«Т. А. Алексеева ИСПЫТАНИЯ, КОНТРОЛЬ И СЕРТИФИКАЦИЯ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ Учебно-методический комплекс для студентов радиотехнического факультета специальности 1-39 02 01 Моделирование и компьютерное проектирование ...»

Это могут быть механические воздействия, воздействия тепла, давления, электромагнитных полей, радиационных излучений искусственной природы.

Внутренние воздействия на РЭС проявляются в виде электрических и механических нагрузок, возникающих в процессе функционирования аппаратуры. Электрические нагрузки обусловлены необходимостью формирования и преобразования электрических сигналов в цепях РЭС, подачи питающих напряжений, обеспечивающих нормальную работу комплектующих изделий.

Электрические нагрузки вызывают в РЭС тепловые, электрические и электрохимические процессы. В первом случае на элементы РЭС влияет температура и скорость ее изменения; во втором случае изменения в элементах возникают вследствие электронно-ионного взаимодействия; в третьем случае изменения связаны с процессами электродиффузии.

За счет тепла, выделяемого в комплектующих элементах и сборочных единицах, температура блоков может достигать 100 °С и более, а температура некоторых элементов может быть еще более высокой. Существенными являются изменения температуры при включении и выключении РЭС. Для наземных средств, эксплуатируемых в дежурном режиме, изменение температуры в блоках достигает 50 °С и более за время, равное времени установления теплового равновесия блока с окружающей средой. Это время колеблется от 10 мин до 3 ч (зависит от объема и массы блоков).

Например, для бортового авиационного оборудования температура при включении нагрузки может достигать 80 °С при скорости ее роста (снижения) 50 °С в минуту.

Механические нагрузки связаны с использованием в РЭС разнообразных коммутационных изделий, электромеханических изделий, устройств управления кинематикой, сложных приборных конструктивов (редукторов, телескопических направляющих и т.п.).

Внешние воздействия на РЭС имеют разную физическую природу и изменяются в широких пределах. Они подразделяются на климатические и механические.

Климатические воздействия по физической природе подразделяются:

- на температурные воздействия (кратковременные и длительные);

- на воздействия влаги (кратковременные и длительные);

- на воздействия соляного тумана;

- на воздействия атмосферного давления;

- на воздействия солнечной радиации;

- на воздействия пыли;

- на воздействия плесневых грибков.

Механические воздействия на РЭС по характеру физической природы можно подразделить:

- на вибрации, которые вызывают ускорения;

- на удары, т.е. механические нагрузки и деформацию конструкции.

Вибрации подразделяются на кратковременные и длительные, удары – на линейные и центробежные.

Говоря о критичности влияния внешних воздействий на РЭС, можно среди всех внешних воздействий выявить:

- воздействия, вызывающие обратимые (ненакапливающиеся) изменения;

- воздействия, вызывающие обратимые отказы;

- воздействия, вызывающие непосредственные накапливающиеся разрушения;

- воздействия, вызывающие необратимые накапливающиеся изменения;

- воздействия, вызывающие необратимые отказы.

Указанные выше климатические внешние воздействия являются объективными факторами – условиями, в которых осуществляется эксплуатация, хранение и транспортировка РЭС.

Объективные факторы целесообразно подразделять на прямые и косвенные.

К прямым факторам относятся факторы, являющиеся природными, естественными особенностями окружающей среды (климатические, биологические, радиационные и т.п.) К косвенным факторам относятся факторы, возникающие и воздействующие на РЭС в условиях эксплуатации.

Нормальными климатическими условиями для РЭС являются: температура +25 … +10 °С, относительная влажность – 45 – 80 %, атмосферное давление – (8,3 – 10,6)·104 Па (630 – 800 мм рт. ст.) и отсутствие активных веществ в окружающей атмосфере.

При разработке РЭС необходимо, таким образом, учитывать те или иные климатические условия среды, с тем чтобы создавать РЭС в том или другом климатическом исполнении. При разработке РЭС учитывают нижеперечисленные особенности регионов по климатическим условиям.

Очень холодный регион (ОХЛ) – располагается в Антарктиде.

Средняя минимальная температура в нем ниже 60 °С. Характерной особенностью этого региона является сочетание низких температур с сильным ветром.

Холодный регион (ХЛ) – территория, на которой минимум температуры воздуха не ниже 60 °С. Характерной особенностью является обледенение, иней, ветер с мелкой снежной пылью.

Умеренно холодный регион (УХЛ) – территория, на которой максимум температуры воздуха не выше +40 °С, а минимум – не ниже +60 °С, образование инея, выпадение росы, наличие тумана, изменение давления воздуха от 86 до 106 кПа.

Тропически влажный регион (ТВ) – территория, на которой температура воздуха не выше + 45 °С, а относительная влажность – не менее 80 % при + 27 °С. Высокая влажность и повышенная концентрация солей (особенно вблизи побережья морей и океанов) делают атмосферу этой зоны коррозионно-агрессивной. Сочетание температуры и влажности в таких регионах способствует существованию 10000 видов плесневых грибков.

Тропически сухой регион (ТС) – территория, на которой температура воздуха выше +45 °С и которая не относится к району с ТВ-климатом.

Интенсивное солнечное излучение (до 1500 вт/м2), значительное изменение температуры воздуха в течение суток, пыль и песок способствуют отрицательному абразивному и химическому воздействию на РЭС.

Умеренно холодная морская зона включает моря, океаны и прибрежные территории, расположенные севернее 30° северной широты и южнее 30° южной широты. Остальная часть морей, океанов и прибрежных территорий относится к тропически морской зоне (ТМ).

Климат морских зон отличается наличием высокой влажности и значительным содержанием хлоридов в атмосфере. РЭС, предназначенные для эксплуатации в одном из указанных климатических районов, изготавливают в определенном климатическом исполнении (табл. 1.1).

Характеристики климатических районов приведены в ГОСТ 24482-80, который позволяет установить технические требования к РЭС по стойкости к климатическим факторам, режимы их испытаний, правила эксплуатации, хранения и транспортирования.

Обозначения РЭС по климатическому исполнению На суше, в реках, озерах в макроклиматических районах:

В макроклиматических районах с морским климатом:

С умеренно холодным и тропическим, в том числе Во всех макроклиматических районах на суше и на Для различных зон эксплуатации характерны различные сочетания и длительность воздействующих факторов – под влиянием этих факторов в РЭС протекают сложные физико-химические процессы, изменяющие их свойства и вызывающие отказы. Поэтому необходимо иметь максимум информации об изменениях характеристик изделий при воздействии на них климатических факторов, и в первую очередь – о допустимых величинах воздействующих факторов.

В табл. 1.2 приведены допустимые значения естественных климатических факторов, воздействующих на РЭС. Учитывая влияние естественных климатических условий и управляя искусственными, можно добиться надежной работы РЭС.

В табл. 1.3 приведены основные эффекты, вызываемые в РЭС воздействием отдельных внешних климатических факторов.

Особо необходимо рассмотреть воздействие на РЭС биологических факторов, как одного из видов климатического воздействия.

Большинство биоповреждений РЭС обусловлено воздействием микроорганизмов и плесневых грибов (микроорганизмом называют любой организм, имеющий микроскопические размеры и невидимый невооруженным глазом).

Можно выделить четыре вида биоповреждений:

- механические макроразрушения при контакте;

- ухудшение эксплуатационных параметров;

- биохимическое разрушение;

- физико-химическая коррозия на границе материал – организм (рис. 1.2).

Механические разрушения вызываются в основном микроорганизмами, а также организмами, имеющими размеры, сравнимые с габаритами изделия.

Микроразрушение при контакте может произойти из-за столкновения, прогрызания и уничтожения (примерами являются столкновения птиц с антеннами радиолокационных станций, уничтожение материалов и изделий РЭС происходит в процессе питания организмов); нарушение материалов и изделий РЭС из-за действий грызунов (крыс, мышей, зайцев, белок, кротов и т.д.), а также различных насекомых (термитов, муравьев, жуков и т.д.).

Биозагрязнение и биозасорение вызывают ухудшение эксплуатационных параметров РЭС. Биозагрязнением называют остатки выделений животных (насекомых) и продуктов их жизнедеятельности, которые в дальнейшем, впитывая влагу из воздуха, изменяют параметры изделий.

Допустимые значения естественных климатических факторов, воздействующих на РЭС Температура воздуха, °С, Сочетание относительной влажности воздуха, %, с температурой, °С, Интегральная плотность потока солнечной радиации, Вт/м2, Максимально возможная температура нагрева черной матовой поверхности, Колебания температуры сивность дождя, мм/мин– воздухе, мг/(м2в сут):

Температура воздуха, С, Сочетание относительной влажности воздуха, %, с температурой, С, Интегральная плотность потока солнечной радиации, Вт/м2, Максимально возможная температура нагрева черной Колебания температуры Интенсивность дождя, мм/мин–1, Динамическое воздействие Обозначения: 1 – элементы междублочного монтажа РЭС, размещаемые на открытом воздухе; 2 – элементы междублочного монтажа РЭС, размещаемые под навесом, и внутриблочного монтажа РЭС, размещаемые на открытом воздухе; 3 – изделия РЭС, размещаемые в помещениях без искусственного регулирования климатических условий; 4 – изделия РЭС, размещаемые в помещениях с искусственным регулированием климатических условий; «+» – фактор присутствует; «–» – фактор отсутствует; «X» – фактор может иметь место.

Основные эффекты, вызываемые в РЭС воздействием отдельных внешних климатических факторов окружающей Высокая темпераческое повреждение, увелирастрескивание, химическая ретура тура Высокая относительная коррозия, электролиз. УвеличеФизические разрушения, наруние проводимости изоляторов Обезвоживание. Хрупкость. По- Механические повреждения.

Низкая относительная Сжатие, деформация. Расшире- Механическое повреждение, Высокое ние. Снижение электрической течи (нарушение герметичнодавление Образование «короны» и озона. Механическое повреждение, Низкое Ухудшение условий охлаждения течи (нарушение герметичнодавление Солнечная ностные разрушения. Хрупкость. Образование озона. Нагрев. Различные тепловые и механические повреждения Абразивный износ и эрозия. За- Увеличенный износ, электриПесок и пыль стревание. Засорение. Термо- ческое повреждение, механиизоляция. Электростатические ческое повреждение Коррозионная Химические реакции, коррозия, Увеличенный износ, электриатмосфера электролиз ческое повреждение, механическое повреждение Ветер Применение силы. Усталостное Структурное разрушение, мехаявление. Выветривание матери- ническое повреждение алов. Засорение. Эрозия. Наведение вибрации Дождь Абсорбция воды. Термический Электрическое повреждение, удар. Эрозия. Коррозия. растрескивание, течи, поверхностное разрушение Град Эрозия. Термический удар. Ме- Структурное разрушение, поханическая деформация верхностное разрушение Снег или лед Абсорбция воды. Термический Структурное разрушение Быстрая смена Тепловой удар. Тепловое на- Механическое повреждение, Озон Быстрое окисление. Электрическое повреждение, меХрупкость (особенно резины). ханическое повреждение, потуСнижение электрической проч- скнение поверхности, растресности воздуха кивание Ускорение (посто- Механическое напряжение. Ус- Механическое повреждение, янный режим) талостное явление увеличение износа подвижных Биозасорение РЭС связано с наличием спор грибов и бактерий, семян растений.

Биохимические разрушения являются наиболее распространенными видами биоповреждений и вызываются в основном микроорганизмами и плесневыми грибами. Этот вид разрушения разделяют на два характерных типа – биологическое потребление в процессе питания и химическое действие выделяющихся в процессе питания веществ. Биологическое потребление связано с предварительным химическим разрушением ферментом исходного материала иногда только одного компонента, обычно низкомолекулярного соединения, например, пластификатора, стабилизатора и т.д.

Такое разрушение открывает путь физико-химической коррозии, приводит к ухудшению термодинамических свойств материала и его механическому разрушению под действием эксплуатационных нагрузок. Химическое действие продуктов обмена веществ сводится к агрессивному воздействию на материалы органических кислот. Физико-химическая коррозия на границе материал – организм вызывается воздействием амино- и органических кислот, а также продуктов гидролиза. В основе этого биоповреждения лежат электрохимические процессы коррозии металлов.

На рис. 1.2 указаны биологические повреждения, возникающие в РЭС.

Столкновения Как мы уже отмечали, в зависимости от своего назначения РЭС может подвергаться различным механическим воздействиям. Основными механическими воздействиями являются вибрации, удары, линейные и угловые ускорения.

Свойство РЭС противостоять влиянию вибрации характеризуется виброустойчивостью и вибропрочностью.

Виброустойчивость определяет способность РЭС выполнять заданные функции во включенном состоянии в условиях воздействия вибраций.

Вибропрочность характеризует качество конструкции РЭС, ее способность противостоять разрушающему воздействию вибрации в нерабочем состоянии и продолжать нормально работать после снятия вибрационных нагрузок. Воздействие вибраций на конструкцию РЭС характеризуется диапазоном частот и величиной ускорения (в единицах g).

Удар возникает в тех случаях, когда объект, на котором установлена РЭС, претерпевает быстрое изменение ускорения. Удар характеризуется ускорением, длительностью и числом ударных импульсов.

Различают однократные и многократные удары. Линейные ускорения характеризуются величиной ускорения (в единицах g) и длительностью воздействия. Акустические шумы проявляются в РЭС, устанавливаемых на ракетах, самолетах, кораблях, на наземных транспортных средствах, они характеризуются давлением звука, мощностью колебаний источника звука, силой звука, спектром звуковых частот. Требования к устойчивости конструкции РЭС к воздействию механических факторов постоянно ужесточаются. Это иллюстрируется данными табл. 1.4.

Ужесточение требований к РЭС по механическим воздействиям Механические воздействия 1. Вибрации:

Глава 2. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИСПЫТАНИЙ РЭС Испытания – экспериментальное определение количественных и качественных характеристик параметров изделия путем воздействия на него или его модель спланированного комплекса внешних возмущающих факторов (ВВФ).

Очевидно, что такие испытания являются важной экспериментальной основой функционирования систем управления качеством, рассмотренных нами в главе 1.

Как показано в главе 1, под ВВФ понимают явления, процессы или среды, внешние по отношению к изделию или его составным частям, которые вызывают или могут вызвать ограничение или потерю работоспособности изделия в процессе эксплуатации.

Основными целями испытаний РЭС являются:

1. Экспериментальное подтверждение теоретических расчетов, принятых допущений и гипотез, заданных показателей качества РЭС в условиях, близких к эксплуатационным, а также получение оценок, позволяющих определить резервы повышения качества конструкторскотехнологических решений и резервы надежности разработанных изделий.

2. Контроль качества технологии и организации производства, соблюдения в производстве и эксплуатации требований технической и технологической документации.

3. Устранение дефектов взаимодействия изделий в составе комплексов (систем) РЭС.

Выделяют три группы задач, решаемых в ходе проведения испытаний:

- получение эмпирических данных, необходимых для проектирования РЭС;

- установление соответствия изделия тактико-техническим требованиям;

- определение предельных состояний РЭС в процессе эксплуатации.

Цели испытаний не постоянны – они могут меняться на различных этапах проектирования, производства и эксплуатации.

Таким образом, проведение испытаний направлено на выявление:

- недостатков конструкции и технологии изготовления РЭС, которые не позволяют изделию качественно и надежно выполнять целевые функции в условиях эксплуатации;

- отклонений от конструкции или технологии, допущенных производством;

- скрытых случайных дефектов материалов комплектующих изделий, не поддающихся обнаружению при существующих методах технического контроля;

- резервов повышения качества и надежности конструктивнотехнологического решения изделия.

Результаты испытаний, а именно – количественные показатели уровня качества и надежности изделий используются при разработке РЭС, в которых эти изделия будут функционировать. Одновременно разработчики РЭС по результатам испытаний изделий в производстве выявляют отступления от конструкторской или технологической документации, допущенные в процессе производства, устанавливают причины снижения требуемого уровня качества и т.п. Если причина снижения качества оказывается неустановленной, принимаются необходимые меры по совершенствованию средств и методов технического контроля продукции или в целом технологического процесса.

Для повышения качества и надежности выпускаемых изделий разрабатывают специальные виды и методы испытаний, в том числе и обеспечивающие выявление изделий со скрытыми дефектами, вызывающими появление ранних отказов в РЭС. Такие испытания называются тренировками (термотоковая тренировка, электротренировка, тренировка термоциклами и т.д.). Режимы тренировок выбирают такими, чтобы они не вырабатывали ресурса образцов, не содержащих дефектов, вызывающих отказы при эксплуатации.

Указанные цели и задачи испытаний являются общими для любого вида РЭС. В то же время программы и методы проведения испытаний определяются конкретным видом изделия, его целевым назначением, условиями эксплуатации. Значение испытаний РЭС возрастает с увеличением степени интеграции и плотности компоновки изделий.

Классификация видов, методов и технологии испытаний В реальных условиях эксплуатации на РЭС воздействует сложный комплекс разнообразных факторов окружающей среды как естественного (природного), так и искусственного происхождения.

Для оценки надежности и качества РЭС в производстве предусматриваются следующие виды испытаний РЭС с точки зрения внешних воздействующих факторов:

- испытания на климатические воздействия;

- испытания на биологические воздействия;

- испытания на механические воздействия;

- испытания на радиационные и специальные виды воздействий.

Наибольшее разнообразие по характеру воздействий и сложность в организации постановки производственных испытаний представляют собой испытания на климатические и биологические воздействия.

Выделяют следующие виды климатических испытаний:

- испытание на повышенную температуру;

- испытание на пониженную температуру;

- испытание на изменение температур;

- испытание на воздействие инея и росы;

- испытание на воздействие повышенной влажности воздуха;

- испытание на воздействие солнечного излучения;

- испытание на воздействие пыли;

- испытание на воздействие атмосферного давления;

- испытание на воздействие повышенного гидростатического давления;

- испытание на воздействие соляного тумана;

- испытание на внешнее воздействие воды;

- испытание на ветроустойчивость;

- испытание на герметичность;

- испытание на биологические воздействия.

Не меньшее значение имеют и испытания РЭС на механические воздействия. Проводят следующие виды испытаний на механические воздействия:

- испытание на определение наличия и отсутствия резонансных частот конструкций;

- испытание на виброустойчивость и вибропрочность;

- испытание на ударную прочность и устойчивость;

- испытание на воздействие линейных нагрузок;

- испытание на воздействие акустического шума.

Особый вид для РЭС космического применения представляют собой радиационные и специальные виды космических испытаний.

Все указанные виды испытаний могут быть классифицированы по условиям, месту, технологии и организации проведения на две большие группы – физические (натурные) испытания РЭС (или их опытных и макетных образцов); испытания с использованием моделей.

Физические испытания подразделяются: на лабораторные; на стендовые; на полигонные; на натурные; на эксплуатационные.

Испытания с использованием моделей осуществляются методами физического и математического моделирования. Применение этих методов позволяет отказаться от ряда сложных физических испытаний образцов реальных РЭС или их макетов.

По целям и назначению испытания подразделяются: на исследовательские; на контрольные; на сравнительные; на определительные (определительные испытания проводят для определения значений характеристик РЭС с заданными показателями точности, достоверности и надежности).

По месту испытаний в комплексном процессе проектирования испытания бывают: доводочные; предварительные; приемочные.

По месту и функциям в серийном производстве: квалификационные; предъявительские; приемо-сдаточные; периодические; инспекционные; типовые; аттестационные; сертификационные.

По организационному уровню проведения: государственные; межведомственные; ведомственные.

По продолжительности проведения: нормальные; ускоренные; сокращенные.

В зависимости от вида воздействия: механические испытания;

климатические испытания (воздействие влажности, смены температур, солнечного излучения и т.д.); биологические испытания; радиационные испытания; электромагнитные испытания; на воздействие специальных сред (неорганические и органические соединения, масла, смазки, растворители, топлива, рабочие растворы и т.д.); термические испытания (воздействие теплового удара, нагрева, светового излучения, взрыва, аэродинамического нагрева, теплового потока, пламени, трения).

По целевому результату воздействия испытаний на состояние изделия: неразрушающие испытания; разрушающие испытания; испытания на прочность; испытания на устойчивость.

По характеру укрупненного определения параметров РЭС: функциональные (параметрические) испытания; испытания на надежность; испытания на транспортабельность; граничные испытания; технологические испытания.

Общие принципы проведения испытаний РЭС В настоящее время в лабораторных и стендовых испытаниях применяются следующие способы проведения испытаний: последовательный;

параллельный; последовательно-параллельный; комбинированный.

При последовательном способе один и тот же объект испытания последовательно подвергается всем предусмотренным программой видам испытаний. Эти испытания, как правило, проводятся на различных выборках.

Последовательность испытаний предусматривает обычно первоочередное выявление наиболее грубых дефектов аппаратуры, таких как наличие коротких замыканий и обрывов при проведении, например, приемосдаточных испытаний.

Важным условием проведения последовательных испытаний является соблюдение определенного порядка воздействия внешних факторов.

Иногда при составлении программы предусматривают такую последовательность применения внешних воздействующих факторов на объект, при которой вначале действуют наиболее сильно влияющие на данный объект внешние факторы.

Это делается для скорейшего выявления потенциально ненадежных образцов с целью сокращения времени испытаний. Однако при этом теряется большая часть информации о влиянии других факторов, которая могла бы быть получена при их воздействии. Поэтому чаще на практике рекомендуется начинать испытания с воздействия на РЭС наименее жестких факторов, при которых воздействие будет наименьшим. Такой способ испытаний позволяет точнее определить причины отказов и составить более полную картину о наличии в РЭС потенциальных дефектов. С другой стороны, если наиболее опасные для объекта внешние воздействующие факторы расположить в конце последовательных испытаний, то значительно увеличивается время их проведения.

Оптимальная последовательность проведения испытаний зависит от назначения РЭС, места их установки и предполагаемых условий эксплуатации. Поэтому последовательность проведения испытаний для конкретного РЭС указывается в ТУ или программе испытаний. В то же время рекомендуется, например, перед проверкой герметичности и влагоустойчивости РЭС проводить механические испытания, способные вызвать разгерметизацию аппаратуры.

В этом смысле все климатические испытания целесообразно проводить после механических испытаний. Характерной особенностью последовательного способа проведения испытаний является наличие эффекта накопления деградационных изменений физической структуры объекта испытаний по мере перехода от одного вида внешнего воздействующего фактора к другому, в результате чего каждое воздействие предыдущего фактора оказывает влияние на результаты испытаний при воздействии последующего, что, в свою очередь, усложняет интерпретацию результатов испытаний и увеличивает износ РЭС.

При параллельном способе проведения испытаний образец подвергается одновременному воздействию различных внешних воздействующих факторов одновременно (параллельно) на нескольких выборках. Такой способ позволяет получить большой объем информации за значительно более короткий промежуток времени, чем при последовательном способе, при минимальном износе испытываемых образцов. Однако параллельный способ требует существенно большего числа испытываемых изделий, чем последовательный.

Компромиссным между последовательным и параллельным способами проведения испытаний является последовательно-параллельный способ, позволяющий в каждом конкретном случае более эффективно использовать преимущества того или иного способа и находить наиболее оптимальные варианты их сочетания. При последовательно-параллельном способе все изделия, отобранные для испытаний, разбиваются на несколько групп, которые испытываются параллельно. В каждой из групп испытания проводят последовательным способом. В данном случае все виды испытаний должны быть разбиты также на группы, число которых равно числу групп испытываемых изделий. По своему составу группы испытаний формируются по видам испытаний из тех соображений, чтобы, с одной стороны, продолжительность испытаний во всех группах была примерно одинаковой, а с другой – чтобы условия проведения объединенных в одну группу видов испытаний были близки к реальным. Одним из примеров возможной разбивки видов испытаний на группы и последовательность их проведения в каждой группе приведены в табл.

С целью приближения лабораторных условий испытаний объекта к реальным условиям его эксплуатации все большее распространение начинает получать комбинированный способ испытаний, при котором на объект испытания одновременно воздействуют несколько внешних факторов.

Так, для имитации условий вибрации объекта в космическом пространстве используют лабораторные испытания на вибрацию при одновременном воздействии на объект низкой температуры и вакуума.

В результате испытаний получают данные о качестве РЭС как на стадии проектирования, так и на последующих стадиях и этапах их создания. Поэтому испытания являются составной частью общей программы работ по проектированию и производству новых изделий РЭС. Поскольку в разработке нового изделия РЭС участвуют многие подразделения НИИ и опытных заводов, то существует общий план, увязывающий деятельность каждого подразделения. Для целенаправленных и согласованных действий подразделений и отдельных исполнителей на всех этапах создания РЭС (от составления технических требований на проектирование изделий до контроля его качества при эксплуатации) формируется программа обеспечения качества (ПОК). Существенная роль в этой программе отводится испытаниям.

Анализируя перечень работ, предусматриваемых программой обеспечения качества, можно отметить следующее:

1. Выполнение программы должно обеспечить руководителей и исполнителей наиболее важной информацией для принятия решений и проведения мероприятий по преодолению существующих и возникающих трудностей реализации проекта.

2. Особая роль в программе отведена испытаниям, проводимым на ранних этапах создания РЭС. Информация, получаемая на этих испытаниях, является технической основой совершенствования и оптимизации конструктивно-технологических решений РЭС.

3. Обеспечение качества РЭС на этапе производства достигается не только контролем технологического процесса и проведением технологических тренировок, но и испытанием продукции.

4. Контрольные операции технологии и продукции, проведение испытаний существенно повышают стоимость изготовления изделия.

При разработке программ испытаний должны учитываться цели и задачи обеспечения качества разрабатываемых и изготавливаемых РЭС с учетом затрат на проведение испытаний. Испытания должны быть оптимизированы по эффекту от использования получаемой информации и по затратам на их проведение.

Очевидно, испытания – не единственный метод получения информации, необходимой для управления качеством проектируемой и изготавливаемой РЭС. Испытания могут быть заменены контролем процесса проектирования и технологических процессов изготовления изделий. Опыт показывает, что усиление эффективности контроля процесса проектирования и технологических процессов изготавливаемой продукции приводит к снижению роли испытаний изготавливаемой продукции. В отдельных случаях удается заменить приемо-сдаточные испытания введением автоматизированных систем контроля технологических процессов изготовления изделий. Поэтому, учитывая необходимость оптимизации проектируемой и изготавливаемой РЭС по ее стоимости, следует находить разумный компромисс между объектами испытаний, контроля проектирования и контроля технологического процесса изготовления изделий.

Особое место должно уделяться организации проведения испытаний.

Кроме программы обеспечения качества изделия, определяющей ответственных за испытания, составляется программа по каждому виду испытаний и комплексная программа испытаний. Как правило, разработчик проекта определяет объекты и цели испытаний, служба управления качеством следит за соответствием программы, установленной в технической документации, нормам испытаний и методике их проведения. Отделы надежности и испытаний, входящие в службу управления качеством, устанавливают требования к объему и методике испытаний, согласовывают режимы испытаний исходя из реальных возможностей испытательного оборудования.

Подразделения производства контролируют своевременное изготовление образцов, соответствующих требованиям НТД.

Объектами испытаний могут являться макеты, модели, экспериментальные образцы изделий, изготовленные при выполнении научноисследовательских работ (НИР) на этапах проектирования; опытные образцы изделий, изготовленные при выполнении опытно-конструкторских работ (ОКР); образцы, изготовленные при внедрении или освоении изделия в производстве; образцы, изготовленные в ходе установившегося серийного или массового производства.

Испытаниям подвергаются изделия, соответствующие НТД по конструкции, внешнему виду, а также параметрам, определяемым при нормальных климатических условиях. Изделия необходимо испытывать в том виде и состоянии, в котором они реально эксплуатируются. Если составные части изделия при монтаже, транспортировке и эксплуатации находятся в неодинаковых условиях, их можно испытывать раздельно в соответствии с условиями эксплуатации каждой части. В этом случае допускается также проводить испытания изделия в целом, но по программе, учитывающей условия эксплуатации.

Если массогабаритные характеристики изделия не позволяют испытывать его в условиях лаборатории, то необходимую информацию о работоспособности и сохранности внешнего вида после воздействия объективных факторов получают по результатам анализа испытания составных частей изделия.

Если конструктивно изделие не может быть разделено на составные части, то испытания (отдельные виды испытаний) следует проводить по программе, учитывающей реальные условия эксплуатации при требуемых значениях воздействующих факторов. Допускается в этом случае испытывать также макеты, если конструкция и технология изготовления макетов обеспечивают их подобие реальному изделию.

При испытании изделия по составным частям крепление их на стендах должно выполняться аналогично креплению их в реальной структуре конструкции изделия. При этом должно быть учтено влияние (тепловое, механическое) составных частей изделия. Степень соответствия результатов испытания составных частей изделия или макетов результатам испытания реального изделия зависит от цели испытания, характера и достоверности информации об изделии.

В зависимости от вида и этапа разработки РЭС объектом испытания может являться единичное изделие или партия изделий, подвергаемая сплошному или выборочному контролю, отдельный образец или партия, от которой берется оговоренная НТД выборка (проба).

Если объектом испытаний является макет или модель изделия, то результаты испытаний относятся непосредственно к макету или модели. Однако если при испытании какого-либо изделия некоторые его элементы заменяют моделями или отдельные характеристики изделия определяют на моделях, то объектом испытаний остается само изделие, а оценку характеристик этого изделия получают на основе испытаний модели.

При выборе объекта испытаний учитывают следующие требования:

- необходимость доказательства работоспособности изделия при оговоренных в НТД условиях эксплуатации;

- необходимость доказательства соответствия параметров надежности изделия (изделий) требуемым в НТД значениям;

- минимальная стоимость испытаний (включая затраты на испытательное оборудование);

- минимальная продолжительность испытаний;

- наличие соответствующего оборудования и оснастки, обеспечивающих проведение испытаний;

- необходимость обеспечения взаимозаменяемости отдельных функциональных частей и блоков;

- возможность обеспечения оптимального контроля технологических процессов;

- необходимость определения параметров надежности комплектующих элементов, применяемых в изделии.

Следует отметить противоречивый характер первых четырех требований. Так, при современных тенденциях микроминиатюризации комплектующих изделий РЭС растет трудоемкость полной проверки их работоспособности. Получение более объективных показателей надежности изделий связано с ростом числа объектов и длительности их испытаний. Это также удорожает испытания на надежность.

Основные разделы программы испытаний Основным организационно-методическим документом при испытаниях РЭС является программа испытаний. Программа испытаний – это обязательный для исполнения организационно-методический документ, который устанавливает объект и цели испытаний, виды, последовательность и объем проводимых экспериментов, порядок, условия, место и сроки проведения испытаний, обеспечение и отчетность по ним, а также ответственность за обеспечение и проведение испытаний.

Описание объекта испытаний является обязательным разделом программы испытаний. В программе в краткой форме дается информация об объекте испытания – срок его изготовления, номер ТУ и паспорта для заводских изделий, особенности конструкции и технологии.

При описании объекта в программе испытаний указываются тактикотехнические характеристики объекта, подлежащие измерению или определению по измеряемым значениям других параметров; критерии годности и надежности изделия; требования к внешнему виду, электрическим и другим параметрам.

Описание цели испытаний. Целью испытаний определяется вся программа – финансирование испытаний, распределение ответственности за получение и использование результатов.

Все планируемые испытания по своему назначению подразделяются на четыре группы: исследовательские, контрольные, сравнительные, определительные.

Цель испытаний раскрывает их назначение и должна полностью отражаться в наименовании испытаний.

Чтобы сформулировать наименование испытаний, необходимо установить их назначение, т.е. определить по цели их проведения, к какой из четырех групп можно отнести испытания.

Далее следует определить уровень проведения испытаний (государственные, межведомственные, ведомственные), а затем установить отношение испытаний либо к этапам разработки продукции (доводочные, предварительные, приемочные), либо к видам испытаний готовой продукции (квалификационные, предъявительские, приемо-сдаточные, периодические, инспекционные, типовые, аттестационные, сертификационные).

Условия и место проведения испытаний также учитываются при определении наименования испытаний (лабораторные, стендовые, полигонные, натурные, испытания с использованием моделей, эксплуатационные).

В наименовании испытаний должны быть учтены и другие признаки видов испытаний – продолжительность испытаний (нормальные, ускоренные, сокращенные); вид воздействия (механические, климатические, тепловые, радиационные, электрические, электромагнитные, магнитные, химические, биологические); результат воздействия (неразрушающие, разрушающие, испытания на стойкость, прочность, устойчивость); направленность на определенную характеристику объекта (функциональные испытания, испытания на надежность, испытания на транспортабельность, граничные испытания, технологические испытания).

Наименования испытаний могут иметь два и более признака из числа перечисленных, например, «межведомственные периодические стендовые испытания на надежность».

Объем и методика испытаний – раздел программы испытаний, в котором даются сведения о количестве испытываемых изделий; общей продолжительности испытаний и продолжительности испытаний при различных воздействующих факторах; о режимах испытаний, пределах изменения питающих напряжений, продолжительности работы изделий при этих напряжениях и т.д.

Для конкретных изделий виды испытаний, их объем и режимы могут быть определены из государственных стандартов, устанавливающих цель проведения испытаний на воздействие различных объективных факторов, виды испытаний, требования к объектам испытаний, обработке и оформлению результатов, а также технологической документации на испытываемые изделия.

План проведения испытаний – составная часть программы испытаний. В плане указываются работы, которые необходимо выполнить для проведения испытаний: изготовление образцов, приемка образцов ОТК, измерение и определение параметров образцов, подготовка испытательного оборудования, проведение испытаний, оформление результатов испытаний, согласование и утверждение протокола испытаний и др.

Программа испытаний после ее согласования и утверждения является документом, обязательным для исполнения, план проведения испытаний контролируется службой управления качеством предприятия.

В отчете по испытаниям РЭС приводят сведения об объекте, цели, месте и времени испытаний, материально-техническом обеспечении, условиях и результатах испытаний и даются выводы и рекомендации по результатам испытаний. Программа подписывается руководителями подразделений, принимавших участие в проведении испытаний, и при необходимости – представителем заказчика.

Испытания являются неотъемлемой частью процесса разработки систем, в которых используются проектируемые РЭС. Этот процесс включает испытания изделий, относящихся к различным структурным уровням РЭС – комплектующие изделия электронной техники (нулевой уровень);

микросборки (первый уровень); функциональные сборочные единицы (второй уровень); блоки (третий уровень); готовые РЭС (четвертый уровень). Кроме того, каждый тип РЭС предназначен для работы в системе, и поэтому РЭС испытываются в составе системы.

Применение системного подхода к планированию проектирования РЭС и систем, включающих РЭС как составную часть, обусловливает необходимость составления комплексной программы испытаний, проводимых на всех этапах проектирования.

Комплексная программа должна обеспечивать:

- полный учет и систематизацию результатов всех испытаний;

- оптимизацию испытаний по показателям эффективности.

В комплексную программу испытаний включают все частные программы, регламентирующие испытания изделий разных структурных уровней, проводимые на различных стадиях проектирования системы. Одновременное рассмотрение (анализ) частных программ позволяет рационально определить цели испытаний каждой частной программы, сформулировать критерии законченности испытаний и готовности объекта к дальнейшему использованию в составе изделий более высокого уровня. Важно не только то, чтобы комплексная программа испытаний составлялась на раннем этапе проектирования. Важно, чтобы планирование испытаний проводилось с достаточной подробностью и охватывало все элементы конструкции. Только при таком подходе все испытания будут представлять единый комплекс и дадут совместимые данные, обеспечивающие полноту анализа полученных результатов. Например, условия испытаний различных объектов на внешние воздействия должны быть строго согласованы (единая температура, время воздействия и т.д.), чтобы имелась возможность провести сравнение результатов испытаний.

Анализ специфики испытаний, проводящихся на различных уровнях разработки системы, позволяет сопоставить их достоинства и недостатки.

Если выделить испытания, проводимые на изделиях различных структурных уровней РЭС (низшие уровни испытаний) и испытания, проводимые на уровне систем (высшие уровни испытаний), то можно отметить достоинства и недостатки каждой из выделенных групп испытаний.

К достоинствам испытаний, проводимых на низших уровнях, относят:

- возможность оценки уровня сборки, на котором еще можно выполнить замену элементов;

- возможность испытаний блоков с независимым вводом данных (снимается проблема взаимного влияния);

- возможность быстрого обнаружения слабых мест изделий, выявления процессов деградации, причин и механизмов отказа отдельных элементов;

- удобство оценки динамических характеристик.

В то же время имеются недостатки рассматриваемой группы испытаний:

- невозможность оценки некоторых параметров, влияющих на совместную работу блоков;

- трудности оценки проявления постепенных отказов.

Достоинства испытаний, проводимых на уровне систем:

- возможность оценки характеристик системы в целом;

- возможность обнаружения взаимного влияния блоков;

- проверка возможности замены блоков.

Недостатки таких испытаний состоят в следующем:

- невозможность оценки характеристик блоков, входящих в состав системы;

- неизбежность забракования всего комплекта РЭС при отказе системы;

- трудности в определении места отказа.

При составлении комплексной программы учитывают возможности, достоинства и недостатки каждого уровня испытаний. При этом согласуют задачи частных программ, что позволяет исключить дублирование работ и обеспечивает наиболее полную систематизацию результатов испытаний.

Общие принципы построения и содержания методики испытаний Методика испытаний – это организационно-методический документ, обязательный к исполнению. В нем формулируют метод испытаний, средства и условия испытаний, отбора проб, алгоритмы выполнения операций по определению одной из нескольких взаимосвязанных характеристик свойств объекта, указывают формы представления данных и оценивают точность, достоверность результатов, требования техники безопасности и охраны окружающей среды при проведении испытаний.

Методика испытаний РЭС должна определять вид и цель испытаний;

сроки и место проведения испытаний; условия проведения испытаний; порядок подготовки РЭС и испытательного оборудования к испытаниям; указания по рассмотрению технической документации, предъявляемой на испытания; методику экспериментальных исследований испытываемых изделий; методику обработки результатов измерений при испытаниях; критерии положительных результатов испытаний; требования к оформлению результатов испытаний.

Методика испытаний может быть изложена в самостоятельном документе или в программе испытаний. Она является составной частью НТД на изготавливаемые РЭС.

Основные требования, предъявляемые к методике испытаний, – требования по выбору метода испытания.

Метод испытания – это совокупность правил применения определенных принципов и средств для осуществления испытаний. Он должен обеспечить выполнение задачи проверки изделий на соответствие требованиям ТЗ или НТД на изделия. При выборе метода учитывают конструктивно-технологические особенности изделия, нормы контролируемых параметров и требуемую точность их измерения, требования техники безопасности при проведении испытаний. Для большинства испытаний устанавливают нормы в виде ряда степеней жесткости (степени жесткости соответствуют различным условиям эксплуатации).

Методика должна предусматривать испытания по всем параметрам, предъявляемым к РЭС, – это требования к средствам испытаний.

Под ними понимают требования к техническим устройствам, веществам и материалам, применяемым при проведении испытаний. Сюда относят прежде всего испытательное оборудование – средство испытаний, представляющее собой техническое устройство для воспроизведения условий эксплуатации.

Составной частью средств испытаний являются средства измерений.

Последние могут быть встроенными в испытательное оборудование или автономно применяемыми при испытаниях для измерения тех или иных параметров объекта или для контроля условий испытаний. К средствам испытаний следует относить также вспомогательные технические устройства для крепления объектов испытаний, регистрации и обработки результатов.

Методика испытаний должна быть технически обоснована и экспериментально апробирована.

Программа и методика испытаний должна составляться разработчиком при участии метрологической службы и службы испытаний, согласовываться с заказчиком и утверждаться организацией, проводящей испытания.

В процессе испытаний программа и методика испытаний могут быть дополнены и уточнены.

Воспроизводимость результатов испытаний определяется уровнем качества методики испытаний и свойствами объекта испытаний. Очень важно при оценке результатов испытаний выделить ту часть погрешностей полученных данных, которая может быть обусловлена методикой испытаний. Поэтому основные требования к методике – обеспечить максимальную эффективность процесса испытаний и минимально возможную погрешность полученных результатов.

Методика испытаний должна содержать описание следующих этапов: проверка испытательного оборудования; подготовка испытываемых изделий; совместная проверка испытательного оборудования и испытываемого изделия; регистрация результатов испытаний и данных об условиях их проведения.

Бльшая часть характеристик испытываемого изделия определяется посредством измерений. При выборе параметров, подлежащих измерениям и контролю в процессе испытаний, необходимо исходить из предварительного анализа влияния объективных факторов на изменение свойств данного или аналогичного типа изделия, включая оценку изменения внешнего вида.

Регистрация результатов испытаний обеспечивается развернутой формой записи данных, подробным описанием выполняемых регулировок, операций с устройствами управления (переключателями, кнопками, клавишами, рычагами, тумблерами и т.д.), составлением схем расположения приборов, монтажных схем.

Форма записи данных должна быть достаточно подробной и гарантировать регистрацию всех входных и выходных данных с указанием единиц измерения, приведенных к единой системе. Должно быть предусмотрено место для записи параметров окружающей среды, даты регистрации;

сведений о лицах, проводящих испытания; информации, описывающей точную конфигурацию испытываемого изделия и его массогабаритные характеристики. Форма записи данных должна содержать сведения о критериях приемки или браковки в случае приемо-сдаточных испытаний. Если испытания проводятся не с целью приемки изделия, то в форме предусматривается запись отчетов с учетом погрешностей испытательного оборудования.

Глава 3. МЕТОДИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОВЕДЕНИЯ

ИСПЫТАНИЙ РЭС НА КЛИМАТИЧЕСКИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ

Принята следующая структура методики испытаний РЭС на климатические воздействия:

- предварительная выдержка (стабилизация свойств изделия), первоначальные измерения параметров и внешний осмотр изделия;

- установка изделий в камеры, выдержка их в условиях испытательного режима, извлечение из камер и восстановление (конечная стабилизация свойств);

- внешний осмотр изделий и заключительные измерения параметров изделия.

Предварительную выдержку проводят с целью полного или частичного устранения последствий воздействия на изделия предыдущих условий. Изделия выдерживают, как правило, в нормальных климатических условиях (при температуре 25 ± 10 °С, относительной влажности 45 – 75 %, атмосферном давлении, равном (0,86 – 1,06)·105 Па).

Выдержку изделий, на результаты измерения параметров которых может существенно влиять относительная влажность, выполняют в условиях, обеспечивающих воспроизводимую толщину влаги, адсорбированной на поверхности изделия. Эти условия предусматривают строгое поддержание температуры (допустимое отклонение ±С) при относительной влажности 73 – 77 %. Продолжительность предварительной выдержки определяется временем, достаточным для установления теплового равновесия изделий с окружающей средой. Обычно оно не превышает 2 ч. Первоначальные и заключительные измерения параметров изделий проводятся при одних и тех же значениях температуры и влажности окружающей среды.

При установке изделий в камере климатических испытаний необходимо 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 большое значение для воспроизводимости его результатов. Если при эксплуатации возможно несколько вариантов положения изделия, то следует выбрать вариант, обеспечивающий наибольшую жесткость испытания. Если в процессе испытания электрическая нагрузка на РЭС не подается, изделия располагают на сетках из капроновых нитей, натянутых на опоры. При испытании с электрической нагрузкой изделия устанавливают на специальных платах, приспособлениях (кассетах, держателях, контактирующих устройствах). Металлические части приспособлений обязательно должны иметь антикоррозионное покрытие. Время выдержки в испытательном режиме отсчитывают с момента установления режима в камере. Это время при повышенной (пониженной) температуре должно быть достаточным для прогрева (охлаждения) изделий по всему объему.

Изделия в выключенном состоянии считаются достигшими температуры окружающей среды (теплового равновесия), если температура самых массивных 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 устанавливают на этапе предварительных испытаний с помощью датчиков 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 температуры окружающей среды:

2 ч – при массе изделия не более 2 кг; 3 ч – 2 – 10 кг; 4 ч – 10 – 20 кг; 6 ч – 20 – 50 кг; 8 ч – 50 – 100 кг; 10 ч – 100 – 300 кг. Требования к объему камеры в зависимости от размеров испытываемой аппаратуры и значения теплорассеивания с единицы ее поверхности устанавливают с учетом рекомендаций государственных стандартов.

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

Допустимые отклонения воздействующих климатических факторов не должны превышать значений, указанных в табл. 3.1, если в НТД не указаны иные допускаемые отклонения, обусловленные спецификой эксплуатации изделия.

Внешний осмотр изделий осуществляется в соответствии с НТД.

Климатические испытания проводят не только на стадии проектирования РЭС, но и в серийном производстве для отбраковки потенциально ненадежных изделий (приемо-сдаточные испытания) и для контроля стабильности производства (периодические испытания).

Режимы и условия испытания РЭС устанавливают в зависимости от степени жесткости, которая, в свою очередь, определяется условиями дальнейшей эксплуатации РЭС в составе системы. Изделия считают выдержавшими испытание, если они во время и после его проведения удовлетворяют требованиям, заданным в ПИ и ТУ для данного вида испытаний.

Допустимое отклонение воздействующих климатических факторов Температура, °С:

Скорость изменения температуры окружающей среды, °С/мин:

Пониженное давление:

Солнечное излучение:

интегральная плотность потока по ТУ, Вт·м–2 ±10 % плотность потока ультрафиолетовой части Массовая концентрация (массовая доля) коррозионно-активных агентов по ТУ, г·л–1 + * Допустимое отклонение в паскалях берется в том случае, если оно больше допустимого отклонения в процентах.

Для повышения информативности и эффективности климатических испытаний при освоении и производстве изделий целесообразно проводить их в последовательности, при которой каждое последующее испытание усиливает воздействие предыдущего, которое могло бы остаться незамеченным. Рекомендуется так называемая нормализованная последовательность климатических испытаний, включающая испытание при повышенной температуре, кратковременное испытание на влагоустойчивость в циклическом режиме (первый цикл), испытания на воздействие пониженных температуры и атмосферного давления, испытание на влагоустойчивость в циклическом режиме (остальные циклы).

При этом между любыми из указанных испытаний допускается перерыв не более трех суток, за исключением интервала между испытаниями на влагоустойчивость и на воздействие пониженной температуры, который не должен превышать 2 ч. Параметры изделия обычно измеряют в начале и в конце нормализованной последовательности.

3.2. Испытания на температурные воздействия 3.2.1. Испытания на повышенную температуру Испытания на воздействие повышенной температуры проводят с целью определения способности РЭС сохранять свои параметры и внешний вид в пределах ТУ в процессе и после воздействия верхнего значения температуры.

Различают два метода испытания РЭС на воздействие повышенной температуры: испытание под термической нагрузкой и испытание под совмещенной термической и электрической нагрузкой.

Первому методу испытаний подвергаются нетеплорассеивающие изделия, температура которых в процессе эксплуатации зависит только от температуры окружающей среды, второму – теплорассеивающие РЭС, которые в рабочем состоянии нагреваются за счет выделяемой мощности под действием электрической нагрузки.

Изделия, отобранные для испытаний, должны удовлетворять требованиям ТУ по внешнему виду и по значениям контролируемых параметров.

При испытании под совмещенной нагрузкой изделия помещают в камеру и испытывают под нормальной или максимально допустимой для данных изделий электрической нагрузкой, соответствующей верхнему значению температуры внешней среды, устанавливаемому в зависимости от степени жесткости испытаний (табл. 3.2).

Степень жесткости испытаний на повышенные температуры В отечественной практике время испытания на повышенные температуры определяется временем, необходимым для достижения испытываемым изделием теплового равновесия. В зарубежной практике степень жесткости определяется не только температурой испытаний, но и временем выдержки при этой температуре и выбирается из ряда 2, 16, 72, 96 ч.

Возможны два вида проведения испытаний теплорассеивающих изделий.

При первом способе достижение заданного температурного режима изделий определяется контролем температуры воздуха в камере, которая устанавливается равной верхнему значению температуры окружающей среды при эксплуатации (указанной в ТУ).

При втором способе достижение заданного температурного режима изделий определяют контролем температуры участка (блока) изделия, который имеет наибольшую температуру или является наиболее критичным для работоспособности изделия.

Испытания первым способом возможны, когда объем камеры достаточно велик. Чтобы имитировать условия свободного обмена воздуха, в камере отсутствует принудительная циркуляция воздуха или ее охлаждающим действием можно пренебречь. Проведение испытания по первому способу возможно также в случае, когда температура перегрева участка (узла) изделия, определенная в нормальных климатических условиях (вне камеры), не превышает 25 °С и разность заданной температуры воздуха в камере при испытании и температуры нормальных климатических условий не превышает 35 °С. В остальных случаях испытание теплорассеивающих изделий следует проводить вторым способом. При испытании изделий только под термической нагрузкой их выдерживают при данной температуре в течение заданного времени.

Измерение параметров испытываемых изделий проводят после достижения теплового равновесия без извлечения изделий из камеры. Для проведения измерений изделие подключают к наружным коммутационным цепям измерительной системы. Если измерение параметров без извлечения из камеры технически невозможно, то допускается изъятие изделия из камеры для измерения. Однако время измерения не должно превышать 3 мин, если другое значение времени специально не оговорено в ТУ.

Для испытаний на повышенные температуры применяют специальные камеры тепла (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Климатические камеры температуры и влажности SU, SH.

Дополнительные технологические Дополнительные технологические отверстия диаметром 25/50/100 мм отверстия диаметром 25/50/100 мм Возможность удаленного управления Возможность удаленного управления Интерфейсы – RS-485; E-BUS, GP-IB, RS-232 Интерфейсы – RS-485; E-BUS, GP-IB, RS- Емкость программы 9 шагов Возможность установки самописца 3.2.2. Испытания на пониженную температуру Испытания на воздействие пониженных температур проводят с целью проверки параметров изделий в условиях воздействия низкой температуры внешней среды, а также после пребывания их в этих условиях.

Изделия помещают в камеру холода (рис. 3.2), после чего устанавливают нижнее значение температуры по ТУ (табл. 3.3).

Рис. 3.2. Климатическая камера низкой температуры МС Материалы, применяемые для крепления малогабаритных изделий, должны обладать высокой теплопроводностью.

Степени жесткости испытаний на холодоустойчивость Время выдержки при заданной температуре выбирают в зависимости от установленной жесткости испытаний из временнго ряда значений, приведенных в ТУ. Проводятся измерения тех же параметров, что и при испытании на воздействие повышенных температур.

Для проверки работоспособности изделия предусматривается выдержка изделий под электрической нагрузкой при заданной температуре.

Требования по расположению испытываемых изделий аналогичны требованиям при испытании на воздействие повышенных температур.

3.2.3. Испытания на изменение температур Испытания на изменение температур проводятся для определения способности изделий противостоять быстрой смене температур.

Испытания проводятся одним из следующих методов.

Метод двух камер (быстрое изменение температуры). Испытания проводят в камерах тепла и холода без подачи на изделия электрической нагрузки. Изделия подвергают воздействию трех непрерывно следующих друг за другом циклов, если большее число циклов не установлено в ТУ.

Каждый цикл состоит из следующих этапов:

- изделия помещают в камеру холода и выдерживают в течение времени, установленного в ТУ (рис 3.3, а);

- после выдержки в камере холода изделия переносят в камеру тепла и выдерживают в течение определенного времени.

Метод одной камеры (постепенное изменение температуры). Испытания проводят без подачи на изделия электрической нагрузки. Изделия подвергают воздействию двух непрерывно следующих друг за другом циклов. Каждый цикл состоит из следующих этапов:

- изделия помещают в камеру, после чего температуру понижают и выдерживают в течение времени, указанного в ТУ;

- температуру в камере повышают, выдерживают и понижают в течение определенного времени (см. рис 3.3, б).

Рис. 3.3. Графики изменения температуры одного цикла: а) – при испытании методом двух камер; б) – при испытании методом одной камеры;

А – начало цикла, t1 – время выдержки, t2 – время переноса Метод двух жидкостных ванн (резкое изменение температуры). Испытания проводят в двух ваннах с водой, в одной из которых вода имеет пониженную, а в другой – повышенную температуру. Изделия подвергают воздействию 10 циклов. Каждый цикл состоит из следующих этапов:

- изделия погружают в ванну с холодной водой;

- изделия погружают в ванну с кипящей водой.

Комбинированный метод. Испытания комбинированным методом проводят в камерах влажности, тепла и холода в следующем порядке:

- на воздействие повышенной влажности;

- на холодоустойчивость при температуре эксплуатации;

- на теплоустойчивость в камере под электрической нагрузкой;

- на воздействие повышенной влажности.

Изделия считаются выдержавшими испытание, если они удовлетворяют требованиям, заданным в ПИ или ТУ.

Испытания этого вида проводят в целях проверки способности изделий выдерживать номинальное электрическое напряжение при конденсации на них инея и росы.

Испытания на воздействие атмосферных конденсированных осадков в лабораторных условиях проводят в камерах холода, влажности и термобарокамерах.

На рис. 3.4. показан общий вид термобарокамеры.

Перед началом и после испытания изделия выдерживают при нормальных климатических условиях, если иные условия с более жесткими допусками на оговорены в НТД или ПИ, и измеряют параметры, указанные в стандартах и ТУ на изделие и ПИ, в том числе проводят проверку полным испытательным напряжением.

Порядок испытаний следующий:

- изделия помещают в камеру холода и выдерживают при температура минус 20 ± 5 °С в течение 2 ч;

- изделия извлекают из камеры, помещают в нормальные условия, после чего на изделия подают электрическое напряжение, причем вид напряжения, его значение, время выдержки и место приложения устанавливают НТД или ПИ.

Изделия считают выдержавшими испытание, если при подаче напряжения не произошло пробоя.

Рабочий объем 18, 18 (2 области), 46, 46 (2 области) литров Диапазон температуры/влажности – Диапазон давления – от 20 до 392 кПа Интерфейсы – E-Bus, RS- Возможность установки самописца 3.4. Испытания на воздействие повышенной влажности Влагоустойчивостью называют способность аппаратуры сохранять работоспособность в условиях повышенной относительной влажности.

Различают два вида испытаний на влагоустойчивость: длительные и кратковременные. Длительные испытания проводятся с целью определения способности изделий сохранять свои параметры после длительного воздействия влажности. Кратковременные испытания проводятся с целью оперативного выявления грубых технологических дефектов в серийном производстве и дефектов, которые могли возникнуть в предшествующих испытаниях.

Оба вида испытаний на влагоустойчивость могут проводиться в непрерывном (без конденсации влаги) или циклическом (с конденсацией влаги) режимах. Конкретный метод испытания устанавливается в зависимости от назначения и условий эксплуатации изделий в соответствии с табл. 3.4.

Степень жесткости испытаний на влагоустойчивость в зависимости Стетеплый и влажный период пературах без конденсации влаги пературах без конденсации влаги температурах без конденсации влаги температурах с конденсацией влаги VII VIII температурах с конденсацией влаги 1. Испытания без конденсации влаги (непрерывный режим).

В непрерывном режиме испытаний не предусматривается конденсации влаги на изделиях, поэтому непрерывные испытания проводят при постоянных значениях температуры и влажности в камере. Изделия помешают в камеру влажности и выдерживают при температуре, указанной в табл. 3.5.

Соответственно для длительного или ускоренного испытания время выдержки изделий при заданной температуре определяется необходимостью достижения изделием теплового равновесия. Затем относительную влажность воздуха в камере повышают до 95 + 3 % и далее поддерживают ее и температуру постоянными в течение всего времени испытания.

Продолжительность испытаний на влагоустойчивость при непрерывном режиме Температура воздуха, °С

II III, IV, VI V, VII VIII III, IV V, VIII VIII

В случае длительного испытания на влагоустойчивость при циклическом режиме общая продолжительность испытания в зависимости от степени жесткости выбирается по табл. 3.6.

Продолжительность испытаний (сут) на влагоустойчивость при циклическом режиме в зависимости от степени жесткости Температура воздуха, °С В условиях кратковременных испытаний на влагоустойчивость при циклическом режиме изделия подвергаются воздействию четырех или девяти циклов, продолжительность каждого из которых составляет 24 часа.

Число циклов устанавливается по ТУ в зависимости от конструкции и назначения изделий. Существуют два метода испытаний с конденсацией влаги.

1. Циклический режим (16 + 8 часов) Испытания проводят без электрической нагрузки. Изделия подвергают воздействию непрерывно следующих друг за другом циклов (рис.

3.5). Каждый цикл состоит из двух частей.

В первой части цикла изделия в течение 16 часов подвергают воздействию относительной влажности (93 ± 3) % при температуре, указанной на рис 3.5.

Во второй части цикла изделие в камере охлаждают в течение 8 часов до температуры не менее чем на 5 °С ниже указанной на рис 3.5. Относительная влажность при этом должна быть (94 – 100) %.

Рис. 3.5. Этапы каждого цикла (16 + 8 ч) при испытании на повышенную влажность 2. Циклический режим (12 + 12 часов) Испытания проводят в камере влаги, которая должна поддерживать испытательный режим с отклонениями, не превышающими указанные на рис. 3.6.

Относительная окружающей среды, °С Температура Рис. 3.6. Этапы каждого цикла (12 + 12 ч) при испытании на повышенную влажность Изделия испытывают без электрической нагрузки. Изделия, у которых при увлажнении под напряжением может проявляться разрушающее действие электролиза или электрохимической коррозии, испытывают с приложением электрического напряжения.

Изделия выдерживают в нормальных климатических условиях испытания в течение времени, указанного в стандартах и ТУ на изделия и в программе испытаний.

Изделия устанавливают в камере и подвергают воздействию непрерывно следующих друг за другом циклов продолжительностью 24 ч каждый. Число циклов устанавливают в стандартах и ТУ на изделия и ПИ и выбирают по табл. 3.7.

Повышение температуры и влажности при проведении каждого цикла должно быть достаточно быстрым, чтобы обеспечить конденсацию влаги (выпадение росы) на изделиях.

В камере устанавливают температуру (25 + 2) °С и относительную влажность не менее 95 %. Температуру в камере повышают до температуры, указанной в табл. 3.7, в течение (3 ± 0,5) ч.

Режимы испытаний на повышенную влажность, циклический режим (12 + 12 ч) Характеристика испытаний для степеней жесткости для степеней жесткости

IV, XII V IX V IX

В камере поддерживают температуру, указанную в табл. 3.7, в течение (12 + 0,5) ч от начала цикла.

Относительная влажность в этот период должна быть (93 + 3) %, за исключением первых и последних 15 мин, когда она должна быть в пределах от 90 до 100 %. В течение последних 15 мин на изделиях не должно быть конденсации влаги. Температуру в камере понижают до (25 ± 3) С в течение 3 – 6 ч. В течение этого периода относительная влажность должна быть не менее 95 %. Скорость снижения температуры в течение первых 1,5 ч должна быть такова, что если бы температура снижалась с этой скоростью до (25 ± 3) С, указанная температура могла бы быть достигнута за 3 ч ± 15 мин.

Примечание. Допускается производить снижение температуры до (25 ± 3) °С за 3 – 6 ч без дополнительного требования для первых 1,5 ч, а относительную влажность при этом поддерживать не менее 80 %. Затем температуру выдерживают на уровне (25 ± 3) °С и относительную влажность – не менее 95 % до конца цикла.