книги / Конструкторско-технологическое проектирование электронной аппаратуры

11. Регулировка, настройка, контроль и испытания электронной аппаратуры

ных сред (сернистого газа или серо­ водорода, озона)

452

Примечание: + — испытания проводят, если соответствующие требования установлены в ПИ и ТУ на изделие;----- испытания не проводят; Н — испытания проводят, если это предусмотрено в ПИ и ТУ на изделие; * — испытания проводят один раз при разработке изделия, а также при изменении конструкции, если это из­ менение влияет на значение резонансных частот; ** — испытание проводят один раз при разработке изделий, а также при изменении конструкции, технологии или материалов, если эти изменения влияют на характеристики изделий, определяющие их стойкость к данному воздействию (условия не относятся к испытаниям на воз­ действие сернистого газа или сероводорода).

Рассмотрим особенности проведения основных испытаний. Характе­ ристика внешних воздействующих факторов, действующих на ЭА в процес­ се эксплуатации, приведена в гл. 2.

И спы тания ЭА на механические воздействия

Все механические испытания ЭА проводят в нормальных климатиче­ ских условиях под электрической нагрузкой или без нее или в условиях ис-

453

11. Регулировка, настройка, контроль и испытания электронной аппаратуры

пытаний, указанных в Государственных стандартах. Повышение температу­ ры окружающего воздуха при испытаниях за счет выделения тепла испыта­ тельным стендом и изделием допускается при условии, что она не будет превышать верхнее значение повышенной рабочей температуры среды, ука­ занной в стандартах и ТУ на изделия и ПИ, при этом допускается обдув стендов.

Изделия, имеющие собственные амортизаторы, если не оговорено ме­ тодиками стандарта, должны крепиться на амортизаторах. Если в стандарте и ТУ на изделие предусмотрены различные способы крепления при экс­ плуатации, то изделие испытывают при одном наиболее опасном способе крепления, указанном в стандарте. По согласованию с заказчиком допуска­ ется применение способов крепления, отличных от способов крепления при эксплуатации, если это обеспечивает эффективный контроль стабильности производства и выявление устойчивости изделий к соответствующему виду механических воздействий. При этом способ крепления однотипных изде­ лий должен быть единым и указываться в технической документации на из­ делие. Время выдержки в заданном режиме отсчитывают, как правило, с момента достижения параметров испытательного режима.

Наибольшее влияние на ЭА оказывает сочетание вибрационных на­ грузок и одиночных ударов. Поэтому испытания на указанные воздействия проводят в первую очередь. Испытания на остальные механические воздей­ ствия являются дополнительными. Так, испытания на воздействие акустиче­ ских шумов позволяют выявить дефекты ЭА, которые не удается обнару­ жить при воздействии вибрации из-за влияния амортизирующих свойств конструкции изделия и его крепления.

Испытания по определению резонансных частот конструкции допус­ кается проводить на отдельных типах (типоразмерах, типономинапах) изде­ лий, имеющих одинаковую конструкцию. При этом резонансные частоты конструкции изделий, не подвергнутых данному испытанию, определяют расчетным или графическим путем.

Испытание на проверку отсутствия резонансных частот конструкции изделия в заданном диапазоне частот при определении соответствия изде­ лий заданным требованиям не проводят, если соответствие изделий требо­ ваниям по отсутствию резонансных частот в заданном диапазоне частот обеспечивается их конструкцией, о чем должно быть указано в стандартах и ТУ на изделия и ПИ.

Испытание на проверку отсутствия резонансных частот конструкции изделий в заданном диапазоне частот допускается совмещать с испытанием на виброустойчивость. Испытание на виброустойчивость не проводят, если низшая резонансная частота изделия превышает 2 /в, где / , — верхняя час­ тота диапазона испытаний, а конструкция и технология изделий исключают

454

11.4. Испытания ЭА

нарушение работоспособности при действии вибрации. Кроме того, испыта­ ния на виброустойчивость не проводят у изделий, параметры которых по конструкции и принципу работы не зависят от воздействия вибрации, о чем должно быть указано в стандартах и ТУ на изделия. Виброустойчивость этих изделий обеспечивается их конструкцией.

Испытание на виброустойчивость допускается совмещать с испытанием на вибропрочность, проводя его в начале и (или) в конце испытаний на вибро­ прочность, о чем должно быть указано в стандартах и ТУ на изделия и ПИ. При этом скорость изменения частоты вибрации должна обеспечивать проверку и регистрацию параметров изделия, контролируемых в процессе испытания на виброустойчивостъ, и не должна превышать 1 октавы в минуту. Общее время испытаний определяют временем испытаний на вибропрочность.

Испытание на вибропрочность и виброустойчивость при воздействии синусоидальной вибрации в диапазоне частот ниже 10 Гц и испытание на вибропрочность и виброустойчивость при воздействии широкополосной случайной вибрации в диапазоне частот ниже 20 Гц не проводят, если низ­ шая резонансная частота изделия превышает 25 Гц, при этом прочность и (или) устойчивость изделий указанных ниже частот обеспечивается их кон­ струкцией. Испытание на вибропрочность и виброустойчивость в диапазоне частот до 5000 Гц проводят только для изделий миниатюрных и сверх­ миниатюрных конструкций с массой не более 20 г. В остальных случаях вместо диапазона частот до 5000 Гц допускается проводить испытания до 2000 Гц. При этом прочность и устойчивость изделий к воздействию сину­ соидальной или широкополосной случайной вибрации в поддиапазоне час­ тот 2000. ..5000 Гц обеспечивается конструкцией изделий.

При наличии требований по прочности и (или) устойчивости к воз­ действию широкополосной случайной вибрации изделия, имеющие четыре или более резонансов в рабочем диапазоне частот, испытывают на воздейст­ вие широкополосной случайной вибрации; изделия, имеющие менее четы­ рех резонансов в рабочем диапазоне частот, испытывают на воздействие синусоидальной вибрации.

Испытаниям на ударную устойчивость не подвергают изделия, у ко­ торых низшая резонансная частота превышает 2000 Гц, а конструкция и технология изготовления изделий исключают нарушение работоспособно­ сти при действии ударных нагрузок. Кроме того, испытание на ударную ус­ тойчивость не проводят у изделий, параметры которых по конструкции и принципу работы не зависят от воздействия ударов, о чем должно быть ука­ зано в стандартах и ТУ на изделия.

Испытаниям на ударную прочность не подвергают изделия, у которых низшая резонансная частота превышает 1000 Гц. Ударная прочность и (или) устойчивость таких изделий обеспечивается их конструкцией.

455

11. Регулировка, настройка, контроль и испытания электронной аппаратуры

Испытание на ударную устойчивость рекомендуется совмещать с ис­ пытанием на ударную прочность, проводя его в конце испытаний на удар­ ную прочность в каждом направлении воздействия.

Проверку параметров перед испытанием на вибропрочность (ударную прочность) не проводят, если перерыв между окончанием испытания на ус­ тойчивость и началом испытания на прочность не превышает 24 ч.

При отсутствии технической возможности проведения испытаний на вибропрочность и ударную прочность на отдельных изделиях допускается проведение испытания изделий в составе конкретного объекта. Испытания на вибропрочность и на ударную прочность на стадии серийного производ­ ства не проводят, если в состав испытаний на безотказность, проводимых периодически с такой же периодичностью, входят испытания на воздейст­ вие вибрации и ударов с теми же значениями характеристик.

Испытание на прочность или устойчивость при воздействии линейно­ го ускорения не проводят, если предусмотрено испытание на воздействие ударов одиночного или многократного действия с ускорением, равным или большим, чем линейное. Прочность и (или) устойчивость таких изделий к воздействию линейного ускорения обеспечивается их конструкцией. Данное требование не распространяется на изделия, имеющие в своей конструкции подвижные детали (например, роторы электродвигателей, не имеющие до­ полнительных устройств ограничения перемещения в зазоре).

При испытании на линейное ускорение 5000 м • с 2 (500 g) и выше до­ пускается понижение давления окружающего воздуха до значения, харак­ терного для данной центрифуги, при условии, что давление не будет ниже допускаемого, указанного в стандартах и ТУ на изделия и ПИ.

Испытание на воздействие акустического шума в диапазоне частот ниже 125 Гц не проводят, если в стандартах и ТУ на изделия предусмотрено испыта­ ние на воздействие вибрации. При этом стойкость изделий к воздействию аку­ стического шума ниже указанной частоты обеспечивается их конструкцией.

Испытанию на воздействие акустического шума не подвергают изде­ лия, удовлетворяющие одному или нескольким из следующих условий:

1) в ТЗ или стандартах и ТУ на изделия указаны уровни воздействую­ щего акустического давления 130 дБ и менее;

2)изделия не содержат внутренних полостей (например, трансформа­ торы, дроссели, модули и микромодули, залитые компаундом; постоянные резисторы, конденсаторы постоянной емкости и т. п.);

3)низшая резонансная частота конструкции изделия превышает верх­ нюю частоту диапазона частот испытаний на воздействие акустического шума при условии, что конструкция и ТП изготовления изделий исключают возникновение нарушений их работоспособности, не связанных с влиянием резонансов (наличие посторонних частиц и т. п.);

456

11.4.Испытания ЭА

4)параметры изделий по конструкции и принципу работы изделий не зависят от воздействия акустического шума, о чем должно быть указано в стандартах и ТУ на изделия.

Стойкость этих изделий к воздействию акустического шума обеспе­ чивается конструкцией.

Если изделия не содержат в конструкции деталей, соединяемых путем сборочных операций (например, безвыводные конденсаторы и резисторы, бескорпусные транзисторы, не имеющие выводов), то испытания таких из­ делий на воздействие механических факторов допускается не проводить, что устанавливается в стандартах и ТУ на изделия по согласованию с заказ­ чиком. При этом прочность и (или) устойчивость к механическим воздейст­ виям обеспечивается конструкцией изделия.

Параметры испытательных режимов при механических испытаниях должны устанавливаться по показаниям рабочих средств измерения в кон­ трольной точке.

При испытаниях на вибрационные и ударные воздействия контроль­ ную точку выбирают в одном из следующих мест:

на платформе стенда рядом с одной из точек крепления изделия, если последнее крепится непосредственно на платформе;

на крепежном приспособлении, если изделие крепится на приспособ­ лении;

рядом с точкой крепления амортизатора, если изделие крепится на собственных амортизаторах.

Допускается выбор контрольной точки на платформе стенда, если средства крепления обеспечивают передачу механических воздействий от платформы стенда к приспособлению с минимальными искажениями, при этом отклонения ускорения на приспособлении в месте его крепления не

должны превышать ±25 % значения ускорения в контрольной точке. Допус­ кается по согласованию с заказчиком выбирать контрольную точку непо­ средственно на изделии при условии, что масса изделия не менее чем в 10 раз превышает массу измерительного преобразователя и жесткость изделия обеспечивает контроль с заданной точностью параметров воздействия.

При испытании на воздействие вибрации крупногабаритных изделий (любой из габаритных размеров больше 300 мм) рекомендуется за значение ускорения в контрольной точке принимать среднее арифметическое значе­ ние показаний нескольких измерительных преобразователей, установлен­ ных на столе вибростенда или приспособлении рядом с точками крепления изделий. Расположение контрольной точки указывают в стандартах и ТУ на изделия, ПИ или в НТД на приспособления.

Жесткость монтажных плат и крепежных приспособлений должна обеспечивать передачу механических воздействий к испытываемым издели­

457

11. Регулировка, настройка, контроль и испытания электронной аппаратуры

ям с минимальными искажениями. При необходимости в стандартах и ТУ на изделия и ПИ следует приводить чертежи монтажных плат и крепежных приспособлений, применяемых при испытании. Для изделий, предназначен­ ных для работы в сочлененном состоянии, необходимость испытания в этом состоянии указывают в стандартах и ТУ на изделия и ПИ. Изделия предна­ значенные для применения в микромодулях испытывают в составе условно­ го микромодуля, если другие условия не указаны в стандартах и ТУ на изде­ лия и ПИ. Если масса, габаритные размеры и конструкция изделий не по­ зволяют испытывать их в полном комплекте на существующем оборудовании, то проводят испытания каждого отдельного блока. Если по­ следовательность испытания блоков не позволяют проверять соответствие изделий требованиям ТЗ или стандартов и ТУ на изделия, то испытания электрически связанных между собой блоков проводят одновременно при размещении их в нескольких камерах или на нескольких стендах. Изделия, состоящие из нескольких блоков (узлов), находящихся в неодинаковых ус­ ловиях эксплуатации, испытывают раздельно по нормам, соответствующим условиям эксплуатации этих блоков (узлов).

Если масса и габаритные размеры изделия не позволяют провести его испытания на существующем оборудовании и изделие после изготовления не может быть разобрано на блоки, то такие изделия оцениваются по специ­ альной программе, согласованной с заказчиком.

При испытании изделий с собственными амортизаторами на устойчи­ вость и прочность при воздействии синусоидальной или широкополосной случайной вибрации в диапазоне частот 0,7... 1,4 от резонансной частоты колебаний изделий на амортизаторах допускается:

уменьшать амплитуду перемещения или ускорения таким образом, чтобы ускорение, воздействующее на само изделие, установленное на амор­ тизаторах, соответствовало требованиям, предъявляемым к изделию в це­ лом. В этом случае контрольную точку располагают на изделии и ее поло­ жение указывают в стандартах и ТУ на изделия и ПИ;

испытывать изделия без амортизаторов (с отключенными амортизато­ рами) по нормам, предъявляемым к изделию.

По согласованию с заказчиком, при наличии в изделии элементов на подвеске допускается уменьшать амплитуду ускорения или исключать ис­ пытание изделия на резонансных частотах элементов на упругой подвеске, если в стандартах и ТУ на изделия указаны резонансные частоты этих эле­ ментов.

Применяемые виды механических испытаний и их последователь­ ность указываются в ПИ и зависят от назначения ЭА, условий эксплуатации, типа производства. Например, в программу определительных испытаний опытного образца и образцов установочной серии обычно включают все ви­

458

11.4, Испытания ЭА

ды механических испытаний, а для образцов, изготовляемых в серийном производстве — только испытания, предусмотренные в стандартах и ТУ на ЭА.

Надежная работа ЭА обеспечивается за счет конструктивных запасов по вибропрочности, виброустойчивости, резонансной частоте и другим ха­ рактеристикам. Конструктивный запас ЭА по резонансной частоте оценива­ ется коэффициентом конструктивного запаса

где / 0к — наименьшая резонансная частота испытываемого изделия; / в —

верхняя частота рабочего диапазона, заданная в НТД. Из формулы видно, что чем выше наименьшая резонансная частота, тем больше К3 и, следова­ тельно, выше вибропрочность при равных рабочих условиях.

Внешние механические воздействия подробно рассмотрены в гл. 2, а методы испытаний в Государственных стандартах.

Испытание ЭА на климатические воздействия

Испытание ЭА (изделия) на воздействие климатических факторов проводят для проверки способности изделий выполнять свои функции, со­ хранять параметры и (или) внешний вид в пределах установленных норм при воздействии климатических факторов. Для воспроизводимости резуль­ татов испытания необходимо его полное и точное описание, исключающее всякую неопределенность толкования. Исходя из этого в НТД принята такая последовательность операций (этапов) испытания ЭА на климатические воздействия: предварительная выдержка изделий (стабилизация их свойств); первоначальные измерения параметров и внешний осмотр; установка изде­ лий в камеры и выдержка их в условиях испытательного режима; извлече­ ние из камер и выдержка для восстановления свойств изделий (конечная стабилизация свойств); внешний осмотр и заключительные измерения пара­ метров изделий.

Предварительную выдержку проводят с целью полного или частично­ го устранения последствий воздействия на изделия в предыдущих условиях эксплуатации. Изделия выдерживают, как правило, в нормальных климати­ ческих условиях. Выдержку изделий, на результаты измерения параметров которых может существенно влиять относительная влажность, выполняют в условиях, обеспечивающих воспроизводимую толщину влаги, адсорбиро­ ванной на поверхности изделий. Эти условия предусматривают строгое поддержание температуры (допустимое отклонение ±1°С) при относитель­ ной влажности 73...77 %. Продолжительность предварительной выдержки определяется временем, достаточным для установления теплового равнове­

459

11. Регулировка, настройка, контроль и испытания электронной аппаратуры

сия изделий с окружающей средой. Обычно оно не превышает 2 ч. Первона­ чальные и заключительные измерения параметров изделий рекомендуется проводить при одних и тех же значениях температуры и влажности окру­ жающей среды.

При установке изделий в камере климатических испытаний необхо­ димо следить за тем, чтобы между изделиями и стенками камеры, а также между самими изделиями свободно циркулировал воздух. Способ установки и положение изделий при испытании имеют важное значение для воспроиз­ водимости его результатов. Если при эксплуатации возможно несколько ва­ риантов положения изделия, то следует выбрать вариант, обеспечивающий наибольшую жесткость испытания. Если в процессе испытания электриче­ ская нагрузка на ЭА не подается, изделия располагают на сетках из капро­ новых нитей, натянутых на опоры. При испытании с электрической нагруз­ кой изделия устанавливают на специальных платах, приспособлениях (кас­ сетах, держателях, контактирующих устройствах). Металлические части приспособлений обязательно должны иметь антикоррозионные покрытия. Время выдержки в испытательном режиме отсчитывают с момента установ­ ления режима в камере. Это время при повышенной (пониженной) темпера­ туре должно быть достаточным для прогрева (охлаждения) изделий по все­ му объему.

Изделия в выключенном состоянии считаются достигшими температуры окружающей среды (теплового равновесия), если температура самых массив­ ных частей (или других частей, указанных в ПИ и ТУ), определяющих прогрев по всему объему, отличается от температуры окружающей среды не более чем на ±3 °С. Время прогрева (охлаждения) изделий по всему объему устанавлива­ ют на этапе предварительных испытаний с помощью датчиков для контроля температуры. Допускается не контролировать температуру частей аппаратуры, если эти части не имеют защиты, предназначенной для теплоизоляции. В этом случае изделие в зависимости от массы выдерживают для достижения темпера­ туры окружающей среды: 2 ч — при массе изделия не более 2 кг; 3 ч — 2... 10 кг; 4 ч — 10...20 кг; б ч — 20...50 кг; 8 ч — 50... 100 кг; 10 ч — 100...300 кг. Требования к объему камеры в зависимости от размеров испытываемой аппа­ ратуры и значения теплорассеивания с единицы ее поверхности устанавливают с учетом рекомендаций Государственных стандартов.

Подвижные наземные изделия, смонтированные в кузовах автомоби­ лей, прицепов и других средствах передвижения, испытывают вместе со средствами передвижения.

При невозможности измерения параметров изделия без извлечения из испытательной камеры при различных видах испытаний допускается прово­ дить эти измерения вне камеры. Методика и время измерения параметров после извлечения из камеры оговариваются в ПИ и ТУ на изделие.

460

11.4. Испытания ЭА

Воспроизводимость результатов испытания в значительной мере зависит от точности поддержания заданных параметров испытательного режима. До­ пуски на значения воздействующих факторов выбирают исходя из компромис­ са между точностью испытания, с одной стороны, и стоимостью его — с дру­ гой. При испытании на влагоустойчивость допуски на температуру и относи­ тельную влажность воздуха в камере устанавливают равными соответственно ±2 °С и ±3 %. При определении указанных допусков учитывают неравномер­ ность распределения температуры по объему камеры, погрешность измерения ее приборами, а также изменение температуры во времени. При верхнем значе­ нии температуры 40 °С и относительной влажности воздуха 90 % изменение температуры на 2 °С приводит к изменению относительной влажности на 9 %. При высокой относительной влажности даже незначительное изменение темпе­ ратуры может привести к выпадению росы (неконтролируемый процесс), что, в свою очередь, существенно снижает воспроизводимость результатов испытания. Допустимые отклонения воздействующих климатических факторов не должны превышать значений, указанных в табл. 11.6, если в НТД не указаны иные до­ пускаемые отклонения, обусловленные спецификой эксплуатации изделий.

Внешний осмотр изделий осуществляют в соответствии с НТД.

Таблица 11.6. Допустимое отклонение воздействующих климатических факторов

461