Методическое пособие 576

Таблица 6

Испытание ЭС при электрической нагрузке предусматривается в том случае, если воздействие влажности в условиях эксплуатации изделий под напряжением может привести к электрохимической коррозии. В качестве нагрузки при таком испытании служит напряжение, обеспечивающее минимальное выделение тепла в испытываемых изделиях. В большинстве случаев испытание на влагоустойчивость проводят без электрической нагрузки.

Параметры изделий измеряют, как правило, в конце испытания (при циклическом режиме — на последнем цикле в конце последнего часа выдержки при верхнем значении температуры), не извлекая их из камеры влажности.

Камеры тепла и влаги, используемые для проведения испытания на влагоустойчивость, отличаются габаритными размерами, точностью поддержания режима, диапазоном характеристик. Так, камеры, предназначенные для воспроизведения циклического режима испытания, должны обеспечивать циклическое изменение относительной влажности и температуры. Камеры же, предназначенные для воспроизведения непрерывного режима, должны поддерживать режим испытания в рабочем объеме в пределах 3 % нормированного значения влажности и 2°С нормированного значения температуры. Учитывая, что незначительные изменения температуры сопровождаются значительными колебаниями относительной влажности, следует применять

101

камеры с точностью регулировки температуры по сухому термометру 0,4°С, а по влажному — от +0,4 до -0,2°С. Понижение температуры более чем на 0,5 °С при высокой относительной влажности и повышенной температуре может привести к выпадению росы, что является недостатком камеры.

Если на потолке и стенках испытательной камеры образуются капли конденсированной влаги, то они не должны попадать на испытываемые изделия. Для этого над изделиями следует устанавливать двускатный навес из некоррозируемого материала, а сами изделия располагать в камере таким образом, чтобы капли конденсированной воды не попадали с одних изделий на другие. Стенки камеры и детали, находящиеся внутри нее, должны быть устойчивы к коррозионному действию влажности, воспроизводимой камерой.

Для измерения влажности воздуха и газов используют гигрометры. Наибольшее распространение получили психрометры. Принцип их действия основан на зависимости влажности воздуха от психрометрической разности. Психрометры применяют для измерения влажности в широком диапазоне температур (10...200°С). Они позволяют проводить градуировку не по влажности, а по температуре, что повышает точность измерений.

102

Рис. 28. Схема камеры тепла и влаги:

1 - «сухой» термометр сопротивления: 2 - «мокрый» термометр сопротивления; 3 - чехол из батиста: 4, 10 - вентиляторы; 5, 6, 18, 25 - платиновые термометры сопротивления; 7, 15 - нагреватели; 8 - змеевик; 9 - заслонка; 11, 12, 19 - соленоидные вентили; 13, 14 - датчики нижнего и верхнего уровней воды; 16

-паровой увлажнитель; 17, 20, 27, 28 - электронные мосты; 21 - полезный объем камеры; 22 - пространство между стенками камеры для циркулирующего воздуха; 23 - паропровод; 24 -

стаканчик подпитки; 26 - резервуар с дистиллированной водой

Воздействие пониженного и повышенного атмосферного давления

Испытание на воздействие пониженного атмосферного давления проводят с целью проверки работоспособности ЭС в условиях указанного воздействия, т.е. в условиях ухудшения теплоотдачи, а следовательно, и возможности перегрева ЭС. Для снижения нормального атмосферного давления р0 камере до заданного значения p требуется время:

103

VРАБ ln p0 ,

Q p

где VРАБ — рабочий объем вакуумной камеры; Q — скорость снижения давления в камере или производительность вакуумного насоса.

Испытание проводят либо при нормальной температуре окружающей среды, либо при верхнем и/или нижнем значении записанной в стандартах температуры для испытываемых ЭС. В последнем случае рекомендуется вначале устанавливать пониженную температуру. Испытанию при верхнем и/или нижнем значении температуры подвергают ЭС, для которых нагрев и/или охлаждение при электрической нагрузке, нормированной для пониженного атмосферного давления является критичным. При этом ЭС испытывают при электрической нагрузке, вид и характер которой оговариваются в ТУ. Продолжительность испытания, как правило, не превышает 1 ч. В отдельных случаях устанавливают длительное (более 2...3 ч) воздействие пониженного атмосферного давления.

Испытание на воздействие повышенного давления воздуха или другого газа также проводят в барокамерах с целью проверки устойчивости параметров и сохранения внешнего вида изделий при указанном воздействии и после него. Испытание проводят, как правило, без электрической нагрузки. Принцип действия испытательных барокамер повышенного давления основан на переключении (с помощью специального крана) воздуха из магистрали в камеру или из камеры в окружающую среду. Камеру подключают к магистрали или баллону со сжатым воздухом через газовый редуктор, установленный на предельное значение давления для данной камеры.

104

Общая методология организации климатических испытаний

Требуемая стойкость МЭ и ИМ к воздействиям климатических факторов закладывается на этапе разработки и конструирования и обеспечивается в производстве. Наиболее достоверную оценку дает опыт эксплуатации или испытания изделий в условиях, имитирующих эксплуатационные воздействия.

МЭ и ИМ используются в РЭА, эксплуатируемой в различных климатических условиях. Поэтому практически невозможно при испытании имитировать возможные условия эксплуатации. Многолетний опыт показал, что можно ограничиться определенным комплексом стандартных климатических испытаний. Простые и универсальные, они сложились исторически на эмпирических принципах. Не имитируя реальных условий эксплуатации, они позволяют получать нужную информацию в кратчайшие сроки. Это достигается за счет увеличения уровня нагрузок и их длительности.

Принципы оценки и анализа результатов должны создавать уверенность в том, что вновь разрабатываемые изделия будут обладать в эксплуатации не худшей стойкостью, чем их предшественники. Первым и непременным условием воспроизводимости результатов испытания является их полное и точное описание, исключающее всякую неопределенность толкования.

Испытания состоят из следующих этапов:

-предварительная выдержка, первоначальные измерения параметров и внешний осмотр изделий;

-установка изделий в камере, выдержка их в условиях испытательного режима и извлечение изделий из камеры, восстановление;

-заключительные измерения параметров и визуальный осмотр изделий.

105

Предварительная выдержка проводится с целью устранения или частичной нейтрализации воздействия на изделия предыдущих условий. Температура воздуха 25 °С, относительная влажность 45-75%, атмосферное давление (0,86- 1,06)* 10 Па, длительность выдержки около 2 ч. По окончании предварительной выдержки изделия подвергают визуальному осмотру.

При установке изделий в камере следует следить за тем, чтобы между изделиями, а также между изделиями и стенками камеры была свободная циркуляция воздуха. Если при эксплуатации возможно несколько вариантов положений изделий, то следует избрать вариант, обеспечивающий наибольшую жесткость испытания. Металлические части приспособлений обязательно должны иметь антикоррозионные покрытия.

Воспроизводимость результатов испытаний в значительной мере зависит от точности поддержания заданных параметров испытательного режима. Допуски можно рассматривать как компромисс между стремлениями, с одной стороны, увеличить точность и достоверность испытания, а с другой стороны, не удорожать испытания. Важно понимать структуру допусков и четко излагать в методике испытаний требования к точности параметров испытательного режима.

Климатические испытания МЭ и ИМ проводятся не только на стадии их разработки (ОКР), но и при освоении изделий в серийном производстве, а также в самом серийном производстве для отбраковки потенциально ненадежных изделий (технологические испытания) и контроля стабильности производства (периодические испытания).

Климатические испытания в серийном производстве изделий обычно проводятся периодически (через 1-3 мес). Они занимают важное место в технологии и системе контроля качества готовых изделий. Объем климатических испытаний ИМ составляет до 50% всего объема проводимых в производстве испытаний.

106

Режимы и условия испытаний МЭ и ИМ устанавливаются в зависимости от степени жесткости, которая определяется в свою очередь условиями их дальнейшей эксплуатации в РЭА.

Испытания на воздействие тепла и холода

Температурные воздействия окружающей среды являются одним из основных климатических факторов, обуславливающих нестабильность и деградацию параметров РЭСИ. Существенное влияние температуры на стабильность параметров РЭСИ обусловлено температурной зависимостью электрофизических параметров материалов. Определенную опасность для РЭСИ представляют резкие колебания температуры окружающей среды вследствие наличия в конструкции сопряженных материалов с различными температурными коэффициентами линейного расширения (ТКЛР).

Периодичность проведения испытаний зависит от индивидуальных свойств изделий, вида производства и объема их выпуска за контролируемый период и, как правило, указывается в ТУ на изделие. Например, при серийном производстве ИС, электрорадиоэлементов и функциональных узлов, периодичность испытаний составляет 1-3 месяца, для вновь внедряемых в производство радиоизмерительных приборов - 1-2 года, а при серийном их производстве - 3-5 лет.

Температурные экстремумы аппаратуры определяются как климатическими, так и внутренними источниками тепла, поэтому при испытаниях необходимо учитывать суммарный эффект от воздействия всех источников тепла. Режимы и условия испытаний устанавливаются программой испытаний (ПИ) и методикой испытаний (МИ) в зависимости от степени жесткости, которая, в свою очередь, оговаривается в ТУ и стандартах на изделие. Виды и значения климатических факторов внешней среды и их взаимосвязь со степенями жесткости приведены в табл. 7.

107

Изделия РЭСИ могут испытываться на:

-теплоустойчивость (холодоустойчивость);

-теплостойкость (холодостойкость);

-циклическое воздействие смены температур.

108

При испытаниях на стойкость проверяется способность изделия противостоять разрушающему воздействию фактора и продолжать нормально функционировать после прекращения его действия. По истечении периода испытаний проверяется внешний вид, механические свойства и измеряются электрические параметры аппаратуры. При проверке внешнего вида обращается внимание на изменение цвета, вид защитных покрытий, состояние сопрягаемых деталей. Если после испытаний указанные выше свойства и параметры удовлетворяют требованиям, установленным в ТУ, ПИ или в МИ, то изделие считается выдержавшим испытание.

Отличие испытаний на стойкость от испытаний на устойчивость заключается в продолжительности и в том, что при испытаниях на стойкость испытываемые образцы, как правило, находятся в нерабочем состоянии. Величина тепловых нагрузок при испытаниях на стойкость обычно больше, чем при испытаниях на устойчивость.

Испытания на устойчивость проводят с целью определения способности изделий РЭСИ выполнять свои функции, сохранять параметры и внешний вид в пределах норм ТУ в процессе и после воздействия температуры.

Различают два метода испытаний на устойчивость:

-испытание под термической нагрузкой;

-испытание под совмещенной термической и электрической нагрузками.

Первому методу испытаний подвергаются нетеплорассеивающие изделия, температура которых в процессе эксплуатации зависит только от температуры окружающей среды; второму - теплорассеивающие изделия, которые в рабочем состоянии нагреваются за счет выделяемой мощности под действием электрической нагрузки. При испытании под совмещенной нагрузкой изделия помещают в камеру и испытывают при нормальной или максимально допустимой электрической нагрузке, соответствующей верхнему значению температуры внешней среды,

109

устанавливаемой в зависимости от степени жесткости испытаний.

На практике время испытания на теплоустойчивость определяется временем, необходимым для достижения испытываемым изделием теплового равновесия и временем измерения электрических параметров.

Возможны два способа проведения испытания теплорассеивающих изделий. При первом способе достижение заданного температурного режима изделий определяют контролем температуры воздуха в камере, которая устанавливается равной верхнему значению температуры окружающей среды, указанной в ТУ. При втором способе достижение заданного температурного режима изделий определяют контролем температуры участка изделия, который имеет наибольшую температуру или является наиболее критичным для работоспособности изделия.

Измерение параметров испытываемых изделий проводят после достижения теплового равновесия без извлечения изделия из камеры.

Испытание на циклическое воздействие смены температур (термоциклирование) проводят для определения способности изделий выдерживать изменение температуры внешней среды и сохранять свои параметры после этого воздействия. Общее количество циклов устанавливается равным трем, если другое количество специально не оговорено в ТУ на изделие.

Каждый цикл состоит из двух этапов. Сначала изделие помещают в камеру холода, а затем в камеру тепла, температуры в которых устанавливаются заранее в зависимости от степени жесткости испытаний. При заданных температурах изделие выдерживают в течение времени, необходимого для достижения теплового равновесия. Время переноса изделий из камеры тепла в камеру холода или обратно должно быть минимальным.

110