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| 內容簡介： |
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故障预测与健康管理（PHM）技术受到各国军方和工业界的广泛关注，各方都在积极采取各种方式加速这类军民两用技术的开发和利用。本书主要针对我国航空航天领域PHM技术的应用需求，以航空系统中的电子设备故障预测与健康管理为案例，讲述故障预测与健康管理技术在航空电子系统中的技术架构和具体的技术应用，对提升国内重大装备研制过程中的可靠性保障技术具有参考价值。
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| 關於作者： |
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孔学东，1995年毕业于西安电子科技大学，随后加入中国赛宝实验室（工业和信息化电子第五研究所），现为研究员级高工，华南理工大学和广州工业大学兼职教授，享受国务院政府特殊津贴。
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| 目錄：
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第1章 故障预测与健康管理技术概述
1.1 故障诊断、预测与健康管理技术的发展历史和演变
1.2 PHM技术方法论
1.2.1 PHM技术
1.2.2 故障预测的研究方法
1.3 PHM技术国外发展现状
1.4 PHM技术国内发展现状
1.5 PHM技术的应用领域
1.6 PHM技术标准
参考文献
第2章 面向应用的PHM技术架构
2.1 PHM技术架构
2.1.1 PHM实施的主要技术途径
2.1.2 PHM总体技术架构及其应用指南
2.2 电子产品敏感参数的选择
2.2.1 敏感参数的选择方法
2.2.2 电子产品常用敏感参数
2.3 敏感参数的获取与传感器
2.3.1 敏感参数的获取方法
2.3.2 商业化传感器的选择
2.3.3 BIT的原理与实现
2.3.4 专用传感器的原理与实现
2.4 PHM技术的实施方法
2.4.1 故障监控与预警方法
2.4.2 基于失效物理模型的方法
2.4.3 基于数据驱动的方法
2.4.4 基于融合的方法
2.5 健康监测的信息融合、推理与决策
2.5.1 信息融合
2.5.2 推理
2.5.3 维修维护决策
参考文献
第3章 集成电路可靠性机理分析及PHM技术实现
3.1 集成电路可靠性保障方法及PHM技术
3.1.1 集成电路可靠性
3.1.2 集成电路的可靠性保证
3.1.3 保障集成电路可靠性的PHM技术概念
3.1.4 保障集成电路可靠性的PHM技术路线
3.2 集成电路的失效模式及失效机理
3.2.1 集成电路的主要失效模式
3.2.2 集成电路的主要失效机理
3.3 集成电路关键失效机理的PHM技术方案
3.3.1 HCI失效的PHM方案
3.3.2 TDDB失效的PHM方案
3.3.3 NBTI失效的PHM方案
3.3.4 辐照导致阈值电压漂移失效的PHM方案
3.3.5 ESD失效的PHM方案
3.3.6 EM失效的PHM方案
3.4 集成电路EM失效的PHM技术案例
3.4.1 基于两级运放过零比较器的集成电路EM失效预警电路设计
3.4.2 基于全差分过零比较器的集成电路EM失效预警电路设计
3.4.3 集成电路EM失效预警电路流片、封装、测试方案与平台搭建
3.4.4 集成电路EM失效预警电路测试及结果分析
参考文献
第4章 模块组件PHM技术实现及其案例
4.1 模块组件关键失效模式和失效机理
4.1.1 电阻器的主要失效模式、失效机理及预防措施
4.1.2 电容器的主要失效模式、失效机理及预防措施
4.1.3 分立器件的主要失效模式及失效机理
4.1.4 互连焊点主要失效模式及失效机理
4.2 模块组件的PHM技术
4.2.1 模块组件的可靠性
4.2.2 模块组件PHM技术概念
4.2.3 模块组件PHM技术路线
4.3 模块组件PHM技术案例研究
4.3.1 基于滤波电容的开关电源PHM技术案例研究
4.3.2 基于光耦合器的开关电源PHM技术案例研究
4.3.3 基于镜像的焊点PHM技术案例研究
4.3.4 基于FPGA的焊点PHM技术案例研究
4.3.5 高频应用下焊点PHM技术案例研究
4.3.6 GPS接收器模块PHM技术案例
参考文献
第5章 数据挖掘技术在PHM的应用
5.1 特征提取技术
5.1.1 主成分分析
5.1.2 互信息
5.2 状态评估技术
5.2.1 马氏距离
5.2.2 秩和检验
5.2.3 神经网络
5.3 性能预测技术
5.3.1 卡尔曼滤波
5.3.2 灰色模型
5.3.3 自回归模型
5.3.4 自回归滑动平均模型
5.3.5 神经网络
5.4 故障诊断技术
5.4.1 朴素贝叶斯
5.4.2 自组织映射
5.5 数据挖掘算法在PHM技术中的应用光电耦合器件案例
参考文献
第6章 PHM技术软件平台的开发和应用
6.1 PHM技术软件平台的需求概述
6.2 基于失效物理的PHM系统开发及应用
6.2.1 软件体系结构
6.2.2 寿命预计分析模式
6.2.3 寿命预计分布模式
6.2.4 属性值误差模拟
6.2.5 寿命预计分析
6.2.6 软件应用示例
6.3 基于数据挖掘的PHM工具箱的开发及应用
6.3.1 特征提取算法
6.3.2 健康评估算法
6.3.3 状态预测算法
6.3.4 故障诊断算法
参考文献
第7章 PHM 技术发展与挑战
7.1 PHM技术发展面临的健康管理技术难题
7.2 电子产品PHM技术应用的几个具体问题
参考文献
附录A 术语表
附录B 图索引
附录C 表索引
附录D 案例索引
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| 內容試閱：
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前 言
电子设备系统可靠、安全运行，要求实时监控其工作状态和可靠性状况，及时进行故障诊断和预测，以便系统能在预计的寿命周期内完成预期的功能，并在此基础上准确地定位退化或故障部位，及时地进行必要的维修或更换。故障预测与健康管理（Prognostics and Health Management，PHM）正是达到上述保障目标的技术方法，能够在设备系统使用中自动完成故障检测、预测、隔离和监控，及时进行故障影响评价、故障报告和预警状态监控管理的功能，完成故障预测及维修和维修保障决策等健康管理功能的技术系统可称为PHM系统。PHM作为高端装备可靠性、维修性保障体系的发展方向，是提高设备系统安全性和可用性、提高效费比的有效技术途径。
近几年，PHM相关技术在国内从故障诊断检测向故障预测与健康管理发展，逐步形成新的技术热点。但是，国内PHM技术的发展应关注以下几个问题：
（1）国外PHM技术研究起步较早，经过长期的基础性研究工作积累，研究重点已逐步从概念和基础理论技术研究转向针对复杂系统的工程应用研究。在国内，PHM技术研究起步较晚，研究基础和经验与国外差距较大。因此，在PHM技术的研究思路上应该注意技术发展的规律性，开展电子设备系统PHM技术顶层设计研究的同时，应将故障预测技术的研究重点放在基础部件（电子元器件、模块组件）的故障预测技术方法和工程实现上。
（2）国内PHM技术目前仍偏重于理论和系统概念研究；在工程应用方面，机械产品的失效机理比较清晰，多年来国内外已形成一些共性的故障预测技术方法；而电子产品因材料结构复杂，故障模式和故障机理繁多，对故障相关参数的监测也更为困难和复杂，因此，国内机械产品的研究案例相对较多，而电子产品的研究案例很少。
（3）电子产品PHM技术工程应用需要通过大量的案例研究来提炼一些可复用的共性PHM技术，形成一批共性技术方案。目前，国内在电子产品上虽然有一些具体的研究案例，但共性技术提炼和形成不同领域的工程应用PHM共性技术方案还远远不够。
（4）开展电子产品PHM技术研究时，由于惯性的研究思维或缺少对电子产品元器件和模块组件失效机理的研究基础，研究案例中较多地仅考虑敏感参数的监测而忽略了与失效物理模型的技术融合。
长久以来，不管是航空电子装备还是其他电子装备系统，对装备运行期间发生故障的处理方式，还停留在测试、隔离、报故等初级的系统管理上，没有上升到对系统整机健康状态的评估与管理。从PHM技术的提出到广泛工程应用的实现，无疑还需要大量的基础性研究工作。通过基础性研究工作和工程应用经验的积累，逐步将PHM技术应用到装备设计、研发、生产、使用、维修维护全寿命周期，必将对目前的装备保障方式产生革命性和智能化的技术变革。
本书是在可靠性物理及其应用技术重点实验室PHM技术团队承担科技部相关科研项目的技术成果基础上，并参考了国内外PHM技术文献而撰写。本书针对目前国内PHM技术研究现状，着眼于电子设备系统PHM技术研究的工程应用需求，重点介绍电子装备中关键元器件、模块组件的PHM技术原理、流程、实现方法和应用案例，并为电子设备系统的PHM技术设计提供PHM技术架构和方法。本书同时对PHM技术过程中的数据分析和处理做了专门论述，介绍了几类常用的数据挖掘算法原理和用途。本书还针对电子产品基于数据驱动和基于失效物理模型的两种PHM共性技术方法，介绍了针对电子产品PHM关键技术自主开发的基于失效物理模型的PHM软件平台和数据挖掘软件工具箱的原理和应用。
读者可以通过本书从理论到实践、从应用技术架构到具体的关键技术了解PHM技术；也可以从构成电子产品的元器件、模块组件到设备系统的PHM技术工程应用思路和方法去看PHM技术的工程实践。希望本书的出版对有关技术人员和工程管理者有所帮助。
本书共分为7章，由孔学东、恩云飞负责全书构架策划和组织撰写，第1、2章由王力纬、陆裕东执笔，第3章由陈义强执笔，第4章由史峥宇、尧彬、赖灿雄、肖庆中执笔，第5章由周振威执笔，第6章由林晓玲、朱亮标、麦海荣、蒋海苏执笔，第7章主要由国内外参考文献中提出的PHM技术发展问题经PHM技术团队归纳编写，以上各章由陆裕东、王力纬和林晓玲负责初稿审校，全书由孔学东、陆裕东负责统稿和审校定稿。在该书编写过程中，得到了领导和相关同事的大力支持，电子工业出版社余义编辑对本书编辑和出版提供了大量宝贵建议和帮助，此外，本书应用了部分其他研究者的研究成果（见参考文献），在此一并表示衷心的感谢。
由于著者的经验和知识有限，书中难免有不妥之处，恳请读者提出宝贵意见，进行批评指正。
著 者
2013年12月
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