5.3.2. Косвенные методы измерения влажности

Конденсационный метод основан на измерении температуры точки росы Т_р в замкнутом объеме при охлаждении до появления росы влажного газа с начальной температурой Т и при постоянном давлении. Тогда относительную влажность воздуха можно найти по формуле

φ = exp[r_m (T^-1 - T^-1_p ) ⁄ k]

где - r_m- скрытая теплота испарения воды, рассчитанная на одну молекулу, Дж;

k -постоянная Больцмана.

Данный метод можно использовать в диапазоне температур -150... + 350°С при давлении газов 0,01...40 МПа. Гигрометры АКГ-210 и АКГ-212Ф обеспечивают точность измерения ±0,5 %.

Психрометрический метод основан на измерении разности показаний двух термометров: «сухого», измеряющего температуру t_c исследуемого воздуха, и «влажного», измеряющего температуру t_в жидкости (в частности, воды), в которую он погружен. Интенсив­ность испарения воды с поверхности «влажного» термометра зависит от разности парциальных давлении: давления паров воды в исследуемом воздухе р_с и максимального давления насыщенного пара р_{с mах} при данной температуре по «сухому» термометру t_c. При этом давление р_с не может превышать максимального значения парциального давления паров воды p_{в мах} при температуре t_B «влажного» термометра. Тогда психрометрическое уравнение можно записать в виде:

р_с = р_{в мах} - A_p(t_c – t_в),

где А_р = 6,6 • 10^⁴ Па/град. — психрометрическая постоянная.

Разделив обе части этого уравнения на р_{с mах} получим относительную влажность воздуха, %

φ= р /р_{с mах} = p_{в мах} / p_{c мах} A_p/ р_{с mах} (t_c – t_в),

Значение φ находят с помощью номограмм или таблиц при данной температуре среды t_c по разности температур t_c. – t_в. Погрешность данного метода составляет менее 10 %.

Параметры серийных электрических автоматических психрометров следующие: t_c = 10...35⁰С, φ = 20... 100 %, погрешность ±8 %.

5.3.3. Методы контроля герметичности

Контроль герметичности разъемного и неразъемного корпусов РЭС осуществляют измерением течи Q пробного газа, в атмосфере которого была проведена герметизация. Стандартом установлены пять классов герметичности, которым соответствуют следующие значения течи Q:

Класс 1 2 3 4 5

Q, м³ Па/с ≤5∙10^-12 ≤5∙10^-11 ≤10^-10 ≤5∙10^-8 > 5∙10^-8

Выбор метода и средств контроля герметичности зависит от требований к чувствительности, необходимой для контроля течи, соответствующей данному классу. Существуют радиоактивный, мисс-спектрометрический, галогенный, вакуум-жидкостный, компрессионно-термический и химический методы контроля герметичности. Для каждого метода контроля используют пробный газ определенного вида

Радиоактивный метод основан на регистрации интенсивности альфа-излучения, сопровождающего самопроизвольный распад радиоактивного изотопа инертного газа (радона-222, крипто-на-88), вытекающего из корпуса, герметизация которого прово-; дилась в атмосфере этого газа. Данный метод очень чувствителен (Q = 10~¹⁴ м³- Па/с), но сложный и дорогой.

Mace-спектрометрический метод основан на регистрации течи пробного газа с помощью масс-спектрометра (рис. 5.11), настроенного на этот газ. Через выносной щуп 7, входной фланец 2 и клапан 3 пробный газ поступает в масс-спектрометрическую ка­меру 4. В качестве пробного газа здесь используют инертный газ гелий, безопасный в работе и обладающий большой проникающей способностью (р_Нс = 0,18 кг/м³). В установках для течеискания используют статические масс-спектрометры со 180°-й разверткой. Удельный заряд q/m частицы и массу т положительных ионов газа определяют по отклонению траектории их движения в спектрометрической камере 4 после прохождения ими направляющих диафрагм 5 и при совместном действии электрического 6 и магнитного 7 полей. Отклонение траектории регистрируется на экране 8. Чувствительность отечественного гелиевого течеискателя ПТИ-11 составляет 3 • 10~¹⁴ м³- Па/с.

Принцип действия галогенного течеискателя (рис. 5.12) основан на регистрации ионного тока I, возникающего при галогенном эффекте.

Данный эффект состоит в увеличении в присутствии галогено-содержащих веществ (фреонов — CC1F₂, CC1₃F, дихлорэтана — С1СН₂ или четыреххлористого углерода — СС1₄), используемых в качестве пробных газов, интенсивности ионизации атомов щелочных металлов, испаряющихся из керамического основания 2, нагретого до 900 "С нагревателем 1, и оседающих на поверхности платиновой пластины 3 коллектора 4.

Минимальная концентрация галогенов в воздухе, регистриру­емая чувствительным элементом такого течеискателя, составляет 10^-6 %. Чувствительность метода Q= 10^-9 м³- Па/с.

Рис. 5.11. Схема масс-спектрометра:

1 — выносной щуп; 2 — входной фланец; 3 — клапан; 4 — камера; 5 — направляющие диафрагмы; 6 — электрическое поле; 7 — магнитное поле; 8 — экран

Рис. 5.12. Схема действия галогенного течеискателя:

1 — нагреватель; 2 — основание; 3 — платиновая пластина; 4 — коллектор

Рис. 5.13. Схема контроля герметичности вакуум-жидкостным методом

Вакуум-жидкостный метод (рис. 5.13) основан на визуальном наблюдении струи газа, вытекающей из герметизированного изделия, помещенного в емкость с керосином, над которым создано разряжение в 1 кПа. Чувствительность метода Q= 10~⁸ м³- Па/с.

Компрессионно-термический метод отличается от вакуум-жидкостного метода большей чувствительностью (Q = 4 10~⁹ м³ • Па/с) вследствие использования здесь в качестве рабочей жидкости по­догретого масла.

Химический метод контроля основан на химическом взаимодействии контрольного газа, например аммиака, с индикаторными веществами, меняющими в результате реакции свою окраску. При испытаниях чаще всего применяют воздушно- или азотно-аммиачную смесь.

Веществами-индикаторами являются азотнокислая ртуть (HgNO₂) или фенолфталеин, которые растворяют в воде, глицерине или спирте и пропитывают ими фильтровальную бумагу или светлую ткань. В процессе контроля изделие заполняют контрольным газом до испытательного давления, обкладывают контролируемые участки пропитанной бумагой и выдерживают око­ло 20 мин. Чувствительность метода Q = 10~⁷ м³- Па/с.

Высокую влагостойкость ЭРК, выпускаемых массовыми тиражами, — резисторов, конденсаторов, транзисторов, диодов — обеспечивают бескорпусной герметизацией. Устойчивость ИМС к воздействию внешних факторов условий эксплуатации, в том числе и к воздействию влаги, обеспечивают герметизацией в металло-керамических корпусах.

Для выборочного контроля герметичности металлокерамических корпусов ИМС, нарушение которой связано с возникновением трещин, используют методы капиллярной дефектоскопии и акустоэмиссии.

Контроль герметичности методом капиллярной дефектоскопии выполняют с помощью специальных индикаторных жидкостей пенетрантов — растворов люминофора в смеси органических растворителей

Рис. 5.14. Схема обнаружения трещин методом капиллярной дефектоскопии:

1 — пенетрант; 2 — вещества-проявители

Рис. 5.15 Обнаружение микротрещин акустоэммиссионным методом:

а) способ приложения механической нагрузки

б) спектры акустических шумов

1 -спектр в НЧ области

2 - спектр в ВЧ области

. Люминесцирующими пенетрантами являются нориол, шубекол, жидкости типа ЛЖ, дефектоль, краситель «Родамин-С». Добавление поверхностно-активных веществ снижает поверхностное натяжение воды, находящейся в капиллярах, и улучшает проникновение пенетрантов.

При наличии трещин в корпусе РЭС (рис. 5.14) факт проникновения в них пенетранта 1 фиксируют веществами-проявителями 2, например смесью воды, мела и этилового спирта, наносимой на предварительно очищенную от пенетранта поверхность. По виду возникающего при этом рисунка определяют тип дефекта: поры, коррозия, усталость материала.

Акустоэмиссионным методом контроля (рис. 5.15) регистрируют отклонение положения спектра акустических шумов А и его ширины от эталонных значений. Шумы возникают при наличии дозированной механической нагрузки Р на корпус. При наличии микротрещин спектр частот акустических шумов находится в низкочастотной области (кривая 7), а при их отсутствии — в высокочастотной (кривая 2).

–Контрольные вопросы

1. Как пары влаги проникают в органический диэлектрик?

2. Как изменяются параметры ЭРК при воздействии влаги?

3. Каков механизм электрохимической коррозии металлов?

4. Что такое электролитическая деструкция слоистых материалов?

5. Назовите классификационные признаки и виды ВГМ.

6. Назовите способы бескорпусной герметизации изделий.

7. Поясните механизмы гальванической зашиты изделий.

8. Назовите методы контроля влажности и герметичности изделия.

9. Для чего используют пробные газы при герметизации РЭС?

10. В чем состоит суть метода капиллярной дефектоскопии?

16