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一种应用于大功率激光器的老练筛选方法   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2019-02-25
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2019-07-16
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2022-09-06
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2039-02-25
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201910137168.X 申请日 2019-02-25
公开/公告号 CN109919464B 公开/公告日 2022-09-06
授权日 2022-09-06 预估到期日 2039-02-25
申请年 2019年 公开/公告年 2022年
缴费截止日
分类号 G06Q10/06G06Q50/04G06K9/62 主分类号 G06Q10/06
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 5
权利要求数量 6 非专利引证数量 0
引用专利数量 6 被引证专利数量 0
非专利引证
引用专利 CN105790071A、JP2009238857A、US2015061711A1、CN105826811A、CN108919091A、CN104624525A 被引证专利
专利权维持 3 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 电子科技大学中山学院 当前专利权人 电子科技大学中山学院
发明人 吕燚 第一发明人 吕燚
地址 广东省中山市石岐区学院路1号 邮编 528402
申请人数量 1 发明人数量 1
申请人所在省 广东省 申请人所在市 广东省中山市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
中山市粤捷信知识产权代理事务所 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
张谦
摘要
一种应用于大功率激光器的老练筛选方法,包括以下具体步骤:S1、定点采集器件分别在不同老练环境下失效过程的退化数据,记为原始数据集A;S2、将原始数据集A分为多个片段退化信息并和老练环境信息以及器件标签组成数据集B;S3、对数据集B进行分组后分别输入ANN1网络中并获得样本的准确率;将老练环境信息、老练时间和准确率组成数据集D;S4、将遗传算法GA和ANN2网络相结合,并输入数据集D的老练环境信息、老练时间和准确率;由适应度函数在给定的参数空间内搜索参数最优解,获得最佳老练环境和老练时间;S5、在线测试筛选出合格器件。本发明不依赖于任何先验;且减少老练成本和老练时间以及不必要的器件性能损耗。
  • 摘要附图
    一种应用于大功率激光器的老练筛选方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2022-09-06 授权
2 2019-07-16 实质审查的生效 IPC(主分类): G06Q 10/06 专利申请号: 201910137168.X 申请日: 2019.02.25
3 2019-06-21 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种应用于大功率激光器的老练筛选方法,其特征在于,包括以下具体步骤:
S1、定点采集器件分别在不同老练环境下失效过程的退化数据,记为原始数据集A;
S2、将原始数据集A分为多个长度一定且连接的片段退化信息;将片段退化信息、老练环境信息和器件标签组成数据集B;使用数据集B并通过硬负样本策略,训练深度学习模型ANN1;
S3、按照相同老练环境和相同测量时间点对数据集B进行分组,使用ANN1对各组样本进行预测并统计组内预测准确率;设置各组样本的老练时间为该组中的最后一个测量时间点对应的时间;将每组样本重构成为一个新样本并组成数据集C,重构样本信息包括老练环境信息、老练时间和准确率;
S4、使用数据集C训练深度学习模型ANN2;将遗传算法GA和训练好的ANN2相结合,根据适应度函数在给定的参数空间内搜索参数最优解,最终获得最佳老练环境和老练时间;其中,适应度函数为:f=1‑w(1 1‑outANN2)‑w
2.t;w1+w2=1;outANN2为ANN2的输出;t为给定的老练时间;w1和w2分别表示为权重;
S5、将待筛选的器件放入最佳老练环境中进行老练,并采集器件的退化数据;根据当前器件的退化信息进行老练时间的在线优化并决定是否要继续老练;在线优化策略下,相邻两次的老练测试结果将被比较,若新增的老练时间没有产生有效信息,则停止老练;停止老练时,使用ANN1进行器件分类,从而筛选出合格器件;在线优化策略,其步骤如下所示:
S6、以离线训练获得的最佳老练时间b0为中心,设置老练时间的区间段[b0‑Δb,b0+Δb],其中Δb为超参数;已有的器件筛选结果为predpre,且predpre=None;
S7、在区间段[b0‑Δb,b0+Δb]内调整和优化实际老练时间,具体步骤如下:
S71、设置已有的老练时间为t=0,新增的老练时间为Δt=b0‑Δb;
S72、将待筛选的器件放置在最佳老练环境中老练Δt的时间,并在老练的过程中继续采集器件的退化信息;
S73、将t+Δt时间下的各器件退化数据输入ANN1并获得相应的预测标签,预测结果记为predcur;
S74、更新老练时间t;其中t=t+Δt;Δt=c,c为给定常数;
S75、当t≥b+Δb时,停止老练;
S76、比较predpre和predcur,当二者有明显不同时,可认为新增的老练时间产生了有效的信息,应当继续老练;
更新predpre为predpre=predcur,回到S7重新运算;比较predpre和predcur,当二者差异可以忽略时,认为新增的老练时间没有产生有效信息,停止老练。

2.根据权利要求1所述的一种应用于大功率激光器的老练筛选方法,其特征在于,原始数据集A中含有的信息包括老练环境信息、测量时间点、退化信息及器件标签;老练环境信息包括测试温度和测试电流信息。

3.根据权利要求1所述的一种应用于大功率激光器的老练筛选方法,其特征在于,硬负样本训练策略依据为:若数据集B中样本的退化数据靠近退化起始点,则不利于被识别;若样本的退化数据靠近失效点,则易于被识别。

4.根据权利要求1所述的一种应用于大功率激光器的老练筛选方法,其特征在于,硬负样本训练策略训练深度学习模型ANN1,训练过程中,在每个迭代期内,若网络对某样本的预测标签同真实标签不一样,该样本将作为硬负样本并加入硬负样本集HNS,在新一轮的训练中将使用HNS进行训练。

5.根据权利要求1所述的一种应用于大功率激光器的老练筛选方法,其特征在于,outANN2为种群中个体样本信息输入ANN2网络后获得的相应的输出;将outANN2和老练时间代入适应度函数,得到个体的适应度f;执行选择、交叉和变异算子,得到新种群;在预设置的迭代期内,观察群体进化过程中的最优解变化,并决定是否继续迭代。

6.根据权利要求5所述的一种应用于大功率激光器的老练筛选方法,其特征在于,个体样本信息包括老练环境信息和老练时间信息。
说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及器件生产技术领域,尤其涉及一种应用于大功率激光器的老练筛选方法。

背景技术

[0002] 老练属于器件生产的最后一个阶段,是提高器件可靠性的一种有效方法;老练旨在筛选合格器件,识别并排除缺陷器件;老练的原理是将所有需测试的器件放到特别设置的测试环境中,在给定老练时间内因发生故障而失效或者某些可测量属性达到指定阙值的9
即为缺陷器件;大功率半导体激光器工程应用要求其寿命大于 10 脉冲次数,如何在短时间内快速获得大功率半导体激光器的长寿命指标,是目前业界普遍关注的问题。
[0003] 行业内普遍的做法是通过实际工作条件下的寿命试验获得大功率半导体激光器的寿命指标;问题是由于大功率半导体激光器价高量少,传统的获得大功率半导体激光器寿命指标的方法在试验时间和试验成本上都是难以承受的。另外一种方法是加速寿命试验技术结合外推寿命评价技术,主要内容是对大约 600H的寿命试验数据的拟合外推获得试验器件的寿命指标,问题是存在寿命试验未进行到磨损失效期以及拟合模型未进行统计检验的问题,可能导致外推结果误差很大。还有一种方法是利用短期寿命试验数据获得大功率半导体激光器功率随时间退化的拟合模型,利用模型外推寿命指标,通常定义激光器功率下降 20%的时间作为激光器的有效使用寿命,但对于长寿命激光器器件,很难在短期内使器件功率下降20%。为此本申请中提出一种应用于大功率激光器的老练筛选方法,以满足器件生产的需要。

发明内容

[0004] (一)发明目的
[0005] 为解决背景技术中存在的技术问题,本发明提出一种应用于大功率激光器的老练筛选方法,本发明不仅可用以优化老练环境的参数以及获得最佳老练时间;还可实现器件的在线老练和筛选。
[0006] (二)技术方案
[0007] 为解决上述问题,本发明提供了一种应用于大功率激光器的老练筛选方法,包括以下具体步骤:
[0008] S1、定点采集器件分别在不同老练环境下失效过程的退化数据,记为原始数据集A;
[0009] S2、将原始数据集A分为多个长度一定且连接的片段退化信息;将片段退化信息、老练环境信息和器件标签组成数据集B;
[0010] S3、按照相同老练环境和相同测量时间点对数据集B进行分组,得到C组样本;将C组样本的退化信息和老练环境信息分别输入硬负样本训练策略的训练深度学习模型ANN1网络中并获得C组样本的准确率,且分别设置C组样本的老练时间为该组中的最后一个测量时间点对应的时间;将老练环境信息、老练时间和准确率组成数据集D;
[0011] S4、将遗传算法GA和训练好的训练深度学习模型ANN2网络相结合,并输入数据集D的老练环境信息、老练时间和准确率;根据适应度函数在给定的参数空间内搜索参数最优解,最终获得最佳老练环境和老练时间;其中,适应度函数为:f=1‑w(1 1‑outANN2)‑w2.t;w1+w2=1;outANN2为ANN2的输出;t为给定的老练时间;w1和w2分别表示为权重;
[0012] S5、根据当前器件的退化信息进行在线优化策略;将待筛选的器件放入最佳老练环境中进行老练,并采集器件的退化数据;决定是否要继续老练;在线优化策略下,相邻两次的老练测试结果将被比较,若新增的老练时间没有产生有效信息,则停止老练;停止老练时,使用ANN1进行器件分类,从而筛选出合格器件。
[0013] 优选的,原始数据集A中含有的信息包括老练环境信息、测量时间点、退化信息及器件标签;老练环境信息包括环境的温度信息、环境的湿度信息和环境的压强信息。
[0014] 优选的,数据集B中的样本在硬负样本训练策略中,若样本的退化数据靠近退化起始点,则不利于被识别;若新样本的退化数据靠近失效点,则易于被识别。
[0015] 优选的,硬负样本训练策略训练深度学习模型ANN1网络,训练过程中,在每个迭代期内,若网络对某样本的预测标签同真实标签不一样,该样本将作为硬负样本并加入硬负样本集HNS,在新一轮的训练中将使用HNS进行训练。
[0016] 优选的,outANN2为将数据集D的个体样本信息输入ANN2网络中所获得相应的输出;将outANN2和老练时间代入适应度函数,得到数据集D的个体的适应度f;执行选择、交叉和变异算子,得到新种群;在预设置的迭代期内,观察群体进化过程中的最优解变化,并决定是否继续迭代。
[0017] 优选的,个体样本信息包括老练环境信息和老练时间信息。
[0018] 优选的,在线优化策略,其步骤如下所示:
[0019] S6、以离线训练获得的最佳老练时间b0为中心,设置老练时间的区间段[b0‑Δb,b0+Δb],其中Δb为超参数;已有的器件筛选结果为predpre,且predpre=None。
[0020] S7、在区间段[b0‑Δb,b0+Δb]内调整和优化实际老练时间,具体步骤如下:
[0021] S71、设置已有的老练时间为t=0,新增的老练时间为Δt=b0‑Δb;
[0022] S72、将待筛选的器件放置在最佳老练环境中老练Δt的时间,并在老练的过程中继续采集器件的退化信息;
[0023] S73、将t+Δt时间下的各器件退化数据输入ANN1并获得相应的预测标签,预测结果记为predcur。
[0024] S74、更新老练时间t;其中t=t+Δt;Δt=c,c为给定常数;
[0025] S75、当t≥b+Δb时,停止老练;
[0026] S76、比较predpre和predcur,当二者有明显不同时,可认为新增的老练时间产生了有效的信息,应当继续老练。更新predpre为predpre=predcur,回到S7重新运算;比较predpre和predcur,当二者差异可以忽略时,认为新增的老练时间没有产生有效信息,停止老练。
[0027] 本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果:
[0028] (1)本发明将深度学习和遗传算法相结合,用于优化老练环境的参数、获得最佳老练时间。
[0029] (2)本发明中的在线优化策略尽可能的缩短老练时间,避免资源的浪费和不必要的器件性能损耗。
[0030] (3)本发明不依赖于任何先验,同时可减少老练成本和老练时间以及不必要的器件性能损耗。

实施方案

[0031] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了,下面结合具体实施方式,对本发明进一步详细说明。应该理解,这些描述只是示例性的,而并非要限制本发明的范围。此外,在以下说明中,省略了对公知结构和技术的描述,以避免不必要地混淆本发明的概念。
[0032] 本发明提出的一种应用于大功率激光器的老练筛选方法,包括以下具体步骤:
[0033] S1、定点采集器件分别在不同老练环境下失效过程的退化数据,将退化数据记为原始数据集A;
[0034] S2、将原始数据集A分为多个长度一定且连接的片段退化信息;将片段退化信息、老练环境信息和器件标签组成数据集B;
[0035] S3、按照相同老练环境和相同测量时间点对数据集B进行分组,得到C组样本;将C组样本的退化信息和老练环境信息分别输入硬负样本训练策略的训练深度学习模型ANN1网络中并获得C组样本的准确率,且分别设置C组样本的老练时间为该组中的最后一个测量时间点对应的时间;将老练环境信息、老练时间和准确率组成数据集D;
[0036] 其中,训练深度学习模型ANN1网络的输入是C组样本的退化信息和老练环境信息,输出是预测的样本标签(合格/不合格);
[0037] S4、将遗传算法GA和训练好的训练深度学习模型ANN2网络相结合,并输入数据集D的老练环境信息、老练时间和准确率;根据适应度函数在给定的参数空间内搜索参数最优解,最终获得最佳老练环境和老练时间;其中,适应度函数为:f=1‑w(1 1‑outANN2)‑w2.t;w1+w2=1;outANN2为ANN2的输出;t为给定的老练时间;w1和w2分别表示为权重;
[0038] 其中,训练深度学习模型ANN2网络输入是数据集D样本的老练环境信息、老练时间、准确率,输出是预测的样本标签;
[0039] 其中,遗传算法GA需要确定最优解搜索范围,用以染色体编码;具体地,需要确定包括温度、压力在内的所有老练环境参数和老练时间等各参数的取值范围;设置popular size参数,并在给定的参数状态空间下初始化种群;
[0040] S5、根据当前器件的退化信息进行在线优化策略;将待筛选的器件放入最佳老练环境中进行老练,并采集器件的退化数据;决定是否要继续老练;在线优化策略下,相邻两次的老练测试结果将被比较,若新增的老练时间没有产生有效信息,则停止老练;停止老练时,使用ANN1进行器件分类,从而筛选出合格器件。
[0041] 在一个可选的实施例中,原始数据集A中含有的信息包括老练环境信息、测量时间点、退化信息及器件标签(合格/不合格);老练环境信息包括环境的温度信息、环境的湿度信息和环境的压强信息。
[0042] 在一个可选的实施例中,数据集B中的样本在硬负样本训练策略中,若样本的退化数据靠近退化起始点,则不利于被识别;若新样本的退化数据靠近失效点,则易于被识别;为使网络进行有效学习并收敛于合适的老练时间,所以训练过程中引入了硬负样本策略。
[0043] 在一个可选的实施例中,硬负样本训练策略训练深度学习模型ANN1网络,训练过程中,在每个迭代期内,若网络对某样本的预测标签同真实标签不一样,该样本将作为硬负样本并加入硬负样本集HNS(Hard Negative Samples),在新一轮的训练中将使用HNS进行训练。
[0044] 在一个可选的实施例中,outANN2为将数据集D的个体样本信息输入ANN2网络中,并获得相应的输出;将outANN2和老练时间代入适应度函数,得到数据集D的个体的适应度f;执行选择、交叉和变异算子,得到新种群;在预设置的迭代期内,观察群体进化过程中的最优解变化,并决定是否继续迭代。
[0045] 在一个可选的实施例中,个体样本信息包括老练环境信息和老练时间信息。
[0046] 在一个可选的实施例中,在线优化策略,其步骤如下所示:
[0047] S6、以离线训练获得的最佳老练时间b0为中心,设置老练时间的区间段[b0‑Δb,b0+Δb],其中Δb为超参数;已有的器件筛选结果为predpre,且predpre=None。
[0048] S7、在区间段[b0‑Δb,b0+Δb]内调整和优化实际老练时间,具体步骤如下:
[0049] S71、设置已有的老练时间为t=0,新增的老练时间为Δt=b0‑Δb;
[0050] S72、将待筛选的器件放置在最佳老练环境中老练Δt的时间,并在老练的过程中继续采集器件的退化信息;
[0051] S73、将t+Δt时间下的各器件退化数据输入ANN1并获得相应的预测标签,预测结果记为predcur。
[0052] S74、更新老练时间t;其中t=t+Δt;Δt=c,c为给定常数;
[0053] S75、当t≥b+Δb时,停止老练;
[0054] S76、生成“继续老练的决策”:比较predpre和predcur,当二者有明显不同时,可认为新增的老练时间产生了有效的信息,应当继续老练。更新predpre为predpre=predcur,回到S7重新运算;
[0055] 生成“停止老练的决策”:比较predpre和predcur,当二者差异可以忽略时,认为新增的老练时间没有产生有效信息,停止老练。
[0056] 应当理解的是,本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理,而不构成对本发明的限制。因此,在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。此外,本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
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