一種基于威布爾分布的電觸頭材料靜熔焊力數(shù)據(jù)處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于威布爾分布的電觸頭材料靜熔焊力數(shù)據(jù)處理方法，電觸頭靜熔焊力測試裝置可通過對動靜觸點施加壓力閉合后加載規(guī)定的電流，再通過一定拉力將動靜觸點分離測量出電觸頭材料靜熔焊力數(shù)值。本發(fā)明包括五步驟：步驟一：電觸頭材料靜熔焊力數(shù)據(jù)采集；步驟二：確定數(shù)據(jù)特征；步驟三：確定數(shù)據(jù)統(tǒng)計方式，即沒有失效數(shù)據(jù)采用威布爾完整統(tǒng)計方式，有失效數(shù)據(jù)采用威布爾不完整統(tǒng)計方式；步驟四：數(shù)據(jù)擬合處理；步驟五：確定置信度得到最佳取值，根據(jù)擬合結(jié)果得到電觸頭材料靜熔焊力數(shù)據(jù)最佳取值。本發(fā)明以威布爾概率統(tǒng)計為基礎(chǔ)，在保證實驗?zāi)軌虻玫接行?shù)據(jù)的前提下，極大地縮短試驗時間，節(jié)約試驗成本，同時也能對電觸頭材料靜熔焊力數(shù)據(jù)進行歸納總結(jié)，給低壓電器行業(yè)發(fā)展提供技術(shù)支持。
【專利說明】一種基于威布爾分布的電觸頭材料靜熔焊力數(shù)據(jù)處理方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于材料性能測試領(lǐng)域，具體是指一種基于威布爾分布的電觸頭材料靜熔 焊力數(shù)據(jù)處理方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 電觸頭材料是影響開關(guān)電器觸頭系統(tǒng)工作可靠性的重要因素。在電觸頭材料的選 擇與研制中必須綜合考慮材料自身的熱、電、機械等性質(zhì)對其工作過程中的接觸電阻，熱 熔焊、侵蝕及電壽命等面的影響，并根據(jù)各種開關(guān)電器對電觸頭材料的不同要求合理地選 用或研制材料。用作開關(guān)的電觸頭材料，由于接通電源時產(chǎn)生涌流，電路故障時產(chǎn)生短路電 流的作用，常常使閉合觸頭瞬時過熱熔化，以致發(fā)生熱熔焊，縮短了觸頭的壽命。隨著電器 開關(guān)走向小型化、大容量，電觸頭材料熱熔焊問題將愈來愈突出，因此有必要對電觸頭材料 的抗熔焊性能作更深入的探討和研究。
[0003] 熱熔焊分為靜、動熔焊兩種，其中靜熔焊是指觸頭閉合期間由于接觸焦耳熱的作 用，使觸頭熔化、焊接在一起的現(xiàn)象。靜熔焊是電觸頭在閉合期間由于電流熱效應(yīng)造成的。 電觸頭閉合狀態(tài)類似于固定電接觸，此時電觸頭的主要作用是承載電流，起電能傳遞和信 號傳輸?shù)淖饔?。由于電觸頭接觸產(chǎn)生接觸電阻，當(dāng)電流通過電觸頭時會產(chǎn)生接觸焦耳熱，使 材料表面溫度升高。如果電觸頭的溫升過高，接觸表面便迅速生長較厚的氧化膜，使導(dǎo)電斑 點的數(shù)目減少，尺寸縮小，接觸電阻變大；接觸電阻一旦變大，溫升進一步增高，接觸電阻更 加變大，如此惡性循環(huán)，最后導(dǎo)致接觸面熔焊，或者接觸電阻變大使導(dǎo)電失效。當(dāng)靜熔焊力 超過開關(guān)的機械分?jǐn)嗔r，電觸頭無法分開，引起分?jǐn)嚯娐肥Щ蛘哐泳忛_關(guān)電器的分?jǐn)?動作。因此，研究電觸頭材料靜熔焊力對低壓電器行業(yè)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。
[0004] 目前，電觸頭材料靜熔焊力數(shù)據(jù)一般都是通過電觸頭材料靜熔焊力測試裝置進行 試驗獲得，該電觸頭材料靜熔焊力測試裝置參見本 申請人:在先申請的ZL201310212917. 3 的電觸頭材料的靜熔焊力測試裝置及其測試方法。
[0005] 但是截止到目前這些數(shù)據(jù)沒有一種合理的處理方式。通常數(shù)據(jù)處理方式采用二種 方法，一是使用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，二是使用正態(tài)分布。標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計方式只處理靜熔焊概率 (有效數(shù)據(jù)占總數(shù)據(jù)的概率），最大熔焊力數(shù)值及最大熔焊力加數(shù)平均值，這種處理方式過 于簡單，用簡單的數(shù)學(xué)平均值來描述電觸頭靜熔焊力數(shù)值是很片面的，不完整的；正態(tài)分布 處理方式只能提供單一方式來處理有效數(shù)據(jù)，而數(shù)據(jù)中若存在失效數(shù)據(jù)則沒有辦法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點和不足，而提供一種基于威布爾分 布的電觸頭材料靜熔焊力數(shù)據(jù)處理方法，可以根據(jù)測試得到的有效數(shù)據(jù)和失效數(shù)據(jù)同時進 行處理，克服了正態(tài)分布處理數(shù)據(jù)單一性的缺陷，在保證實驗?zāi)軌虻玫阶銐蛴行?shù)據(jù)的前 提下，極大地縮短實驗時間，節(jié)約了實驗成本。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是包括以下步驟： (1) 電觸頭材料靜熔焊力數(shù)據(jù)采集，電觸頭材料靜熔焊力數(shù)據(jù)是基于電觸頭材料靜熔 焊力測試裝置所進行實驗獲得，每實驗一次獲得一個電觸頭靜熔焊力數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集量為η 次，η取值范圍是30-100 ; 該電觸頭材料靜熔焊力測試裝置包括有支架、施力機構(gòu)和測試機構(gòu)，所述的支架上設(shè) 置有水平的安裝板，該安裝板下垂直固定連接有支撐軸，所述的支撐軸上鉸接連接有杠桿， 所述的施力機構(gòu)與杠桿的一端聯(lián)動配合，所述的杠桿的另一端下方鉸接設(shè)置有連桿，該連 桿的下端固定設(shè)置有動觸點導(dǎo)電上夾具，所述的測試機構(gòu)包括有靜觸點導(dǎo)電下夾具、壓力 傳感器、以及數(shù)據(jù)采集器，所述的靜觸點導(dǎo)電下夾具置于壓力傳感器上，且靜觸點導(dǎo)電下夾 具位于動觸點導(dǎo)電上夾具的下方，二者構(gòu)成相對接觸和相向分離配合，所述的靜觸點導(dǎo)電 上下夾具與壓力傳感器之間設(shè)置有第一絕緣片，所述的動觸點導(dǎo)電上夾具與連桿之間設(shè)置 有第二絕緣片，所述的施力機構(gòu)包括有固定于安裝板上的電機，該電機聯(lián)動設(shè)置有絲桿，所 述的杠桿的一端鉸接設(shè)置有絲桿螺母，該絲桿螺母與絲桿聯(lián)動配合設(shè)置，所述的支架包括 有與安裝板平行設(shè)置的上固定板和下固定板，該上固定板下固定板之間縱向固定設(shè)置有多 根縱向固定軸，所述的安裝板與縱向固定軸成縱向滑移導(dǎo)向配合，且該上固定板上設(shè)置有 向下的平衡軸，該平衡軸的下端與安裝板固定連接設(shè)置； (2) 確定數(shù)據(jù)特征，篩除掉電觸頭靜熔焊力數(shù)據(jù)中數(shù)值為0的失效數(shù)據(jù)，剩余的電 觸頭靜熔焊力數(shù)據(jù)位有效數(shù)據(jù)，有效數(shù)據(jù)個數(shù)占數(shù)據(jù)采集量η的百分率為m，m取值為 20%-100% ； (3) 數(shù)據(jù)統(tǒng)計，定義自變量X和因變量Y為符合威布爾統(tǒng)計關(guān)系， 當(dāng)m為100%時，采用威布爾完整數(shù)據(jù)統(tǒng)計方式進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計：自變量X取值為1/ (n+l),2/(n+l),3/(n+l),……rV(n+l)，因變量Y取值為將靜熔焊力數(shù)據(jù)升序排列； 當(dāng)m< 100%，采用威布爾不完整統(tǒng)計方式，自變量X取值為1/n，l/n+V(n-l)，1/n+l/ (n-l)+l/(n-2),……l/n+V(n_l) +V(n_2) +……+1，因變量Y取值為將靜熔焊力數(shù)據(jù)升序 排列； (4) 數(shù)據(jù)擬合處理，采用origin軟件對數(shù)據(jù)進行擬合處理；將自變量X和因變量Y數(shù) 據(jù)導(dǎo)入origin軟件中，用origin軟件威布爾數(shù)據(jù)擬合功能得到靜熔焊力數(shù)據(jù)擬合曲線； (5) 確定置信度得到最佳取值，即確定數(shù)據(jù)威布爾分布置信度，根據(jù)擬合結(jié)果得到電觸 頭材料靜熔焊力數(shù)據(jù)最佳取值；置信度采用95%，數(shù)據(jù)最佳取值為擬合曲線自變量X=O. 95 時對應(yīng)因變量Y數(shù)值。
[0008] 本發(fā)明針對目前沒有一種合理的電觸頭材料靜熔焊力數(shù)據(jù)統(tǒng)計方式，提出一種基于威 布爾分布的電觸頭材料靜熔焊力數(shù)據(jù)處理方法。該方法以概率統(tǒng)計為基礎(chǔ)，在保證實驗?zāi)?夠得到足夠有效數(shù)據(jù)的前提下，極大地縮短試驗時間，節(jié)約試驗成本，同時也能對電觸頭材 料靜熔焊力數(shù)據(jù)進行歸納總結(jié)，給低壓電器行業(yè)發(fā)展提供技術(shù)支持。
[0009] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于本發(fā)明基于威布爾分布建立兩套電觸頭材料靜熔焊力數(shù)據(jù) 處理機制，在對數(shù)據(jù)使用origin軟件進行擬合處理，最后根據(jù)擬合曲線確定最佳取值，使 得該方法具備以下優(yōu)點： (1)由于電觸頭材料靜熔焊力數(shù)據(jù)分布比較廣泛，歷史經(jīng)驗表明這些數(shù)據(jù)分布類型 中指數(shù)分布、正態(tài)分布和威布爾分布所占比例為80%以上，而指數(shù)分布和正態(tài)分布是威布 爾分布的特例，因此本發(fā)明以威布爾分布建立數(shù)學(xué)模型，最終確定數(shù)據(jù)最佳取值具有普適 性； (2) 相對于傳統(tǒng)的在威布爾概率紙上進行繪制而言，本方面采用origin軟件進行擬合 處理，擬合精度更高，更能反應(yīng)電觸頭材料靜熔焊力的真實情況； (3) 本發(fā)明能夠提供一個相對準(zhǔn)確的電觸頭材料靜熔焊力數(shù)據(jù)的最佳取值，從而為電 觸頭材料的生產(chǎn)提供了科學(xué)、定量的標(biāo)準(zhǔn)，充分發(fā)揮了威布爾分布處理數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，減少了 觸點材料浪費和經(jīng)濟損失。
[0010] 下面結(jié)合說明書附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步介紹。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1為本發(fā)明所述方法的工藝流程圖； 圖2為AgNi電觸頭材料威布爾完整數(shù)據(jù)統(tǒng)計方式； 圖3為AgCdO電觸頭材料威布爾不完整統(tǒng)計方式； 圖4為電觸頭材料靜熔焊力測試裝置圖。
[0012]

【具體實施方式】
[0013] 下面通過實施例對本發(fā)明進行具體的描述，只用于對本發(fā)明進行進一步說明，不 能理解為對本發(fā)明保護范圍的限定，該領(lǐng)域的技術(shù)工程師可根據(jù)上述發(fā)明的內(nèi)容對本發(fā)明 作出一些非本質(zhì)的改進和調(diào)整。
[0014] 實施例一：圖2為AgNi電觸頭材料威布爾完整數(shù)據(jù)統(tǒng)計方式，獲得圖2步驟如下： 步驟一 =AgNi電觸頭材料靜熔焊力實驗次數(shù)n=30,所獲得數(shù)據(jù)如下表所示：

【權(quán)利要求】
1. 一種基于威布爾分布的電觸頭材料靜熔焊力數(shù)據(jù)處理方法，其特在于包括以下步 驟： (1) 電觸頭材料靜熔焊力數(shù)據(jù)采集，電觸頭材料靜熔焊力數(shù)據(jù)是基于電觸頭材料靜熔 焊力測試裝置所進行實驗獲得，每實驗一次獲得一個電觸頭靜熔焊力數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集量為n 次，n取值范圍是30-100 ; 該電觸頭材料靜熔焊力測試裝置包括有支架、施力機構(gòu)和測試機構(gòu)，所述的支架上設(shè) 置有水平的安裝板，該安裝板下垂直固定連接有支撐軸，所述的支撐軸上鉸接連接有杠桿， 所述的施力機構(gòu)與杠桿的一端聯(lián)動配合，所述的杠桿的另一端下方鉸接設(shè)置有連桿，該連 桿的下端固定設(shè)置有動觸點導(dǎo)電上夾具，所述的測試機構(gòu)包括有靜觸點導(dǎo)電下夾具、壓力 傳感器、以及數(shù)據(jù)采集器，所述的靜觸點導(dǎo)電下夾具置于壓力傳感器上，且靜觸點導(dǎo)電下夾 具位于動觸點導(dǎo)電上夾具的下方，二者構(gòu)成相對接觸和相向分離配合，所述的靜觸點導(dǎo)電 上下夾具與壓力傳感器之間設(shè)置有第一絕緣片，所述的動觸點導(dǎo)電上夾具與連桿之間設(shè)置 有第二絕緣片，所述的施力機構(gòu)包括有固定于安裝板上的電機，該電機聯(lián)動設(shè)置有絲桿，所 述的杠桿的一端鉸接設(shè)置有絲桿螺母，該絲桿螺母與絲桿聯(lián)動配合設(shè)置，所述的支架包括 有與安裝板平行設(shè)置的上固定板和下固定板，該上固定板下固定板之間縱向固定設(shè)置有多 根縱向固定軸，所述的安裝板與縱向固定軸成縱向滑移導(dǎo)向配合，且該上固定板上設(shè)置有 向下的平衡軸，該平衡軸的下端與安裝板固定連接設(shè)置； (2) 確定數(shù)據(jù)特征，篩除掉電觸頭靜熔焊力數(shù)據(jù)中數(shù)值為0的失效數(shù)據(jù)，剩余的電 觸頭靜熔焊力數(shù)據(jù)位有效數(shù)據(jù)，有效數(shù)據(jù)個數(shù)占數(shù)據(jù)采集量n的百分率為m，m取值為 20%-100% ； (3) 數(shù)據(jù)統(tǒng)計，定義自變量X和因變量Y為符合威布爾統(tǒng)計關(guān)系， 當(dāng)m為100%時，采用威布爾完整數(shù)據(jù)統(tǒng)計方式進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計：自變量X取值為1/ (n+l),2/(n+l),3/(n+l),……rV(n+l)，因變量Y取值為將靜熔焊力數(shù)據(jù)升序排列； 當(dāng)m < 100%，采用威布爾不完整統(tǒng)計方式，自變量X取值為1/n，l/n+lAn-l)，1/n+l/ (n-l)+l/(n-2),……l/n+lAn-l) +lAn-2) +……+1，因變量Y取值為將靜熔焊力數(shù)據(jù)升序 排列； (4) 數(shù)據(jù)擬合處理，采用origin軟件對數(shù)據(jù)進行擬合處理；將自變量X和因變量Y數(shù) 據(jù)導(dǎo)入origin軟件中，用origin軟件威布爾數(shù)據(jù)擬合功能得到靜熔焊力數(shù)據(jù)擬合曲線； (5) 確定置信度得到最佳取值，即確定數(shù)據(jù)威布爾分布置信度，根據(jù)擬合結(jié)果得到電觸 頭材料靜熔焊力數(shù)據(jù)最佳取值；置信度采用95%，數(shù)據(jù)最佳取值為擬合曲線自變量X=0. 95 時對應(yīng)因變量Y數(shù)值。
【文檔編號】G01N3/08GK104483192SQ201410706716
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月27日
【發(fā)明者】王珩, 李素華, 劉立強, 翁桅, 柏小平, 林萬煥 申請人:福達合金材料股份有限公司