Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Физические основы методов контроля и испытания. Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 78 / 108 9 10 > Следующая >>>

– 71 –

частот 20 Гц...20 кГц. Из этой широкой полосы частот с помощью

фильтров устройства 6 выделяют ряд более узких полос (чаще всего

третьоктавных). В каждой полосе уровень звукового давления может

регулироваться в пределах 40...60 дБ. Просуммированный на выходе

фильтров формируемый сигнал поступает в параллельно включенные усилители мощности 5 генераторов звука — сирен 4, создающих акустическое поле в камере 8. Акустическая мощность генератора в ос-

новном определяется перепадом давления на входе и выходе модули-

рующего клапана. Поэтому в каждом генераторе предусмотрен неза-

висимый канал управления сжатым воздухом, включающий обычные для воздухораспределительных систем устройства: электрозадвижку, дроссель, регулятор давления, воздушный фильтр, ресивер.

В качестве датчиков обратной связи в системе регулирования

используют микрофоны 10, устанавливаемые в контрольных точках

бокса. Для ввода в систему регулирования сигналы, поступающие от

микрофонов, усиливаются и усредняются и, пройдя коммутатор 13,

подаются в полосовой анализатор спектра 14, аналогичный по составу

анализатору устройства 6. С выхода среднеквадратического детектора

сигналы поступают на ЭВМ 9, где в каждой полосе они сравниваются

с заданными. В результате вырабатывается сигнал корректировки,

который подается на усилители задающих фильтров устройства 6,

благодаря чему автоматически поддерживается звуковое давление в

камере. Одно из основных достоинств данной автоматической системы регулирования – быстрота настройки объекта на требуемый режим испытания.

Обычно при испытании измеряют звуковое давление, деформа-

цию и вибрацию. Для этого в комплекс технологического оборудования камеры включают систему сбора, измерения и обработки данных

с использованием ЭВМ. Эта система позволяет контролировать сред-

ние квадратические значения измеряемых величин в ходе экспери-

мента, регистрировать процессы на магнитной ленте и затем обрабатывать их на анализаторах с высокой разрешающей способностью.

– 72 –

Таблица 2.9. Степени жесткости испытаний взависимости от температуры

Степень жесткости

VII

VIII

IX X XI

XII

XIII

Температура, С

100

125

155

200

250

315

2.8. Испытание электронных средств

на климатические воздействия

2.8.1. Воздействие повышенной температуры среды

Испытание проводят для проверки работоспособности ЭС и/или

сохранения их внешнего вида при воздействии повышенной температуры и после него. Существуют два метода испытания на воздействие повышенной температуры: под термической и под совмещенной нагрузкой (термической и электрической).

По первому методу испытывают не тепловыделяющие ЭС, температура, которая в процессе эксплуатации зависит только от температуры окружающей среды. По второму – тепловыделяющие ЭС, ко-

торые в рабочем состоянии нагреваются за счет мощности, выделяемой под действием электрической нагрузки.

При испытании под совмещенной нагрузкой изделия помещают в камеру и испытывают при нормальной или максимально допусти-

мой для них электрической нагрузке, соответствующей верхнему значению температуры внешней среды и устанавливаемой в зависимости от степени жесткости (см. табл. 2.9).

Возможны два способа проведения испытаний тепло– выделяющих изделий. При первом момент достижения заданного температурного режима изделий фиксируют, контролируя температуру воздуха в камере, которую устанавливают равной верхнему значе-

нию температуры окружающей среды при эксплуатации. При втором способе этот момент определяют, контролируя температуру тех участков изделий, которые наиболее сильно разогреваются при работе

ЭС, т. е. являются критичными для работоспособности изделий. Испытание первым способом осуществляют при достаточно большом

объеме камеры, позволяющем имитировать условия свободного обмена воздуха (в камере отсутствует принудительная циркуляция воздуха

– 73 –

или ее охлаждающим действием можно пренебречь). При испытании

тепловыделяющих ЭС вторым способом рекомендуется поддерживать

скорость потока воздуха в камере при включении электрической нагрузки не более 1 м/с, чтобы не облегчать условий испытания образцов вследствие понижения их температуры за счет обдува.

После установления теплового равновесия измеряют параметры испытываемых изделий, не извлекая их из камеры. Для этого изделия подключают к наружным коммутационным цепям измерительной системы. Если же измерение параметров изделий в камере технически невозможно, то допускается кратковременное (до 3 мин) извлечение их из камеры для выполнения измерений.

Камеры тепла. Для испытания ЭС на воздействие повышенной температуры служат серийно выпускаемые отечественной промышленностью камеры тепла типа КТ с рабочим объемом 0,05 – 1 м3 и диапазоном изменения температуры 40 – 350 °С. В случае необходимости камеры должны обеспечивать подключение электрических сигналов и измерение параметров – критериев годности в процессе испытания.

Минимально допустимое расстояние между испытываемым изделием и стенкой камеры определяют исходя из габаритов изделия и рассеиваемой мощности. Однако в любом случае это расстояние должно быть не менее 100 мм. Применяемые для крепления малогабаритных изделий материалы должны обладать высокой теплостойкостью и низкой теплопроводностью.

На рис. 2.12 показана схема камеры тепла КТ-0,05-315М, пред-

назначенной для испытания малогабаритных ЭС на воздействие повышенной температуры в диапазоне 40 – 315 °С. Точность поддержания температуры в диапазонах 40 –100, 100 – 155 и 155 – 315 °С обеспечивается соответственно не хуже ±1, ±2 и ±4 С. Время достижения температуры +315°С не превышает 50 мин. Рабочий объем камеры

составляет 0,05 м

Для нагрева воздуха в рабочем объеме 4 камеры служит нагрева-

тель 6. Чтобы температура по всему объему камеры была одинаковой, т. е. для хорошего теплообмена между нагревателем и воздухом в ка-

– 74 –

Рис. 2.12. Схема камеры тепла КТ–

0,05–315М: 1 – заслонка; 2 – дверь; 3 – смотровое окно; 4 – полезный объем, 5 – воздухопровод; 6 – нагреватель, 7 – вентилятор

мере, воздух от нагревателя продувается вентилятором 7

и по воздухопроводу 5 по-

ступает в рабочий объем, где размешают испытывае-

мые изделия. При нижнем

значении температуры в камере приоткрывают заслонку 1. Чем меньше раз-

ница между температурой

воздуха в помещении и в

камере и чем больше мощ-

ность, выделяемая испыты-

ваемыми изделиями, тем

больше открывают заслон-

ку. В двери 2 имеется съем-

ное окно 3, заменяемое при

необходимости вставкой, в которой крепят испытываемые изделия. Терморезисторы R1 – R3 служат датчиками для регулирования температуры и аварийного отключения аппаратуры.

2.8.2. Воздействие пониженной температуры среды

Испытание осуществляют для проверки работоспособности ЭС и

сохранения их внешнего вида при воздействии пониженной температуры и после него. Сначала параметры ЭС измеряют в нормальных условиях, затем изделия помещают в камеру холода, устанавливают

предельное значение температуры согласно следующим данным, оговоренным в ТУ (см. табл. 2.10).

Выдерживают ЭС при заданной температуре в течение времени,

которое выбирают в зависимости от степени жесткости испытания из временного ряда значений, приведенных в ТУ, но не менее 24 ч; понижают температуру в камере до рабочей температуры и выдерживают ЭС при электрической нагрузке в течение времени, достаточного для выравнивания температуры по всему объему; включают ЭС, проводят измерение оговоренных в ПИ и ТУ параметров и проверку ра-

– 75 –

Таблица 2.10. Степени жесткости испытаний в зависимости от температуры

Степень жесткости

III

VII

VIII

Температура, С

– 10

–25

–4

–60

боты органов настройки и коммутационных устройств; повышают температуру в камере до нормальной и выдерживают ЭС в течение

времени, необходимого для их прогрева по всему объему; открывают

камеру, производят внешний осмотр и измерение параметров ЭС. В процессе испытания измеряют те же параметры, что и при испытании

на воздействие повышенных температур. При этом для проверки работоспособности ЭС предусматривается выдержка их под электрической нагрузкой при заданной температуре. Если пониженная рабочая температура испытываемых ЭС не превышает – 10 °С (по ТУ) и к изделиям предъявляют требования работы в условиях инея и росы, то

данное испытание допускается совместить с испытанием на воздействие инея и росы. В этом случае по окончании испытания ЭС при пониженной рабочей температуре открывают камеру, повышают темпе-

ратуру в ней до нормальной. Включают ЭС, и они работают в течение 3 ч или в течение времени, указанного в ПИ и ТУ. Сразу после включения и через каждые 30 – 50 мин или через интервалы времени, ука-

занные в ПИ и ТУ, проверяют работоспособность ЭС и измеряют их параметры. Затем изделия осматривают.

Если испытание на воздействие пониженной температуры среды проводят в камере тепла и холода, то температура стенок камеры по-

сле достижения температурной стабильности не должна отличаться от температуры испытания более чем на ±8 %. Требования к расположе-

нию испытываемых изделий аналогичны требованиям при испытании на воздействие повышенной температуры.

2.8.3. Воздействие изменения температуры среды

и термоудар

Испытание на воздействие изменения температуры среды про-

водят для проверки работоспособности и сохранения внешнего вида

ЭС после указанного воздействия. В зависимости от назначения и ус-

ловий эксплуатации, а также от конструктивных особенностей ЭС

– 76 –

испытание осуществляют по методу либо двух камер (для ЭС, которые в условиях эксплуатации подвергаются быстрому изменению температуры среды), либо одной камеры (при медленном изменении температуры среды). Для испытания устанавливают три цикла, если иное их число специально не оговорено в ТУ. Каждый цикл состоит из двух этапов-испытаний: при пониженной и повышенной температуре среды.

Термоциклирование – один из самых жестких видов климатических испытаний – позволяет выявить скрытые конструктивные дефекты и нарушения технологии.

Испытание на термоудар (на устойчивость ЭС к воздействию резких перепадов температур) проводят иногда наряду с испытанием

на воздействие изменения температуры среды. Это испытание является весьма жестким и применяется для установления предельных

прочностных свойств ЭС; по его результатам можно сравнительно быстро получить данные о наиболее слабых частях конструкции ЭС. Испытание проводят методом двух жидкостных ванн. При этом подвергают ЭС воздействию обычно 10 циклов, если иное число не ука-

зано в ТУ и ПИ. Испытание в течение одного цикла проводят в двух ваннах: в одной вода имеет пониженную температуру, в другой – по-

вышенную. Значения температур соответствуют испытательным режимам.

2.9. Планирование испытаний на надежность

Испытание на надежность – это испытание технических объек-

тов с целью определения достигнутого уровня надежности или установления соответствия объекта заданным требованиям на надежность.

Для проведения испытаний в лабораторных условиях необходи-

мо разработать план проведения испытания, т.е. определить следующие условия:

 число испытываемых объектов;  объем выборочных данных;  общее время испытания;  тип объектов, направленных на испытания (тип выборки).

– 77 –

Существует два типа выборки: возвратная и безвозвратная. Возвратная выборка – эта такая выборка, при которой отказав-

шие во время испытания объекты заменяются на новые или ремонти-

руются и возвращаются обратно на испытания. Объем выборки во время испытания постоянный.

Безвозвратная выборка – эта такая выборка, при которой отка-

завшие объекты не ремонтируются и не заменяются на новые. Объем выборки при испытании постоянно уменьшается.

В процессе испытаний на надежность необходимо получить ин-

формацию о показателях надежности, т.е. определить параметры модели надежности объекта. Для решения таких задач заранее известен

вид закона распределения, но неизвестны параметры этого распреде-

ления. Следовательно, для проведения испытаний на надежность необходимо решить следующие задачи:

1) подобрать однородную партию объектов на испытание;

2) определить подходящую модель распределения для описа-

ния времени работы до отказа;

3) выбрать план испытания, предусмотренный ГОСТом;

4) провести испытание в соответствии с выбранным планом;

5) определить параметры модели.

Метод испытания на надежность основан на предположении, что

выбранная партия объектов статистически однородная. Это означает,

что для всех объектов в партии наработка на отказ подчиняется одно-

му и тому же закону распределения. Этим свойством обладают уст-

ройства, изготовленные в одинаковых технологических условиях, на одном и том же технологическом оборудование и из комплектующих, полученных из одного и того же источника [4, 5].

Точность результатов эксперимента в большой степени зависит

от правильного выбора модели. Для выбора распределения можно применить следующие методы:

1) имеющиеся методы об исследуемом объекте (специалисты,

работающие с объектом, могут указать законы распределения, которым подчиняются отказы);

2) графические методы оценки законов распределения;

– 78 –

3) критерии согласия (критерии проверки подчинения экспе-

риментальных данных теоретическим законам распределения);

4) применение не параметрических моделей в виде полиномов

n–степени.

2.9.1. Статистическая оценка показателей

безотказности

2.9.1.1. План NBr (r=N)

На испытание по данному плану подбирается N объектов. Испытание проводится без восстановления. Испытание заканчивается, если все объекты выйдут из строя.

Для проведения испытания по данному плану необходимо выполнение следующих требований:

1) на испытание подбираются N образцов одного объекта, т.е. с

точки зрения статистики выборка является случайной;

2) для проведения испытания для всех образцов должны быть

заданы одинаковые режимы и климатические условия;

3) испытания проводятся без восстановления, т.е. отказавшие

объекты не ремонтируются и не заменяются на новые. Испытание заканчивается, если все объекты вышли из строя;

4) в процессе испытания необходимо фиксировать моменты

отказа каждого объекта, т.е. ti, где i = 1…N.

План NBr (r = N) применяется для определения безотказности в период приработки или в период старения, т.е. в такие периоды, когда время работы до отказа объекта маленькое.

Введем следующие обозначения: n(0) – число исправных объектов в начале испытания (t = 0), n(0) = N; n(t) – число исправных объектов во время испытания к моменту времени t; r(t) – число отказавших объектов к моменту времени t, r(t) = n(0) – n(t).

Определим основные показатели безотказности объектов по результатам испытаний.

– 79 –

   

 

0ˆn

tFtQ 

 

)(0

tnn

tQ 





 

     

tFttF









lim

 

       

 

   

 

ttntn

trttr

tFttF



















       

tQtFtTRtP  11

   

tQtP 

 

   

t 



1. Вероятность отказа – это вероятность того, что время работы

T устройства до отказа окажется меньше требуемого интервала времени t безотказной работы

Q(t) = R(T < t) = F(t). (2.10)

Статистический аналог вероятности отказа можно определить из

выражения:

где t находится в диапазоне tr < t < t отказа r + 1.

2. Плотность вероятности времени работы объекта до отказа

Оценку плотности вероятности по экспериментальным данным

можно вычислить по формуле:

3. Вероятность безотказной работы – это вероятность того, что

время работы устройства T будет больше времени t от начала работы:

Статистическую оценку вероятностной работы можно вычис-

лить по формуле

r+1

, (2.11)

, tr момент отказа r, t

. (2.12)

. (2.13)

. (2.15)

. (2.16)

момент

r+1

. (2.14)

4. Интенсивность отказа – это условная плотность вероятности

отказа для данного момента времени t, определенная при условии того, что до этого момента времени отказа не произошло:

Оценку интенсивности отказа можно вычислить по эксперимен-

тальным данным:

. (2.17)

– 80 –

 

   

 

   

 

ttn

ttntn

ntnttntn















 





)0(

iСР

 

etf











ni



. (2.18)

5. Средняя наработка на отказ – это математическое ожидание

наработки невосстанавливаемого объекта до 1–го отказа:

tСР = m(t) . (2.19)

Статистическая оценка средней наработки на отказ вычисляется по формуле

. (2.20)

В соответствии с указанной формулой для оценки средней нара-

ботки до отказа необходимо проводить испытания до тех пор, пока не

откажут все объекты, направленные на испытания. Для каждого отказа необходимо фиксировать момент времени ti.

2.9.2. Статистическая оценка параметров

экспоненциального распределения

Экспоненциальный закон распределения применяется в качестве

модели отказов объекта в период нормальной работы (нормальной

эксплуатации), т.е. период приработки завершился, а период старения не наступил. Плотность распределения для данного периода описывается формулой:

, (2.21)

 – интенсивность отказа объекта в период нормальной работы.

2.9.2.1. План NBr (r = N)

Точечную оценку параметра можно определить методом моментов или методом максимального правдоподобия:

где n – объем выборки, т.е. число объектов направленных на испытание; ti – момент отказа i–го элемента.

С учетом формулы (2.22) испытания необходимо проводить, по-

ка не выйдут из строя все устройства и для каждого устройства фик-

сировать момент выхода из строя. Такие испытания относятся к плану

NBr (r = N). В период нормальной работы время до отказа может со-

, (2.22)

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 78 / 108 9 10 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]