Методическое пособие 552

последовательности: 1) теплоустойчивость; 2) влагоустойчивость; 3) холодоустойчивость; 4) пониженное атмосферное давление; 5) солнечная радиация; 6) пылеустойчивость; 7) грибоустойчивость; 8) морской туман.

Разработка методики испытаний на воздействие внешних факторов состоит из следующих основных этапов.

На первом этапе на основании технических условий (ТУ) и программы испытаний (ПИ), а также теории и данных экспериментов, полученных в процессе разработки конкретной РЭА с учетом действующих требований, норм и методов механических и климатических испытаний необходимо определить:

1)каким способом будут осуществляться испытания (последовательным, параллельным или комбинированным) и

вкакой степени выбранный способ испытаний позволит быстро и однозначно определить характер отказов;

2)с помощью, каких технических средств будут воспроизводиться внешние воздействия;

3)как будет осуществляться контроль реакции прибора на внешние воздействия и насколько точно будут

4)какими способами будут осуществляться закрепление

имонтаж испытываемого прибора на специальных стендах и в камерах.

Важным вопросом является установление интенсивности (жесткости) воздействий, которая зависит от выбора метода испытаний (моделирование реальных условий, ускоренный или граничный методы).

Если установлены корреляционные связи между реальными и ускоренными испытаниями, то целесообразно проводить последние. При ускоренных испытаниях РЭА подвергается интенсивному воздействию в течение короткого промежутка времени. Разрабатывая методику ускоренных или граничных испытаний, необходимо обратить внимание на возможность их повторения с минимальными отклонениями

91

параметров.

При разработке методики граничных испытаний и испытаний на повреждающую нагрузку необходимо предусмотреть возможность определения коэффициента запаса между способностью изделия работать при перегрузках и работой в реальных условиях эксплуатации.

При установлении интенсивности воздействий различных факторов на приборы и системы следует решить, рассматривать ли только экстремальные значения параметров, характеризующих внешние воздействия, или же весь спектр возможных значений. Как показывает практика, воздействие экстремальных значений не эквивалентно воздействию спектра. Так, например, при рассмотрении воздействия тепла представляет интерес оценить эффект, создаваемый быстрыми изменениями температуры (тепловой удар).

При рассмотрении воздействия вибрации необходимо оценить эффект, создаваемый вибрацией на одной частоте или спектром частот.

Для установления единства требований, предъявляемых к климатическим и механическим испытаниям элементов радиоэлектронной аппаратуры, Международной электротехнической комиссией (МЭК) разработаны рекомендации по методикам проведения испытаний.

В заключение первого этапа, на основании действующей технической документации и рассмотренных выше мероприятий разрабатывают проект методики испытаний.

На втором этапе, пользуясь проектом методики, производят предварительные испытания, в ходе которых проверяется соответствие всего технического и контрольноизмерительного оборудования предъявляемым к нему требованиям. На основании полученных в процессе предварительных испытаний данных уточняется методика испытаний, а также режимы всего испытательного оборудования.

На третьем этапе производят полные испытания РЭА в соответствии с разработанной методикой.

92

На четвертом этапе обрабатывают и анализируют полученные данные, а также вносят необходимые коррективы в методику испытаний.

Место печати ОТК Основными пунктами методики испытаний на любой

вид воздействия являются: I. Цель испытаний.

II. Применяемое испытательное и контрольноизмерительное оборудование.

III. Процесс проведения испытаний.

IV. Заключение о состоянии испытываемого изделия.

В процесс проведения испытаний входят следующие основные операции:

Первая операция - предварительная выдержка, обеспечивает достижение изделием (ЭА или его элементами) определенного состояния за счет хранения в определенных климатических условиях при заданных механических воздействиях. Обычно РЭА выдерживают без упаковки в нормальных климатических условиях в течение времени, предусмотренном в ТУ или ПИ.

Нормальные климатические условия характеризуются температурой 20°±5°С; относительной влажностью 65±15%; атмосферным давлением 720 -780 мм рт. ст.

Вторая операция - предварительные измерения, устанавливают работоспособность изделия.

Третья операция - установка изделия в камеру. Четвертая операция - первоначальные измерения

параметров, определяют состояние изделия до испытаний.

Пятая операция - выдержка изделия при воздействии на него определенных климатических или механических факторов, или тех и других совместно, для определения их влияния.

Продолжительность испытаний изделий отсчитывается с момента времени достижения установившегося режима.

Шестая операция - измерение параметров, определение

93

состояния изделия в процессе испытаний (иногда не производится).

Седьмая операция - заключительные измерения (восстановление), проводят по окончании испытаний (в камере или после изъятия из нее) с целью установления, какое влияние на изделие оказали проведенные испытания. Оценка влияния производится путем сравнения результатов заключительных измерений с результатами первоначальных. В ТУ, ПИ или в каком-либо другом руководящем материале должны быть сформулированы указания о мероприятиях в случае возникновения отказа.

Оборудование для климатических и механических испытаний должно обеспечивать проведение испытаний в соответствии с требованиями ТУ, ПИ или методики. В нем должна быть предусмотрена возможность установления заданных режимов, их регулирование и поддержание. Желательно, чтобы оборудование позволяло вести автоматическую запись и программное управление режимами испытаний. Для контроля времени наработки необходимо снабжать оборудование специальными счетчиками. Оборудование должно иметь электровводы, обеспечивающие подачу питающих напряжений и испытательных сигналов на проверяемые изделия, а также измерение электрических параметров. При необходимости должна быть предусмотрена возможность дистанционного измерения, как электрических параметров, так и показателей режимов оборудования.

Уровни электрических и магнитных помех, также как и уровень шумов, создаваемые оборудованием, должны быть минимальными и не превышать санитарно-технических норм.

В оборудовании должна быть предусмотрена световая или звуковая сигнализация его исправности и предельная аварийная сигнализация отключения оборудования.

Установлены следующие условные цвета сигнализации: а) красный цвет - запрещающий и аварийный, предупреждающий о превышении режима, перегрузке и т. д.; б) зеленый цвет - разрешающий, свидетельствующий о

94

нормальном режиме; в) белый цвет, означающий недостаточность в установленных режимах.

Высоковольтные цепи оборудования должны иметь автоблокировки. Все виды оборудования снабжают следующей эксплуатационно-технической документацией:

а) техническим описанием; б) инструкцией по эксплуатации; в) формуляром;

г) паспортами комплектующих измерительных приборов;

д) монтажными и сборочными чертежами, правилами установки и т. д.

2. СРЕДСТВА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПРИБОРОВ И СИСТЕМ

2.1.Средства измерения температуры

Вкачестве датчиков температуры в испытательной технике применяют термопреобразователи сопротивления [3], термоэлектрические преобразователи, жидкостные термометры, дилатометры и пирометры. Наиболее широкое применение получили термопреобразователи сопротивления и термоэлектрические преобразователи. Их выпускают в разных исполнениях в зависимости от способа контакта с окружающей средой (погружаемые, поверхностные), условий эксплуатации (стационарные, переносные), защищенности от воздействия окружающей среды (обыкновенные, пылезащищенные, водозащищенные, взрывозащищенные), герметичности, инерционности, устойчивости к механическим воздействиям (обыкновенные, виброустойчивые). Они различаются также по количеству чувствительных элементов для измерения температуры в одной зоне (одинарные, двойные), числу зон (одно- и многозонные) и выводных проводников (два, три, четыре).

Принцип действия термопреобразователей

95

чувствительного элемента менять свое сопротивление при изменении температуры. Они могут быть проволочными и полупроводниковыми. Материалом проволочных термопреобразователей является, как правило, медь или платина (табл. 2.1). Чувствительный элемент большинства из них представляет собой спираль, намотанную без механических натяжений на каркас из изоляционного материала. Каркас со спиралью помещен в защитный кожух, представляющий собой металлическую или стеклянную гильзу, заполняемую гелием или порошком окиси алюминия. Важным параметром преобразователя является показатель тепловой инерции или постоянная времени, определяемая как время, в течение которого тело, помещенное в среду с постоянной температурой, нагревается до 63,2 % значения температуры среды.

Таблица 2.1 Основные параметры термопреобразователей сопротивления

(по ГОСТ 6651-78)

96

По этому параметру термопреобразователи сопротивления выпускают с малой тепловой инерцией (не более 10 с), со средней (не более 60 с) и с большой (более 60 с), что определяется их конструкцией. По точности измерения температуры термопреобразователи сопротивления делят на пять классов (табл. 2.2). Они отличаются большим внутренним сопротивлением, малыми габаритами, высокой механической прочностью.

Таблица 2.2

Допускаемые отклонения параметров

97

Чувствительным элементом термоэлектрического преобразователя является термопара, представляющая собой два разнородных электрода, соединенных в одной точке (рабочий конец термопары). При неравенстве температур рабочего и свободных концов термопары на последних возникает сигнал (термо-ЭДС), пропорциональный разности температур рабочего и свободных концов. Термоэлектрические преобразователи работают в широком интервале температур. Низкие температуры (до -200 °С) измеряют медь-копелевыми, хромель-копелевыми, хромельалюмелевыми, железо-константановыми и медьконстантановыми термопреобразователями, из которых последние получили наибольшее применение. Для измерения более низких температур термоэлектрические преобразователи применяют редко вследствие их невысокой чувствительности, а также значительных погрешностей, обусловленных паразитными ЭДС. Преобразователи типа ТВР используют в вакууме или в инертных средах, так как при высоких температурах на воздухе они окисляются.

Термоэлектрический преобразователь как элемент системы регулирования в значительной степени определяет характеристики температурного устройства испытательной машины. Тепловая инерция термопреобразователя зависит от его конструктивного исполнения, уровня температуры и диаметра термоэлектродов. Выпускают термопреобразователи малой, средней, большой и ненормированной инерционности с показателем тепловой инерции соответственно не более 5, 60, 180 и свыше 180 с для погружаемых и не более 10, 120, 300 и свыше 300 с для поверхностных термопреобразователей. Учитывая высокие метрологические требования, предъявляемые к температурному устройству испытательной машины, применяют термопреобразователи без чехлов, что существенно снижает их тепловую инерцию.

Жидкостные термометры применяют для контроля температуры. По своему назначению термометры делят на лабораторные, технические, медицинские, метеорологические

98

и др. В испытательной технике в основном применяют лабораторные термометры, а также некоторые модификации технических.

Ртутные стеклянные лабораторные термометры по конструкции делят на два типа: А - палочные из массивных капиллярных трубок со шкалой на внешней поверхности; Б - с вложенной шкальной пластиной, заключенной внутри оболочки термометра. Цена деления термометра определяет его группу, а пределы измерения - порядковый номер Основные технические данные термометров приведены в табл. 2.3.

Максимальная температура применения не ртутных жидкостных стеклянных термометров 200 °С. В качестве наполнителей (термометрических жидкостей) используют толуол, спирт, керосин, петролейный эфир. Термометры изготовляют трех типов: А - палочные с наружным диаметром капиллярных трубок 3-12 мм со шкалой на внешней поверхности; Б - с вложенной шкальной пластиной; В- с наружной шкальной пластиной.

Все выпускаемые термометры рассчитаны либо на частичное погружение в измеряемую среду (неполное погружение), либо на погружение до считываемой температуры (полное погружение). На термометрах, рассчитанных на частичное погружение, имеется указание о глубине погружения и температуре градуировки.

По ГОСТ 9177-74, изменение показаний термометров с частичным погружением при отклонении температуры окружающей среды от 20 °С на величину до ±10 °С не должно превышать двух делений шкалы.

99

Таблица 2.3 Основные технические данные лабораторных ртутных

термометров (по ГОСТ 215-73)

100