与实现
• 3.1 寿命试验及加速寿命试验
• 3.2 寿命试验的分类
• 3.3 加速寿命试验（ALT）的基本概念
• 3.3.1 加速寿命试验的基本类型
• 3.3.2 加速寿命试验的加速应力
• 3.3.3 失效过程的加速性
• 3.4 常用的加速模型
• 3.4.1 阿伦尼斯（Arrhenius）模型
• 3.4.2 逆幂律模型
• 3.4.3 单应力爱林（Eyring）模型
• 3.5 恒定应力加速寿命试验的基本思想
• 3.6 恒定应力加速寿命试验中考虑的主要问题
• 3.6.1 加速应力的选择
• 3.6.2 加速应力水平的确定
• 3.6.3 试验样品的选取
• 3.6.4 应力的最高、最低水平及其间隔的确定
• 3.6.5 试验停止时间的确定
• 3.6.6 确定测试周期
• 3.6.7 试验数据的整理分析
• 第四章 氦氖激光器加速寿命测试的实验研究及数据处理
• 4.1 氦氖激光器加速寿命试验中的基础问题
• 4.1.1 氦氖激光器的激励机制
• 4.1.2 氦氖激光器的放电特性
• 4.1.3 氦氖激光器的失效机制
• 4.2 试验的前提假设
• 4.3 试验和测试方法
• 4.4 氦氖激光器加速寿命试验的数据处理理论
• 4.4.1 大电流情况下数据处理的算法设计
• 4.4.2 混合截尾试验方法处理无失效数据的算法设计
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者在读期间的研究成果