基于电参数的连接器插拔寿命预测方法、装置及电子设备与流程

本发明属于电连接器可靠性评估，具体的涉及基于电参数的连接器插拔寿命预测方法、装置及电子设备。

背景技术：

1、电连接器是电子电气系统中实现电能传输与信号交互的基础核心元件，是保障系统电路连通性与信号完整性的关键枢纽。随着现代工业装备向高集成度、高功率密度、高可靠性方向发展，系统中电连接器的使用数量与应用密度持续提升，单台复杂装备中往往包含数百至数千个插拔式电连接器，任意一个连接器发生接触失效都可能引发局部电路故障、信号传输中断甚至整机系统停机，进而造成巨大的经济损失与安全风险。因此，电连接器的接触可靠性直接决定了整个电子电气系统的运行稳定性与服役安全性，准确评估并预测连接器的剩余插拔寿命，对于开展视情维护、降低系统停机风险、避免安全事故具有重要的工程应用价值与经济意义。

2、插拔式电连接器在反复插拔服役过程中，接触界面会发生一系列复杂的物理化学演化过程，包括接触镀层的渐进式磨损、基体材料的转移与暴露、磨屑的生成与堆积、接触界面氧化膜的生长、有效导电接触面积的持续减小等。上述过程共同导致接触电阻呈现整体上升的退化趋势，当接触电阻升高至超出产品标准规定的失效阈值时，连接器即发生接触失效。插拔寿命是衡量电连接器可靠性的核心指标，目前行业内主要通过实验室加速插拔寿命试验获取寿命数据，但该方法周期长、成本高，且仅能得到批次性的统计寿命，无法针对单个服役中的连接器实现个性化的剩余寿命预测。

3、现有电连接器插拔寿命预测技术主要为基于随机退化过程的方法。

4、在各类随机退化过程模型中，wiener（维纳）随机退化过程模型因其数学性质成熟、解析性好、物理含义清晰，能够同时表征退化的长期趋势与随机波动特性，成为目前与“基于电参数的连接器插拔寿命预测”匹配度最高、应用最广泛的核心基础模型。该技术以接触电阻作为表征连接器接触性能退化的核心电参数，其基本原理为：随着插拔次数的增加，连接器接触镀层持续磨损、接触界面氧化磨屑不断累积，接触电阻整体呈现带随机波动的上升退化趋势；wiener过程将接触电阻随插拔次数的变化过程建模为包含漂移项与扩散项的随机过程，其中漂移项表征插拔磨损导致的不可逆长期退化趋势，对应连接器真实的寿命衰减速率；扩散项表征每次插拔过程中接触界面磨屑重分布、微观接触状态变化引发的随机震荡波动，对应退化过程的固有随机性。

5、通过对连接器插拔过程中接触界面物理过程的深入分析与大量试验数据的验证，实际采集得到的接触电阻时序信号，实际上包含三类物理性质与变化规律完全不同的波动分量：

6、第一类是测量噪声分量，由电阻采集系统的固有随机误差、现场电磁干扰、插拔瞬间的机械抖动、接触瞬态弹跳等因素导致。这类分量属于无物理意义的高频随机干扰，不反映接触界面的真实退化状态，具有幅值小、频率高、零均值的统计特性，应当在建模前予以滤除。

7、第二类是可逆瞬态物理波动分量，由插拔过程中接触界面磨屑的瞬时堆积与挤出、接触微凸体的弹性变形与压实、接触点的瞬时位移、润滑膜的动态分布等物理过程导致。这类波动是接触界面真实物理状态的反映，并非测量噪声；其变化具有短期可逆性与均值回复特性，即接触电阻会在一定范围内上下波动，不会随插拔次数持续累积，因此不属于不可逆的退化过程，不应计入长期退化趋势。该类分量的幅值通常远大于测量噪声，是造成接触电阻短期波动的主要因素。

8、第三类是不可逆长期退化分量，由接触镀层的永久磨损、基底材料的暴露与氧化、接触导电面积的永久性减小、接触界面氧化膜的持续累积等不可逆物理化学过程导致。这类分量随插拔次数单调累积上升，是真正反映连接器寿命衰减的核心退化特征，对应wiener模型中漂移项所描述的长期退化趋势，也是寿命预测应当关注的核心对象。

9、现有传统wiener退化建模技术并未对上述三类分量进行区分与解耦，通常仅对原始序列进行简单的滑动平均或卡尔曼滤波处理，甚至直接将原始接触电阻序列作为wiener过程的观测对象进行建模。这种处理方式存在以下几方面明确的技术问题：

10、其一，传统方法将可逆瞬态物理波动与测量噪声混为一谈，处理方式存在本质矛盾。若采用强滤波手段平滑所有波动，会丢失接触界面的真实物理状态信息，甚至掩盖早期微弱的退化特征，导致早期寿命预测失效；若不对波动进行区分，直接全部纳入扩散项，则会大幅高估扩散系数，导致计算得到的寿命置信区间被不合理放宽，预测结果的参考价值显著降低，无法为维护决策提供精准依据。

11、其二，传统方法无法分离可逆瞬态分量与不可逆退化分量，导致漂移系数的辨识结果受到可逆波动的严重干扰。漂移系数是决定寿命预测趋势准确性的核心参数，当可逆瞬态分量出现阶段性下降时，模型会误判为退化速率降低甚至退化停止，导致漂移系数被低估，寿命预测结果偏于乐观，无法及时发出失效预警，增加系统运行风险；当可逆瞬态分量出现阶段性快速上升时，模型会误判为退化速率加快，导致漂移系数被高估，寿命预测结果偏于保守，造成不必要的提前维护，大幅增加运维成本。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供基于电参数的连接器插拔寿命预测方法，同时提供一种基于电参数的连接器插拔寿命预测装置及一种电子设备，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

3、基于电参数的连接器插拔寿命预测方法，包括步骤：

4、s1、采集电连接器插拔过程中的接触电阻数据，经异常值剔除与缺失补全后，得到标准化原始接触电阻序列；

5、s2、采用滑动窗口hampel滤波对标准化原始序列进行处理，分离高频测量噪声分量，得到仅反映接触界面物理状态的接触电阻物理序列；

6、s3、基于电接触退化不可逆机理，以单调非递减为约束对物理序列进行保序回归求解，提取不可逆长期退化分量，残差为可逆瞬态波动分量，实现两类物理分量解耦；

7、s4、以不可逆长期退化分量为建模对象，构建wiener退化模型，采用极大似然估计辨识得到漂移系数与扩散系数；

8、s5、基于首达时理论推导接触电阻达到失效阈值的寿命分布，计算剩余使用寿命的点估计值与对应置信区间；

9、s6、接入新增插拔数据后，局部分量解耦更新并贝叶斯修正模型参数，迭代计算剩余寿命，实现全生命周期动态预测。

10、进一步，步骤s1具体包括：以单次完整插拔循环为单位，在每个循环的插合稳定段采集多个电阻采样值，取算术平均值作为该次插拔的接触电阻特征值；采用格拉布斯准则剔除测量故障型异常值，采用线性插值补全少量缺失点，得到等间隔的标准化原始序列。

11、进一步，步骤s2具体包括：设定窗口宽度大于噪声相关长度且小于可逆波动持续周期的滑动窗口；对每个窗口内数据计算中位数与中位绝对偏差，转换为等效标准差后，以3倍等效标准差为阈值，超出阈值的点用窗口中位数替换；最终得到物理序列与噪声分量，并校验噪声的零均值、正态性与低自相关性。

12、进一步，步骤s3中，电接触退化不可逆机理具体为：接触镀层磨损、基底氧化与有效接触面积减小均为不可逆过程，因此不可逆退化分量随插拔次数单调非递减；保序回归的优化目标为最小化拟合值与物理序列的平方误差和，约束条件为序列单调非递减。

13、进一步，步骤s3中采用池旁违者算法求解保序回归模型，具体包括：将每个数据点初始化为独立数据块，从左至右检测违例，合并违反单调约束的相邻数据块并计算加权均值，合并后回溯检查，直至全序列无违例，最终映射得到不可逆退化分量序列。

14、进一步，步骤s3还包括解耦结果校验：逐点验证不可逆退化分量满足单调非递减约束；采用增广迪基-富勒单位根检验验证可逆瞬态分量为平稳序列，具有均值回复特性；两项校验均通过则确认解耦有效。

15、进一步，步骤s4具体包括：构建线性漂移 wiener 退化模型，模型表达式为，其中为初始电阻，为漂移系数，为扩散系数，为标准布朗运动；基于增量独立正态分布特性构建对数似然函数，求导得到漂移系数与扩散系数的解析极大似然估计值。

16、进一步，步骤s5具体包括：设定接触电阻失效阈值，基于wiener过程首达时逆高斯分布特性，推导总寿命与剩余寿命的概率密度函数与累积分布函数；计算剩余寿命的期望作为点估计值，采用德尔塔方法计算设定置信水平下的双侧置信区间与单侧置信下限。

17、进一步，步骤s6具体包括：每新增设定数量的插拔数据后，仅对序列尾部区域执行局部保序回归更新分量；以历史参数为先验分布，结合新增数据采用贝叶斯方法更新模型参数后，重新计算剩余寿命与置信区间，循环执行实现动态预测。

18、进一步，步骤s5还包括：根据剩余寿命预测结果与多级预警阈值，划分正常、关注、预警、告警四个等级，输出对应状态预警信息。

19、本技术还公开了一种电子设备，包括：

20、至少一个处理器；以及

21、与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

22、所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述本发明基于电参数的连接器插拔寿命预测方法。

23、有益效果：与现有传统退化建模技术相比，本发明具有以下的效果：实现多性质分量的分层精准解耦，物理机理清晰。本发明采用分层处理架构，依次分离测量噪声分量、可逆瞬态物理波动分量与不可逆长期退化分量，明确区分了不同物理性质的波动信号，解决了传统技术中各类波动混淆不清的核心问题。其中，基于滑动窗口hampel滤波的噪声分离方法，具有强鲁棒性，能够在完整保留接触界面真实物理波动信息的前提下有效滤除测量干扰，避免了传统强滤波方法丢失物理信息的问题；基于电接触不可逆机理约束的保序回归解耦方法，以明确的物理规律为约束，无需额外超参数，能够从复杂波动中准确提取出真正反映寿命衰减的不可逆退化趋势，解耦结果稳定可靠。

24、从根源上提升了wiener模型参数辨识的准确性。本发明以解耦得到的不可逆退化分量作为wiener模型的唯一建模对象，消除可逆瞬态波动对漂移系数与扩散系数估计的干扰。漂移系数能够准确反映连接器的长期真实退化速率，不会因可逆波动的阶段性升降而出现估计偏差，保证了寿命预测趋势的准确性；扩散系数能够真实表征退化过程的固有随机性，不会因可逆波动的叠加而被不合理放大，保证了寿命置信区间的精准性。参数辨识精度的提升，为准确的寿命预测奠定了坚实基础。