«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 ...»

Подготовка РЭС к испытаниям на герметичность предусматривает устранение последствий случайного перекрытия течей после хранения, транспортирования и операций, предшествующих испытаниям.

Для испытаний на герметичность необходимо использовать оборудование, укомплектованное специальными приспособлениями, установочными деталями и калиброванными течами в соответствии с ТУ.

Испытание на герметичность РЭС вакуумным способом (пузырьковый метод) проводят следующим образом. Изделие погружают в ванну с индикаторной жидкостью, находящейся внутри барокамеры, которая должна обеспечивать испытательный режим. Количество жидкости в ванне должно быть достаточным, чтобы исследуемая поверхность была погружена полностью.

Температура испытательной жидкости 15 – 35 °С, кинематическая вязкость 25 cCт при 20 °С. Давление в камере снижают до 0,1 – 1 кПа.

Изделие считают выдержавшим испытание, если пузырьки газа не выделяются.

Испытание на герметичность РЭС камерным способом (манометрический метод) проводят следующим образом. Изделие (или партию изделий) помещают в камеру, заполняют ее пробным газом под давлением и выдерживают в течение определенного времени, установленного в стандартах, ТУ и ПИ. До заполнения камеры гелием допускается снижение давления до 0,1 кПа. Изделия выдерживают в течение 30 мин при этом давлении, извлекают из камеры и выдерживают в течение 20 мин при условиях, обеспечивающих удаление гелия, адсорбированного внешними поверхностями. Затем изделия помещают в камеру, соединенную с массспектрометром, и измеряют скорость утечки гелия.

Измеренное значение сравнивают со значением скорости утечки гелия, указанным в стандартах и ТУ или ПИ на изделие. Изделие считают выдержавшим испытание, если скорость утечки гелия меньше или равна значению, указанному в стандартах, ТУ или ПИ на изделие.

3.13. Испытания на биологические воздействия Испытания на биостойкость (биоустойчивость) проводят с целью определения способности РЭС сохранять в условиях воздействия на нее биологических факторов значения показателей в пределах, установленных в НТД. Биологические внешние возмущающие факторы – организмы или их сообщества, оказывающие внешнее воздействие и вызывающие нарушение исправного и работоспособного состояния изделия. В качестве возмущающих факторов могут быть бактерии, грибы плесневые, водоросли, животные (рыбы, черви, земноводные, пресмыкающиеся и млекопитающие).

В настоящее время ГОСТами регламентируется учет следующих биофакторов: плесневых грибов, насекомых, грызунов и почвенных микроорганизмов. Наибольшие разрушения РЭС возникают под действием грибковой плесени.

Испытания на воздействие плесневых грибов Грибостойкостью называют способность РЭС противостоять развитию и разрушающему действию грибковой плесени в среде.

Испытания проводят для определения способности изделий или их отдельных блоков и сборочных единиц противостоять развитию грибковой плесени.

Сущность метода испытаний на устойчивость к воздействию плесневых грибов заключается в выдерживании РЭС, зараженных спорами плесневых грибов, в условиях, оптимальных для их развития, с последующей оценкой грибоустойчивости. Необходимость проведения испытаний указывается в НТД или ПИ.

Испытания на грибоустойчивость проводят по ГОСТ 9.048-75 на образцах, которые не подвергались климатическим и механическим испытаниям. Число испытываемых образцов устанавливают в соответствии с НТД и ПИ.

Испытания проводят следующим образом:

– перед испытанием поверхность образцов (изделий, деталей) тщательно протирают (промывают) спиртом-ректификатом. Для протирки используют бязь или марлю. Работу проводят в резиновых перчатках. Затем образцы высушивают, после чего выдерживают в нормальных климатических условиях. При этом должны быть приняты меры, исключающие возможность заражения образцов;

– образцы помещают в камеру грибкообразования или в эксикаторы.

Антисептированные образцы (в том числе и изделия, содержащие отдельные антисептированные детали) испытывают отдельно от неантисептированных.

Вместе с образцами ставят контрольную чашку Петри (ГОСТ 23932-79) с питательной средой для контроля жизнеспособности спор грибов;

– образцы, а также контрольную чашку Петри с питательной средой опрыскивают водной суспензией спор грибов из стеклянного пульверизатора с диаметром входного отверстия не менее 1 мм;

– испытания проводят при температуре 29 + 2 °С и относительной влажности 95 ± 3 % при отсутствии циркуляции воздуха (допускается кратковременное перемешивание воздуха), образцы должны быть защищены от действия искусственного и естественного света;

– через 48 ч проводят осмотр контрольных чашек Петри. Распространение и размножение плесени осуществляется спорами, размер которых не превышает 10 мкм. Если на чашках не наблюдается роста грибов из числа видов, использованных для заражения, то следует провести вторичное опрыскивание изделий жизнеспособной суспензией спор грибов. Срок испытаний в этом случае следует считать со времени вторичного опрыскивания. Продолжительность испытаний 30 сут;

– после испытания образцы извлекают из камеры и подвергают визуальному осмотру.

Образцы считают выдержавшими испытание, если рост плесени практически не виден невооруженным глазом (при 56-кратном увеличении может наблюдаться слабый рост мицелия и единичное спороношение).

Степень биологического обрастания испытываемых образцов оценивают по 5-балльной системе:

0 – нет роста грибов; на образцах при контроле под микроскопом при 56-кратном увеличении не обнаруживается роста грибов;

1 – очень слабый рост грибов; на образцах при контроле под микроскопом при 56-кратном увеличении наблюдаются единичные проросшие споры;

2 – слабый рост грибов; на образцах при контроле под микроскопом при 56-кратном увеличении наблюдается слабый рост мицелия и единичное спороношение;

3 – умеренный рост грибов; невооруженным глазом на образцах видны очаги плесени;

4 – обильный рост грибов; невооруженным глазом видно сплошное поражение грибами поверхности образцов.

По окончании испытаний образцы должны быть продезинфицированы или уничтожены.

Допустимые показатели грибоустойчивости изделий в зависимости от выполняемых ими функций приведены в ГОСТ 9.048- Испытания на устойчивость материалов к воздействию термитов в лабораторных условиях проводят в термостатах при температуре 26 + 0,5 °С, поддерживая влажность воздуха близкой к 100 %. В соответствии с ГОСТ 9.058-75 испытания образцов материалов на воздействие термитов проводят следующим образом. На образцы материалов, имеющих форму пластин размером 40 80 мм, накладывают полоску фильтровальной бумаги так, чтобы она закрывала половину поверхности образца. Смачиваемая водой бумага является источником питания и влаги. Затем на каждый образец устанавливают по два стеклянных садка и прижимают их пружинами или резиновыми кольцами к образцам. В каждый садок помещают по термитов. Для наблюдения жизнеспособности термитов готовят контрольные садки. После этого садки с образцами и контрольные садки устанавливают в термостаты. Продолжительность испытаний 30 сут.

Три раза в неделю визуально учитывают степень повреждения термитами образцов (отверстия, царапины, разрыхление и т.д.) и заменяют погибших термитов равным числом жизнеспособных.

В природных условиях испытания на устойчивость к воздействию термитов проводят на опытных площадках с высокой плотностью термитов на 100 образцах или 20 м ленты каждого материала.

Оценку устойчивости материалов к воздействию моли проводят в термостатах при температуре 24 + 1 °С и относительной влажности воздуха 65 ± 8 % в течение 14 сут. В термостаты помещают садки с образцами и личинками моли. Устойчивость образцов к повреждению молью оценивают по потере ими массы.

Методика испытаний изделий и материалов РЭС на устойчивость к воздействию грызунов (ГОСТ 9.057-75) сводится к следующему. Для проведения испытаний используют взрослые особи грызунов. Перед началом испытаний их дрессируют, чтобы приучить доставать пищу, преодолевая преграду. В качестве преграды во время дрессировки используют картон толщиной 2 – 3 мм. При испытании преградой служат испытываемые образцы. Клетки для проведения испытаний изготавливают из каркаса и сетчатых металлических стенок с ячейкой размером не более 5 – 8 мм. В середине клетки имеется перегородка с отверстием 70 70 мм, которое закрывается преградой. Продолжительность испытаний составляет 24 ч. По окончании испытаний образцы осматривают, отмечают характер повреждений и их размеры. Образцы считают выдержавшими испытания, если они не повреждены (0 баллов) или на поверхности имеются следы зубов грызунов в виде неглубоких царапин (1 балл).

3.14. Специальные виды космических испытаний Наибольшее влияние космические условия оказывают на тепловой режим РЭС. Целью испытаний космической РЭС при отработке теплового режима является:

- проверка способности РЭС, их сборочных единиц и элементов в условиях реальных нестационарных градиентов температуры;

- исследование фактически формирующегося поля температуры в отсеках и взаимного влияния температурных полей различных приборов на работоспособность РЭС, выбор оптимальной компоновки приборов и устройств;

- выявление фактических запасов температурных допусков РЭС;

- проверка эффективности работы систем терморегулирования в условиях, максимально приближенных к реальным;

- исследование работы систем терморегулирования в аварийных ситуациях;

- определение ресурса РЭС и ее составных частей;

- исследование температурных деформаций конструкций РЭС.

При моделировании лучистых потоков на низких орбитах учитывается, что из любой точки орбиты планета видна под большим углом (от 140 до 160°) и вследствие этого освещается от 94 до 99,2 % поверхности аппарата; в любой точке орбиты на элементарную площадку, ориентация которой в системе Солнце – Земля сохраняется постоянной, падает одно и то же количество лучистой энергии; направления отраженных от планеты солнечных лучей заключены в пределах телесного угла, под которым видна планета; изменение лучистого потока происходит для всех точек поверхности космического аппарата одновременно; три составляющие падающего лучистого потока (прямое солнечное излучение, отраженное от планеты и собственное инфракрасное излучение планеты) изменяются во времени и пространстве неодинаково.

Моделирование теплового режима РЭС производится в вакуумной камере, где устанавливаются имитаторы Солнца, планеты и орбиты. Для испытаний выбирается полноразмерный космический аппарат со штатной функционирующей аппаратурой, точно такой же, какая должна пойти в полет. На РЭС устанавливается необходимое количество термодатчиков, достаточно полно характеризующих тепловое поле и датчики других величин. Методика испытаний предусматривает следующую последовательность операций. Подготовленное к испытаниям изделие тщательно очищают от всевозможных загрязнений, которые могут ухудшить вакуум. Затем его устанавливают на имитаторе орбиты. К РЭС подключают контрольно-измерительную аппаратуру и проверяют в нормальных условиях работу бортовых систем, контрольно-измерительной аппаратуры и программно-временного устройства, задающего режим в испытательной камере. Запускают систему вакуумирования, а после достижения давления примерно 0,01 Па включают криогенную систему охлаждения экранов. По команде программно-временного устройства, когда в камере установится требуемый режим испытаний, включают имитаторы внешних лучистых потоков, имитаторы орбиты и бортовые РЭС.

Продолжительность эксперимента определяется условиями полета и цикличностью работы РЭС. Параметры испытательного режима (давление, температура и т.д.) передаются на пульт управления с помощью бортовой телеметрической аппаратуры. Испытания на воздействие невесомости на РЭС проводят с использованием средств для создания кратковременной невесомости в лабораторных условиях (башни сбрасывания, падающий лифт, полет самолета по кеплеровской траектории) или испытательного полета ракеты по баллистическим траекториям для создания длительной невесомости. Кратковременное состояние невесомости достигается в специально оборудованном самолете, выполняющем полет по кеплеровским траекториям. Одна из них, позволяющая при скорости 465 км/ч достигать полной невесомости в течение 12 – 15 с, показана на рис 3.10.

H, км Рис. 3.10. Маневр, выполняемый на самолете с целью имитации состояния невесомости: 1 – пикирование под углом 10°; 2 – начало восходящей части траектории (v = 465 км/ч, перегрузка 2,5g); 3 – начало траектории с невесомостью;

4 – конец невесомости; 5 – начало перегрузки (tн – время действия невесомости) Если при скорости 800 км/ч невесомость длится 34 с, то в сверхзвуковом самолете – примерно 4 мин. Для устранения возмущающих механических сил (например, вибрации) изделия и контрольно-измерительные приборы размещают в «плавающих» контейнерах, растяжки которых отстегиваются при достижении состояния невесомости. Другой способ создания невесомости – использование вертикальных башен сброса. Так как создать условия вакуума для устранения сил аэродинамического торможения внутри башни сложно, то применяют падающие капсулированные контейнеры, внутри которых изделия и регистрирующая аппаратура находятся в вакууме. Перед сбросом изделие длительное время может находиться в состоянии покоя, что бывает важно для «успокоения» жидких теплоносителей.

Моделирование потоков твердых частиц при испытании на воздействие микрометеоров в лабораторных условиях можно проводить с помощью ускорителей, работающих на сжатых газах; электромагнитных и водородных источников взрывных ускорителей, в которых используются кумулятивные заряды; плазменных и лазерных ускорителях, электростатических ускорителях различных типов. Линейный ускоритель с трубками дрейфа разгоняет микрометеорные частицы (приблизительно 50 част./с) до скорости 25 км/с. Принцип ускорения заряженных проводящих твердых микрочастиц бегущей электромагнитной волной позволяет получать микрочастицы во всем диапазоне скоростей.

Особенности моделирования корпускулярного излучения и его воздействия на изделие при испытании, в отличие от радиационных испытаний РЭС, следующие. Ускорители заряженных частиц должны обеспечивать одновременное облучение исследуемых материалов электронами и положительными ионами, причем электронные и протонные пучки должны иметь равномерную плотность и позволять облучать в вакууме поверхности до 100 см2. Целесообразно изменять энергию частиц в широком диапазоне и использовать установки с непрерывным циклом ускорения частиц (ускорители высоковольтные, электростатические и т.д.) Желательно иметь возможность преобразовывать моноэнергетические пучки заряженных частиц в пучки со сплошным энергетическим спектром, аналогичным космическому.

Материалы и блоки РЭС работающих в космических условиях, желательно подвергать комплексному воздействию факторов. На рис. 3.11 приведена схема установки, которая позволяет проводить испытания при совместном или раздельном действии факторов космического пространства.

В ее состав входят термовакуумная камера, ускорители электронов и протонов, имитатор Солнца и вакуумная разрывная машина. Объем камеры равен 0,3 м3, вакуум создается до 2,6·108 Па, температура меняется от –150 до +200 °С.

Глава 4. МЕТОДИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОВЕДЕНИЯ

ИСПЫТАНИЙ РЭС НА МЕХАНИЧЕСКИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ

Как отмечалось в главе 1, при этом применяются следующие виды механических испытаний:

- на наличие и отсутствие резонансных частот;

- на виброустойчивость;

- на вибропрочность;

- на ударную устойчивость;

- на воздействие одиночных ударов;

- на линейные центробежные нагрузки и акустические шумы.

Исследования различных видов механических испытаний показали, что сочетание вибрационных нагрузок и одиночных ударов оказывает на РЭС наибольшее воздействие, а остальные виды механических воздействий являются дополнительными.

Число видов механических испытаний и их последовательность зависят от назначения РЭС, условий эксплуатации, типа производства. Например, в программу определительных испытаний опытного образца и образцов установочной серии необходимо включать все виды механических испытаний, а для образцов, изготавливаемых в серийном производстве, – только испытания, предусмотренные в стандартах и ТУ на изделия.

Рекомендуется следующая структура методики механических испытаний.

Подготовка изделий РЭС к испытанию. Она сводится к изучению технической документации, внешнему осмотру, измерению электрических параметров в соответствии с указанием стандартов и ТУ на РЭС.

Изучение технической документации. При подготовке к проведению испытаний следует ознакомиться со следующей документацией:

- программа испытаний (ПИ);

- ТУ или стандарты на изделия;

- инструкция по проведению испытаний;

- инструкция по эксплуатации испытательного оборудования;

- инструкция по обеспечению техники безопасности.

Внешний осмотр изделий. При проведении внешнего осмотра к персоналу должны предъявляться следующие требования:

- острота зрения – в пределах от 1 до 0,8 для обоих глаз;

- цветоощущение – нормальное.

Освещенность рабочего места при проведении внешнего осмотра должна быть 50 – 100 лк.

Внешний осмотр изделий проводят либо невооруженным глазом (визуально), либо с применением оптических средств (микроскоп и т.д.) в соответствии с указанием стандартов и ТУ на изделия.

В процессе осмотра особое внимание должно быть уделено таким местам конструкции изделий, в которых возникают наибольшие напряжения и деформации. К таким местам в первую очередь относятся:

- крепления деталей изделия к опорным основаниям (выводы, крепежные лапы, стойки, кронштейны и т.п.);

- резьбовые соединения;

- паяные, сварные, клеесварные и клеевые соединения;

- герметичные соединения и места герметизации;

- крепления пружин, пластин и других упругих деталей, места заделки выводов и т.п.

Требования к внешнему виду изделий и допустимые отклонения устанавливаются в стандартах или ТУ на изделия.

Измерение электрических параметров изделий. Измерение электрических параметров и перечень проверяемых параметров изделий и допускаемых отклонений их от норм устанавливаются в стандартах и ТУ на изделия.

При проведении испытаний последовательно на несколько видов воздействий без снятия изделия с приспособления для крепления могут быть проведены дополнительные измерения параметров после установки изделия на приспособление.

Выбор испытательной установки. Выбор испытательной установки проводят на основании сравнения параметров испытательного режима (амплитуды, ускорения и перемещения, диапазона частот вибрации, ускорения), а также массы испытываемого изделия и крепежного приспособления с техническими данными вибрационных установок, имеющихся в наличии.

Технические данные вибрационных установок, применяемых при испытаниях, приведены в табл. 4.1.

Тип вибрационной Выбор метода испытаний Нормы и методы испытаний устанавливаются стандартами и ТУ на изделие в соответствии с ГОСТ 20.57.406-81.

Выбор средств измерения параметров Измерение параметров производят при помощи средств измерения, входящих в комплект оборудования. Диапазон измерения параметров должен соответствовать требованиям технической документации на измерительные приборы.

Выбор контрольной точки В зависимости от массогабаритных характеристик испытываемого изделия количество одновременно устанавливаемых на столе вибростенда крепежных приспособлений и возможности закрепления на них ВИП контрольная точка может быть:

- на крепежном приспособлении;

- на рабочем столе вибростенда;

- на испытываемом изделии;

- принята условной.

Выбор приспособления для крепления изделий и способов крепления. Общие требования, методы проектирования, конструирования и проверки приспособлений для крепления малогабаритных изделий (масса изделий в выборке не более 0,1 кг) изложены в приложении 6 ГОСТ 16962-71.

Крепление изделий на приспособлении и приспособления к столу вибростенда производят в соответствии с указаниями ГОСТ 16962-71. Вибрационная установка и виброизмерительная аппаратура должны быть проверены на соответствие требованиям технической документации, о чем должна быть сделана соответствующая запись в формуляре или ином документе, принятом на предприятии.

В процессе эксплуатации должны проводиться регулярные проверки вибрационной установки. Эти проверки бывают двух видов:

- проверка перед началом нового испытания;

- проверка после перерывов в работе установки при продолжении ранее начатых испытаний (ежедневная проверка).

Проверка вибрационной установки перед началом новых испытаний включает в себя:

- проверку исправности виброизмерительной аппаратуры;

- проверку исправности вибрационной установки;

- проверку вибрационной установки с установленным изделием.

Испытательный режим устанавливают с помощью органов управления вибрационной установкой. Последовательность операций по установке испытательного режима определяется инструкцией по эксплуатации вибрационной установкой.

Проведение испытаний Изделие должно подвергаться вибрации поочередно в трех взаимно перпендикулярных направлениях. Если изделие имеет хотя бы одну ось симметрии, рекомендуется проводить испытания в двух направлениях (вдоль и перпендикулярно к оси симметрии). Если конструкция изделия такова, что преобладающее воздействие на него будет оказывать вибрация в одном направлении, рекомендуется проводить испытание изделия только в этом направлении.

Контроль режимов испытания производят по показаниям измерительных приборов, входящих в состав виброизмерительной аппаратуры.

После окончания испытаний производят внешний осмотр, измерение параметров изделий в соответствии с требованиями стандартов и ТУ.

По результатам испытаний оформляют протокол установленной формы.

4.2. Испытания на определение резонансных частот конструкции Испытания проводят с целью проверки механических свойств изделий и получения исходной информации для выбора методов испытаний на виброустойчивость, вибропрочность, на воздействие акустического шума, а также для выбора длительности действия ударного ускорения при испытаниях на воздействие механических ударов одиночного и многократного действия.

Значения резонансных частот конструкции, выявленные в процессе испытаний, должны быть указаны в стандартах и ТУ на изделие.

Испытания проводят на отдельной выборке изделий, равной 3 – 5 шт.

Вибрационная установка должна обеспечивать получение синусоидальных колебаний во всем диапазоне частот, установленном в стандартах и ТУ на изделия и ПИ для данного вида испытаний. Устройство для определения резонансных частот конструкции должно обеспечивать регистрацию изменения фазы механического колебания на 90, если принцип его работы основан на сравнении фаз колебаний точки крепления изделия и точки изделия, в котором определяется резонанс.

Испытания проводят в диапазоне частот 0,2f – 1,5f, но не выше 20000f, где f – резонансная частота, определяемая методом расчета или на основании испытаний изученной аналогичной конструкции. Если неизвестно ориентировочное значение резонансной частоты, то испытание проводят в диапазоне частот 40 – 20000 Гц или до частоты, установленной в стандартах и ТУ на изделия.

Поиск резонансных частот проводят путем плавного изменения частоты при поддержании постоянной амплитуды ускорения. Амплитуда ускорения должна быть минимально возможной, но достаточной для выявления резонанса и не превышать амплитуду ускорения, установленную для испытания на вибропрочность. Амплитуду ускорения рекомендуется выбирать из диапазона 10 – 50 м/с2 ((l – 5)g). На этапах конструирования рассчитывают fp, и затем ее значение проверяют на вибростенде. Рассмотрим несколько примеров расчета fp для различных плат:

а) плата с одним закрепленным на ней элементом, где k – коэффициент жесткости вывода элемента; т – масса элемента;

где Е = 1,2 – 10 Н/м – модуль упругости стеклотекстолита; l – длина вывода элемента; J – момент инерции;

где d – диаметр вывода;

б) плата с несколькими закрепленными на ней элементами, где – безразмерный коэффициент;

где l – длина платы; b – ширина платы; Км – коэффициент жесткости;

Км = 0,1 – 0,9;

где h – толщина платы; – коэффициент Пуассона; = 0,22;

где тэ – масса элементов; mп – масса платы.

Экспериментальная суммарная резонансная частота fэксп платы определяется из выражения где f 02, f1эксп и f 2эксп – резонансные частоты комплектующих изделий, закрепленных на плате.

4.3. Испытания на наличие резонансных частот конструкции Испытания проводят с целью проверки отсутствия резонансных частот у изделий и их деталей в одном из диапазонов частот, приведенных в табл. 4.2.

Испытания проводят в диапазоне частот от 10 Гц до 1,1 fв, где fв – верхняя частота диапазона, указанного в табл. 4.2, если другой диапазон не указан в стандартах и ТУ на изделия и ПИ.

Испытания проводят в трех взаимно перпендикулярных направлениях по отношению к изделию, если другие указания по выбору направлений не приведены в стандартах и ТУ на изделия и ПИ.

Режимы испытаний на наличие резонансных частот Верхняя частота диапазона частот, Гц Степень жесткости При проведении испытаний проверяют на наличие резонансов все основные детали изделия, у которых возможны резонансы в проверяемом диапазоне частот. Особое внимание уделяют деталям, определяющим структуру изделия и его функциональное назначение.

Поиск резонансов производят путем плавного изменения частоты при поддержании постоянной амплитуды перемещения в контрольной точке ниже частоты перехода и постоянной амплитуды ускорения выше частоты перехода для соответствующей степени жесткости (см. табл. 4.2).

Амплитуда ускорения должна быть минимально возможной, но достаточной для выявления резонанса и не превышающей амплитуды ускорения при испытании на виброустойчивость и вибропрочность.

Амплитуду перемещения рекомендуется выбирать из диапазона 0,5 – 1,5 мм, амплитуду ускорения – 10 – 50 мс–2 ((l – 5)g), при этом частоту перехода f в Гц определяют по формуле где j – амплитуда ускорения, g; А – амплитуда перемещения, мм.

Конкретное значение амплитуды перемещения и ускорения указывают в стандартах и ТУ на изделия и ПИ.

Скорость изменения частоты должна быть такой, чтобы обеспечить возможность обнаружения и регистрации резонансов. Она не должна превышать 1 октаву в минуту.

Изделия считают выдержавшими испытания, если у них отсутствуют резонансы в диапазоне частот, указанном в стандартах и ТУ на изделия и ПИ.

4.4. Испытания на виброустойчивость и вибропрочность Испытания на виброустойчивость проводят с целью проверки способности изделий выполнять свои функции и сохранять свои параметры в пределах значений, указанных в стандартах и ТУ на изделия, в условиях воздействия вибрации.

Испытание проводят одним из следующих методов:

метод 1 – испытание на виброустойчивость при воздействии синусоидальной вибрации;

метод 2 – испытание на виброустойчивость при воздействии широкополосной случайной вибрации. Испытание проводят для изделий, имеющих в заданном диапазоне частот не менее четырех резонансов, если к изделиям предъявлено требование по устойчивости к воздействию случайной вибрации.

Вибрационная установка должна обеспечивать получение в контрольной точке синусоидальной вибрации с параметрами, установленными для требуемой степени жесткости.

Испытание проводят под электрической нагрузкой, характер, параметры и метод контроля которой должны быть установлены в стандартах и ТУ на изделия и в ПИ, путем плавного изменения частоты в заданном диапазоне от низшей к высшей и обратно. Для изделий с линейными резонансными характеристиками испытания проводят путем изменения частоты в одном направлении.

Скорость изменения частоты устанавливается равной одной – двум октавам в минуту. Если для контроля параметров изделия требуется большее время, чем то, которое обеспечивается при данной скорости развертки частоты, то допускается устанавливать скорость изменения частоты меньше одной октавы в минуту. При этом скорость изменения частоты должна быть максимальной, но достаточной для обеспечения контроля необходимых параметров.

В диапазоне частот ниже частоты перехода поддерживают постоянную амплитуду перемещения, а выше частоты перехода – постоянную амплитуду ускорения. Режимы испытаний – диапазон частот, амплитуда перемещения, частота перехода и амплитуда ускорения приведены в табл. 4.3.

Режимы испытаний на виброустойчивость при воздействии Степень Диапазон частот, *3начения, указанные в скобках, в новых разработках не применяют.

В процессе испытания проводят контроль параметров изделий. Проверяемые параметры, их значения и метод проверки указываются в стандартах и ТУ на изделие и в ПИ.

Для проверки виброустойчивости рекомендуется выбирать параметры, по изменению которых можно судить о виброустойчивости изделия в целом (например, уровень виброшумов, искажение выходного сигнала или изменение его величины, целостность электрической цепи, нестабильность контактного сопротивления и т.д.).

При обнаружении у изделий частот, на которых наблюдается нестабильность работы или ухудшение параметров, дополнительно проводят выдержку на этих частотах в течение времени, указанного в стандартах и ТУ на изделия и в ПИ, но не менее 5 мин.

Испытание проводят при воздействии вибрации в трех взаимно перпендикулярных направлениях по отношению к изделию, если другие условия не указаны в стандартах и ТУ на изделие и в ПИ.

В конце испытаний проводят визуальный осмотр изделий и измерение их параметров.

Вибрационная установка должна обеспечивать получение в контрольной точке широкополосной случайной вибрации с параметрами, установленными для требуемой степени жесткости.

Испытание проводят путем воздействия широкополосной случайной вибрации в режимах, указанных в табл. 4.4.

Продолжительность воздействия вибрации в каждом направлении воздействия определяется временем проверки работоспособности изделия.

Проверяемые параметры, их значения и методы проверки указываются в стандартах и ТУ на изделия и в ПИ.

Режимы испытаний на виброустойчивость при воздействии широкополосной Степень Диапазон Среднее квадратичное Спектральная плотность жесткости частот, Гц значение ускорения, м·с (g) Испытания на вибропрочность Испытание проводят с целью проверки способности изделия противостоять разрушающему действию вибрации и сохранять свои параметры в пределах значений, указанных в стандартах и ТУ на изделия и в ПИ после ее воздействия.

Испытание проводят одним из следующих методов (выбор метода определяется в зависимости от значения резонансных частот конструкции):

метод 1. Испытание методом качающейся частоты, в том числе:

а) испытание методом качающейся частоты во всем диапазоне частот.

Данный метод применяют для изделий, у которых резонансные частоты распределены во всему диапазону частот испытаний или не установлены;

б) испытание методом качающейся частоты при повышенных значениях амплитуды ускорения. Этот методом используется в тех случаях, когда есть необходимость сокращения времени испытаний. Рекомендуется применять для испытания миниатюрных изделий для степеней жесткости XIII, XIV;

в) испытание методом качающейся частоты, исключая диапазон частот ниже 100 Гц. Применяют, если низшая резонансная частота изделия превышает 200 Гц;

г) испытание методом качающейся частоты в области резонансных частот. Применяют для изделий, у которых резонансные частоты находятся в диапазоне частот, соответствующем требуемой степени жесткости;

д) испытание методом качающейся частоты с переносом диапазона частот испытаний в область резонансных частот. Применяют для изделий, у которых низшая резонансная частота превышает верхнюю частоту диапазона, соответствующего заданной степени жесткости;

е) испытания на одной фиксированной частоте. Применяют для изделий, у которых низшая резонансная частота более чем в 1,5 раза превышает верхнюю частоту диапазона, соответствующего требуемой степени жесткости;

метод 2. Испытание методом фиксированных частот во всем диапазоне. Допускается применять по согласованию с заказчиком, если невозможно применение других методов;

метод 3. Испытание путем воздействия широкополосной случайной вибрации. Применяют для испытания изделий, имеющих в заданном диапазоне частот не менее четырех резонансов, если к изделиям предъявлено требование по прочности к воздействию случайной вибрации.

Конкретный метод испытаний указывается в стандартах и ТУ на изделия и в ПИ. Значение резонансных частот при выборе метода испытаний принимают на основании измерений на стадии разработки и по справочным данным. Испытаниям на вибропрочность подвергают те же образцы изделий, которые были испытаны на виброустойчивость, если последний вид испытания предусмотрен в стандартах и ТУ на изделия и в ПИ.

Рассмотрим подробнее содержание перечисленных методов.

Метод 1, a. Испытания проводят путем воздействия синусоидальной вибрации при непрерывном изменении частоты во всем диапазоне частот от нижнего значения до верхнего и обратно (цикл качания) по графику, приведенному на рис. 4.1.

Время изменения частоты в диапазоне определяют по рис 4.1, округляя его до ближайших значений, обеспечиваемых системой управления вибрационной установкой.

Рис. 4.1. График зависимости времени половины цикла качания от частоты В диапазоне частот от 10 Гц до частоты перехода поддерживают постоянную амплитуду перемещения, а начиная с этой частоты до верхней частоты заданного диапазона поддерживают постоянную амплитуду ускорения, соответствующую заданной степени жесткости.

Диапазон частот вибрации, амплитуду перемещения, частоту перехода, амплитуду ускорения, расчетное число цикла качания частоты, расчетное число циклов качания и общую продолжительность воздействия вибрации выбирают по табл. 4.5.

Продолжительность испытания определяется общим временем воздействия или расчетным числом циклов качания частоты.

Метод 1, б. Вибрационная установка должна обеспечивать получение в контрольной точке синусоидальной вибрации с параметрами, установленными для заданной степени жесткости, с учетом вибрационного значения амплитуды ускорения.

Степень жесткоРасчетное время Примечание. Если в стандартах и ТУ на изделия установлена закономерность изменения ускорения в зависимости от частоты, то значение ускорения при испытании поддерживают в соответствии с этой закономерностью.

*3начения, указанные в скобках, в новых разработках не применять.

**При необходимости округляют в бльшую сторону до ближайшего значения, кратного 2, в зависимости от числа направлений воздействия, соответственно изменяя время испытаний. Для степеней жесткости XII и XIV (ускорение 40 g) выполняют по одному циклу качания для каждого направления воздействия.

***Испытания проводят, если изделие не испытывают на вибропрочность методом 102-1 для степеней жесткости XII или XIV.

Испытания проводят по методу а, но при амплитудах перемещения и ускорениях, превышающих указанные в табл. 4.5, и сокращенной продолжительности воздействия вибрации. Число циклов качания также уменьшают соответственно сокращению продолжительности воздействия вибрации.

Продолжительность воздействия вибрации Ту для вибрационного значения амплитуды ускорения jy рассчитывают по формуле где jo, To – соответственно амплитуда ускорения и продолжительность воздействия вибрации, приведенные в табл. 4.5.

Рекомендуется принимать При сокращении продолжительности воздействия вибрации путем увеличения амплитуды ускорения следует учитывать диапазон линейности прочностной характеристики изделия, т.е. при повышенном уровне амплитуды ускорения недопустимо проявление качественно новых механизмов отказов, не имеющих места при уровне амплитуды ускорения, приведенном в табл. 4.5.

В стандартах и ТУ на изделие должно быть указанно, что испытание проводят в ускоренном режиме.

В диапазоне частот от 10 Гц до частоты перехода амплитуду перемещения увеличивают во столько же раз, что и амплитуду ускорения (в пределах возможности испытательного оборудования) по сравнению с амплитудами перемещения, указанными в табл. 4.5.

Метод 1, в. Вибрационная установка должна обеспечивать получение в контрольной точке синусоидальной вибрации с амплитудой ускорения, соответствующей заданной степени жесткости в диапазоне частот от 100 Гц до верхней частоты, установленной для заданной степени жесткости.

Испытание проводят путем воздействия синусоидальной вибрации при непрерывном изменении частоты в одном из диапазонов частот, приведенных в табл. 4.6, от нижнего значения до верхнего и обратно (цикл качания) и поддержания постоянной амплитуды ускорения.

График изменения частоты приведен на рис. 4.1.

Время изменения частоты определяют по рис. 4.1, округляя его до ближайших значений, обеспечиваемых системой управления вибрационной установкой.

Амплитуду ускорения выбирают по табл. 4.5, а продолжительность воздействия вибрации, расчетное время цикла качания и расчетное количество циклов качания – по табл. 4.6.

*Для ускорения 20g кратковременная часть испытания проводится по табл. 4.5.

**При необходимости округляют в бльшую сторону до величины, кратной трем, соответственно изменяя продолжительность воздействия вибрации.

Метод 1.2. Вибрационная установка должна обеспечивать получение в контрольной точке синусоидальной вибрации с амплитудой ускорения, соответствующей заданной степени жесткости в области резонансных частот изделия.

Испытание проводят в диапазоне частот 0,5 f0 – 1,5 fов, если изделие имеет одну резонансную частоту, или 0,5fон – 1,5 fов, если изделие имеет более одной резонансной частоты в заданном диапазоне частот, но выше верхней частоты заданного диапазона, где f0 – резонансная частота изделия, fон – нижняя резонансная частота изделия; foв – верхняя резонансная частота.

Продолжительность воздействия вибрации Т' при этом методе определяют по формуле или где tp – время изменения частоты от 0,5 f0 до 1,5 f0 или от 0,5 fон до 7,5 fов, определяемое по рис. 4.1; Т, tн – общая продолжительность воздействия вибрации для метода а и расчетное время цикла качания соответственно, определяемые по табл. 4.5 для заданной степени жесткости; N – расчетное число циклов качания, определяемое по табл. 5 для заданной степени жесткости.

Полученное время Т' при необходимости округляют до ближайшего значения, кратного шести.

Расчетное время цикла качания уменьшается соответственно изменению диапазона частот испытаний.

Метод 1, д. Испытания проводят по стандартам и ТУ на изделия и ПИ и согласовывают их применение с заказчиком.

Метод 1, е. Вибрационная установка должна обеспечивать получение в контрольной точке синусоидальной вибрации на заданной частоте с амплитудой ускорения, соответствующей степени жесткости.

Испытания проводят путем воздействия синусоидальной вибрации на любой фиксированной частоте диапазона при ускорении, соответствующем заданной степени жесткости.

Конкретное значение частоты должно указываться в стандартах и ТУ на изделие и в ПИ. Общая продолжительность воздействия вибрации должна определяться числом колебаний:

- 0,5·107 колебаний – для степеней жесткости I – VII;

- 2·107 колебаний – для степеней жесткости VIII – XII и для испытаний при амплитуде ускорения 200 м·с–2 (20g) для степеней жесткости XIII – XIV;

- 1·106 колебаний – для степеней жесткости XIII и XIV при амплитуде ускорения 400 м·с–2 (40g) при каждом направлении воздействия.

Испытательный режим устанавливают в контрольной точке по показаниям средств измерения.

Метод 2. Испытания проводят путем воздействия синусоидальной вибрации при плавном изменении частоты в пределах третьеоктавных поддиапазонов частот с выдержкой в течение установленного времени на границах третьеоктавных поддиапазонов.

Третьеоктавные поддиапазоны частот выбирают из следующего ряда частот: 10; 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315;

400; 500; 630; 800; 1000; 1250; 1600; 2000 Гц.

Испытание проводят начиная с верхней частоты диапазона частот, соответствующей степени жесткости.

На верхней частоте диапазона частот испытаний проводят выдержку в течении времени, определенного для третьеоктавного поддиапазона частот в соответствии с табл. 4.7, затем в пределах каждого поддиапазона производят плавное изменение частоты от верхней к нижней в течение 1 мин, и оставшееся для третьеоктавного поддиапазона частот время выдерживают на нижней частоте каждого поддиапазона.

Если верхняя граница диапазона частот не совпадает с одной из вышеуказанных третьеоктавных частот, то ее округляют до ближайшей большей частоты третьеоктавного ряда.

Общая продолжительность воздействия вибрации по всему диапазону частот и общая продолжительность воздействия вибрации в каждом третьоктавном поддиапазоне частот приведены в табл. 4.7.

Значения амплитуды перемещения, амплитуды ускорения и диапазона частот испытаний выбирают для соответствующей степени жесткости по табл. 4.5.

Общая продолжительность Общая продолжительность воздействия Степень воздействия вибрации по всему вибрации в каждом третьоктавном жесткости диапазону частот, ч поддиапазоне частот длительного кратковременного длительного, ч кратковременного, мин Примечание. Время выдержки на верхней частоте диапазона частот должно быть tв = tд/p, и на остальных частотах третьеоктавного ряда должно быть tв = tд/p = 1 (мин), где р – число направлений воздействия, tд – общая продолжительность воздействия вибрации в каждом третьоктавном поддиапазоне частот.

При проведении испытания для изделий с собственными амортизаторами следует избегать совпадения частоты, на которой производят выдержку, с резонансной частотой амортизатора.

Метод 3. Испытания проводят путем воздействия на изделие широкополосной случайной вибрации в режимах, указанных в табл. 4.8.

IVc *Испытания проводятся, если изделие не испытывают на виброустойчивость методом 2 по степеням жесткости IIIс или IVс.

**Продолжительность воздействия вибрации установлена для одного направления воздействия.

Примечания:

1. При замене испытания на широкополосную случайную вибрацию испытанием на синусоидальную вибрацию вместо степеней жесткости I и II используют степени жесткости XI и XII по табл. 4.5 соответственно, а вместо степеней жесткости III и IVс используют степень жесткости XIV.

2. Если низшая резонансная частота изделия находится выше 200 Гц, то испытание проводят начиная от 100 Гц.

Обычно ударные нагрузки возникают совместно с другими видами механических нагрузок и отличаются от них импульсным характером и кратковременностью действия.

Цель испытаний на ударные нагрузки:

- проверка способности изделий противостоять разрушающему воздействию ударных нагрузок и, если необходимо, выполнять свои функции в процессе воздействия ударов и после их воздействия;

- оценка конструктивной прочности изделий;

- демонстрация возможности применения изделий в условиях воздействия ударных нагрузок.

Таким образом, испытания проводят с целью проверки способности изделия противостоять разрушающему действию механических ударов многокрактного действия и сохранять после их действия свои параметры в пределах значений, указанных в стандартах и ТУ на изделия и в ПИ.

Испытательная установка должна обеспечивать получение механических ударов многократного действия с амплитудой ускорения, соответствующей заданной степени жесткости. Параметры установок для проведения испытаний представлены в табл. 4.9 и 4.10.

Установки для испытания на воздействие многократных ударов * При ускорении более 75 g установка имеет большую величину наложенных колебаний, затрудняющую измерение параметров удара.

Установки для испытания на воздействие одиночных ударов Испытание проводят путем воздействия механических ударов многократного действия. Значение пикового ударного ускорения и общее число ударов должны соответствовать указанным в табл. 4.11.

Режимы испытаний на ударную прочность и устойчивость Степень жесткости Длительность действия ударного ускорения выбирают по табл. 4.12 в зависимости от значения низшей резонансной частоты изделия.

Если изделия имеют входящие в их конструкцию встроенные элементы защиты (например, амортизаторы), то при выборе длительности действия ударного ускорения учитывают низшую резонансную частоту самого изделия, а не элементов защиты.

Режимы испытаний на ударную прочность и устойчивость Значение низшей резонансной *Если технические характеристики оборудования не обеспечивают требуемой длительности действия ударного ускорения, то допускается проведение испытаний с длительностью действия ударного ускорения, определяемой по формуле t > 300/foн, где t – длительность ударного ускорения, мс; fон – низшая резонансная частота изделия, Гц.

**Испытание на ударную прочность не проводят.

Изделие подвергают воздействию 20 ударов при каждом направлении воздействия, при этом частота следования ударов должна обеспечивать возможность контроля проверяемых параметров изделия.

Если резонансные частоты изделий не установлены, то длительность действия ударного ускорения указывают в стандартах и ТУ на изделия и в ПИ.

Форма импульса ударного ускорения должна быть близкой к полусинусоиде.

Испытание проводят при частоте следования ударов 40 – 120 в минуту. Допускаются перерывы в испытании, длительность которых не ограничивается, но при этом общее число ударов должно сохраняться.

Испытание проводят путем действия ударов поочередно в каждом из трех взаимно перпендикулярных направлений по отношению к изделию.

При этом общее количество ударов должно поровну распределяться между направлениями, по которым проводят испытание.

Испытания на ударную устойчивость Испытания проводят с целью проверки способности изделий выполнять свои функции в условиях действия механических ударов многократного действия.

Испытание проводят под электрической нагрузкой, характер, параметры и метод контроля которой устанавливаются в стандартах и ТУ на изделие и в ПИ.

Испытания проводят путем воздействия ударов поочередно в каждом из трех взаимно перпендикулярных направлений по отношению к изделию.

Длительность действия упругого ускорения выбирают по табл. 4.12.

В процессе испытания проводят контроль параметров изделий.

Проверяемые параметры, их значения и методы проверки указываются в стандартах и ТУ на изделия и в ПИ.

Для проверки ударной устойчивости рекомендуется выбирать параметры, по изменению которых можно судить об ударной устойчивости изделия в целом (например, уровень виброшумов, искажение выходного сигнала или изменение его значения, целостность электрической цепи, нестабильность контактного сопротивления и т.д.). При совмещении испытания на ударную устойчивость с испытанием на ударную прочность количество ударов должно соответствовать указанному в табл. 4.11. Контроль параметров изделий проводят в конце испытания на ударную прочность при воздействии не менее 20 ударов для каждого направления воздействия.

Испытания на воздействие одиночных ударов Испытания проводят с целью проверки способности изделий противостоять разрушающему действию механических ударов одиночного действия и выполнять свои функции после воздействия ударов, а также (если это указано в стандартах и ТУ на изделия и в ПИ) выполнять свои функции или не допускать ложных срабатываний в процессе воздействия ударов.

Испытательная установка должна обеспечивать получение механических ударов одиночного действия с амплитудой ускорения, соответствующей заданной степени жесткости.

Если в стандартах и ТУ на изделия и в ПИ указано на необходимость контроля параметров изделий в процессе испытания, то испытания проводят под электрической нагрузкой.

Конкретную форму импульса ударного ускорения устанавливают в стандартах и ТУ на изделия и в ПИ. Рекомендуется полусинусоидальная форма импульса ударного ускорения.

Значение пикового ударного ускорения выбирают по табл. 39.

Степень Пиковое ударное ускорение, Степень Пиковое ударное ускорение, Значения длительности действия ударного ускорения с полусинусоидальной формой импульса ударного ускорения выбирают в зависимости от нижних резонансных частот изделий по табл. 4.14 для степеней жесткости IV и выше, а для степеней жесткости I – III длительность действия ударного ускорения выбирают по табл. 4.12.

Если резонансные частоты изделий не установлены, то длительность действия ударного ускорения принимается по стандартам и ТУ на изделие и ПИ.

Длительность действия ударного ускорения в м·с с трапецеидальной и пилообразной формой импульса ударного ускорения определяют соответственно по формулам где значения п выбирают в диапазоне от 3 до 100;

где fон – нижнее значение резонансной частоты изделия, Гц.

Полученные по формулам (4.1) и (4.2) значения округляют (в любую сторону) до ближайших значений по табл. 4.12 и 4.14.

Значения низших резонансных частот Длительность действия 1. Изделия, нижняя резонансная частота которых превышает 2000 Гц, допускается при ударных ускорениях 5000, 10000 и 15000 м·с–2 (500, 1000 и 1500 g) испытывать при длительности действия ударного ускорения 1,5; 1 и 0,5 м·с–2 соответственно.

2. Электрические изделия с массой более 2 кг допускается (по согласованию с заказчиком) испытывать при ускорении 10000 м·с–2 (1000g). При этом длительность действия и форму импульса ударного ускорения не контролируют.

Испытание проводят путем воздействия ударов поочередно в каждом из двух противоположных направлений по трем взаимно перпендикулярным осям изделия (6 направлений), если у изделия невозможно выделить плоскости и оси симметрии. В остальных случаях выбор конкретных направлений воздействия проводится следующим образом:

- при наличии оси симметрии испытания проводят вдоль оси симметрии в двух противоположных направлениях и в любом направлении, перпендикулярном к оси симметрии;

- при наличии одной или нескольких плоскостей симметрии направление воздействия выбирают так, чтобы перпендикулярно к каждой плоскости симметрии испытание проводилось в одном направлении.

Изделия, у которых известно одно наиболее опасное направление воздействия, испытывают только в этом направлении.

Конкретное число направлений воздействия указывается в стандартах и ТУ на изделия и в ПИ.

Независимо от количества выбранных направлений воздействия пикового ударного ускорения в каждом направлении производят три удара.

Проверяемые параметры, их значения и методы проверки указываются в стандартах и ТУ на изделия и в ПИ.

4.6. Испытания на воздействие линейного ускорения Испытания проводят с целью проверки способности изделий противостоять разрушающему действию линейного ускорения и выполнять функции в процессе воздействия линейного ускорения, если это указано в стандартах и ТУ на изделия и ПИ, а также для проверки структурной прочности изделия в процессе производства.

Центрифуга должна обеспечивать получение линейного (центростремительного) ускорения, значение которого соответствует требуемой степени жесткости.

Испытания проводят путем воздействия линейного ускорения, значение которого должно соответствовать одному из указанных в табл. 4.15.

Ускорение устанавливают по показаниям средств измерения с допустимым отклонением ± 10 % от заданного значения.

Степень жесткости Линейное ускорение, Степень жесткости Линейное ускорение, Примечание. Испытания по степеням жесткости XII – XIV предусмотрены для проверки структурной прочности изделий в процессе производства.

Время разгона или торможения центрифуги п в секунду должно удовлетворять условию:

где j – линейное ускорение, g; R – расстояние от центра вращения центрифуги до контрольной точки, см; N – частота вращения платформы центрифуги, об/мин.

Продолжительность испытания – 3 мин в каждом направлении при испытании с ускорением до 5000 м·с–2 (500 g), если большее время не требуется для контроля и измерения параметров изделий.

В процессе испытания, если указано в стандартах и ТУ на изделия и в ПИ, проводят контроль параметров изделий. Проверяемые параметры, их значения и методы проверки указывают в стандартах и ТУ на изделия и в ПИ.

4.7. Испытания на воздействие акустического шума Испытания проводят с целью определения способности изделий выполнять свои функции и сохранять свои параметры в пределах норм, указанных в стандартах и ТУ на изделия и ПИ, в условиях воздействия повышенного акустического шума.

Испытание проводят одним из следующих методов:

метод 1 – испытание путем воздействия на изделие случайного акустического шума;

метод 2 – испытание путем воздействия на изделие акустического тона меняющейся частоты.

Рассмотрим проведение испытаний этими методами.

Метод 1. Испытательная установка должна обеспечивать получение случайного акустического шума в диапазоне частот 10000 Гц при уровне звукового давления, соответствующем требуемой степени жесткости.

Испытание проводят в реверберационной акустической камере.

Предпочтительна камера в виде неправильного пятиугольника с размерами, указанными на рис. 4.2. Этот размер должен превышать наибольший габаритный размер изделия не менее чем в два раза и выбираться из следующего ряда: 0,5; 1,25; 3 м.

Крепление изделий или приспособлений с изделиями производят в рабочей зоне камеры на эластичных растяжках (резиновые шнуры, полосы и т.п.). Резонансная частота приспособления, если оно применяется, должна быть не ниже 15 КГц.

Крупногабаритные изделия (наибольший габаритный размер больше 300 мм) рекомендуется устанавливать на раме (столе) с опорой на 3 – амортизатора, при этом резонансная частота системы «изделие – амортизаторы» не должна превышать 25 Гц.

Малогабаритные изделия (наибольший габаритный размер в закрепленном состоянии меньше 40 мм) рекомендуется крепить на приспособлениях, при этом низшая резонансная частота средств крепления изделий должна быть не ниже 15 КГц и не выше 200 Гц.

Изделия располагают в средней части реверберационной камеры.

Испытание проводят под электрической нагрузкой путем воздействия акустического шума в диапазоне частот 125 – 10000 Гц, при этом общий уровень звукового давления должен соответствовать указанному в табл. 4.16 с допускаемым отклонением по показаниям рабочих средств измерений +3 дБ.

Уровни звукового давления, измеренные в третьеоктавных полосах частот, а также допускаемые отклонения должны соответствовать значениям, приведенным на рис 4.3 для соответствующих степеней жесткости.

Продолжительность воздействия звукового давления должна быть равна 5 мин, если большее время не требуется для контроля и измерения параметров изделий.

1,16 0,18 0,2 0,25 0,315 0,4 0,5 0,63 0,8 1,0 1,25 1,6 1,8 2,0 2,5 3,15 4,0 5,0 6,3 f, кГц Рис. 4.3. Форма спектра акустического шума (I – V степень жесткости), В процессе испытания проводят контроль параметров изделий. Проверяемые параметры, их значения и методы проверки указываются в стандартах и ТУ на изделия и в ПИ.

Рекомендуется выбирать такие параметры, по изменению которых можно судить об устойчивости изделия к воздействию акустического шума в целом (например, уровень виброшумов, искажение выходного сигнала или изменение его значения, целостность электрической цепи, изменение контактного сопротивления и т.д.).

Метод 2. Испытательная установка должна обеспечивать получение акустического тона меняющейся частоты в диапазоне частот 125 – 10000 Гц при уровне звукового давления, соответствующем требуемой степени жесткости.

Испытание проводят под электрической нагрузкой путем воздействия тона меняющейся частоты в диапазоне частот 200 – 1000 Гц. Уровень звукового давления должен соответствовать указанному в табл. 4.16. (на частотах ниже 200 и выше 1000 Гц должно быть снижение, равное 6 дБ на октаву относительно уровня на частоте 1000 Гц).

Испытание проводят при плавном изменении частоты по всему диапазону от низшей к высшей и обратно (один цикл) в течение 30 мин, если большее время не требуется для контроля параметров изделий.

В процессе испытаний проводят контроль параметров изделий.

При проведении комбинированных испытаний на климатические и механические воздействия применяется последовательность испытаний, приведенная в табл. 4.17.

Последовательность механических и климатических А. Холод Климатическое испытание может вызвать механичеВ. Сухое тепло ские напряжения, которые могут сделать образец более N. Быстрая смена температуры чувствительным к последующим испытаниям Е. Удар Испытания могут вызвать механические напряжения, F. Вибрация приводящие к немедленному отказу образца или повышению его чувствительности к последующим испытаниям М. Атмосферное давление Проведение испытаний может выявить температурные Db. Влажное тепло и механические напряжения, возникающие в процессе (12 + 12-часовой цикл) предшествующих испытаний.

С. Влажное тепло Проведение испытаний может усилить результат возпостоянный режим) действия температурных и механических напряжений, К. Коррозия вызванных предшествующими испытаниями L. Пыль и песок Проникновение твердых Должны проводиться испытания по МЭК 529 до зачастиц вершения работы по испытанию Д и по испытанию К в Проникновение воды МЭК 68- (например, дождя) Глава 5. МЕТОДИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОВЕДЕНИЯ

РАДИАЦИОННЫХ ИСПЫТАНИЙ РЭС

В процессе работы РЭС может подвергаться облучению различными ионизирующими излучениями – электронами и протонами радиационных поясов Земли, галактическими и солнечными космическими лучами, гамманейтронным излучением ядерных энергетических установок (ЯЭУ), излучением ускорителей частиц, гамма-установок, рентгеновских и других аппаратов.

Под ионизирующим излучением (ИИ) понимают любое излучение, взаимодействие которого со средой приводит к образованию неравновесных электрических зарядов разных знаков. Ионизирующее излучение представляет собой поток заряженных и (или) незаряженных частиц. Ионизирующее излучение состоит из заряженных частиц, энергия которых достаточна для ионизации и возбуждения атомов вещества (-излучение радионуклидов, пучки протонов и электронов и т.п.).

Излучение, ионизирующее косвенно, состоит из незаряженных (нейтральных) частиц (нейтроны, фотоны), способных вызвать ионизацию вещества через вторичные заряженные частицы, образующиеся в результате взаимодействия первичных частиц с атомами среды. Поля ИИ (плотность потока, энергия, интенсивность) характеризуются определенным пространственным и временным распределением.

В зависимости от характера временных распределений различают непрерывные и импульсные излучения.

Излучение считается непрерывным, если его характеристики за рассматриваемый промежуток времени остаются постоянными.

Под импульсным понимается такое излучение, продолжительность действия которого значительно меньше времени наблюдения.

Под радиационными факторами следует понимать комплекс воздействующих ИИ, которые могут вызывать (или вызывают) нарушение работоспособности РЭС в процессе эксплуатации. В состав радиационных факторов входят излучения, создаваемые ядерным взрывом, ядерными силовыми и энергетическими установками, и излучения, существующие в космическом пространстве (КП).

Ионизирующее излучение ядерного взрыва содержит три компоненты – нейтроны, гамма-кванты и рентгеновские лучи [2, 10]. Диапазон изменения основных параметров этих излучений следующий:

- поток нейтронов – 1011 – 1015 нейтр·см–2;

- доза гамма-квантов – 10 – 105 Р;

- поток рентгеновского излучения – 1,0 – 104 кал·см–2.

Средняя энергия гамма-квантов ЯВ близка к 1 МэВ, а длительность воздействия – менее 10'7 с. Диапазон мощностей доз лежит в пределах 108 – 1012 Р·с1.

Спектр нейтронов ЯВ содержит группу нейтронов термоядерного происхождения с энергией около 14 МэВ, нейтроны, близкие к спектру деления, и замедленные нейтроны с энергией менее 0,1 МэВ.

Энергия, образующаяся в ядерных реакциях при ЯВ, передается осколкам деления, ядрам отдачи, заряженным частицам, нейтронам и гаммаквантам. При воздействии ионизирующего излучения ЯВ на РЭС гамма- и рентгеновские кванты распространяются со скоростью света и длительность их воздействия не зависит от расстояния между центром взрыва и облучаемым объектом. Длительность воздействия нейтронов с энергией Еп > 0,1 МэВ лежит в диапазоне 10–4 – 10–2 с, а длительность воздействия группы нейтронов с энергией 14 МэВ – в диапазоне 10–6 – 10–5 с.

Радиационная среда, образованная ядерным взрывом, зависит не только от типа и вида взрыва, но и от расстояния до центра взрыва, погодных условий, плотности атмосферы. Амплитудно-временные и спектрально-энергетические характеристики поражающих факторов зависят также и от соотношения гамма- и нейтронной составляющей ионизирующих излучений. Ядерные силовые и энергетические установки все шире применяются на надводных и подводных кораблях и космических аппаратах.

Однако наличие ЯЭУ на борту приводит к тому, что РЭС и персонал подвергаются в течение длительного времени воздействию ионизирующего излучения, состав которого определяется тепловой мощностью реактора, расположением и характером защиты, продолжительностью работы реактора и наличием остаточного гамма-фона реактора в заглушенном состоянии.

Смешанное поле излучений ЯЭУ состоит из мгновенных нейтронов деления с энергией от 0,025 эВ до 1 – 2 МэВ, запаздывающих нейтронов со средней энергией 0,5 МэВ, мгновенных гамма-квантов с энергией 0,5 – 6,5 МэВ, гамма-квантов продуктов деления от 0,1 до 1 – 2 МэВ и захватных гамма-квантов с максимальной энергией до 10 МэВ.

Реальные значения плотности потока нейтронов энергией Еп > 0,1 МэВ и мощности дозы гамма-излучения составляют соответственно 104 – 106 нейтр·с– и 10–3 – 10–1 Р·с–1.

В околоземном космическом пространстве существует несколько полей космической радиации, к которым относятся естественные радиационные пояса Земли, галактические и солнечные космические лучи.

Внутренний радиационный пояс Земли состоит из протонов с энергией до 700 МэВ и электронов с энергией от 20 кэВ до нескольких МэВ.

Внешний – из электронов с энергией от 10 кэВ до 5 МэВ и протонов – до 60 МэВ.

Пространственно-временное распределение потоков частиц в этих полях в околоземном пространстве зависит от общих процессов, протекающих в Солнечной системе и магнитосфере Земли, и изменяется по своим законам вдоль траектории движения космического аппарата.

Анализ особенностей ионизирующих излучений в возможных условиях эксплуатации реальных объектов показывает, что поля излучений в общем случае описываются пространственными, энергетическими и временными распределениями. При прогнозировании реакции РЭС на воздействие ИИ различного вида необходимо переходить от спектральноэнергетических и временных распределений падающего на объект излучения к величинам, непосредственно характеризующим степень радиационного воздействия ИИ на РЭС.

Количественное описание ионизирующих излучений выражается физическими единицами, которые можно разбить на две группы.

К первой группе относятся физические параметры поля ИИ и его воздействия на вещество. К ним относятся: поток и плотность потока частиц (квантов), поглощенная доза и мощность поглощенной дозы, экспозиционная доза и мощность экспозиционной дозы, эквивалентная доза, мощность эквивалентной дозы.

Вторая группа величин служит для оценки количественного содержания радиоактивных веществ в материалах. К этим веществам относятся активность нуклида и время, в течение которого число ядер радионуклида уменьшится в два раза (период полураспада).

К РЭС, работающим в условиях ИИ, предъявляют особые требования по радиационной стойкости.

Под радиационной стойкостью понимают способность РЭС нормально функционировать в процессе и после воздействия ионизирующих излучений. В настоящее время требования по радиационной стойкости предъявляются ко всем объектам вооружения и военной техники, аппаратуре космических аппаратов и аппаратов с бортовыми ядерными энергетическими установками.

Требования по радиационной стойкости, систематизированные в отраслевых стандартах и ГОСТах комплексной системы обеспечения качества РЭС, приведены на рис. 5.1.

Комплексы стандартов устанавливают требования по радиационной стойкости к воздействию ИИ, ЯВ, КП и ЯЭУ и регламентируют методы ее оценки применительно к военной технике, в том числе к космическим аппаратам военного назначения. Традиционными являются три основных способа определения показателей радиационной стойкости РЭС.

Первый способ – натурный. В натурном физическом опыте воспроизводят радиационную обстановку, соответствующую реальным условиям применения РЭС. В настоящее время, учитывая запрет на проведение подземных ядерных испытаний, это является невыполнимой задачей.

Военная техэнергетика

ИИ ЯВ ИИ ЯЭУ

Третий способ – экспериментальный – использование МУ (моделирующие установки). Экспериментальная база испытательных устройств в настоящее время оснащена комплексом моделирующих установок для раздельного и совместного воспроизведения различных видов ИИ, имеет парк стандартной КИА и современное дозиметрическое обеспечение.

Моделирующие установки, предназначенные для РИ, имеют практически малоизменяемые спектрально-энергетические характеристики и более упрощенные (по сравнению с реальными) амплитудно-временные зависимости интенсивности излучения.

При действии ИИ на РЭС возникают два типа эффекта изменений параметров: остаточные (долговременные) и переходные (кратковременные). Первые, как правило, возникают при воздействии непрерывного ИИ и мoгут быть обусловлены сложными дефектами кристаллической решетки, вызванными эффектами смещения, появления объемных зарядов при переносе заряда, а также локализованными зарядами при ионизационных явлениях. Переходные (кратковременные) эффекты наблюдаются при воздействии на РЭА импульсного ИИ в течение относительно короткого времени после его прекращения, что связано с возникновением переходных процессов в схемах (появление фототока, модуляции проводимости в полупроводниках при ионизационных эффектах, появление элементарных дефектов, неустойчивых к отжигу, увеличение токов утечки при эффектах смещения и переноса зарядов).

Интенсивность переходных (кратковременных) эффектов может зависеть как от мощности дозы, так и от поглощенной дозы, а остаточные (долговременные) эффекты в основном определяются величиной последней. Материалы и элементы, используемые в РЭС, заметно различаются по этому параметру (рис. 5.2).

Параметры полупроводниковых приборов изменяются под воздействием ионизирующих излучений при потоках нейтронов 1011 см–2, поглощенных дозах 104 рад (Si) и мощностях дозы порядка 105 рад/с (Si) как у биполярных, так и у МДП-транзисторов. Резисторы, конденсаторы и другие пассивные элементы имеют на несколько порядков более высокую радиационную стойкость. По сравнению со схемами на дискретных компонентах ИС обладают более высокой стойкостью по отношению к остаточным радиационным эффектам и менее устойчивы к воздействию импульсного ИИ.

Рис. 5.2. Радиационная стойкость материалов и изделий электронной техники при воздействии нейтронов (а) и суммарной дозы ионизирующего излучения (б) 5.3. Особенности воздействия ионизирующих излучений Воздействие потока быстрых нейтронов на полупроводники приводит к уменьшению ряда качественных показателей.

Рассмотрим изменение этих показателей.

Время жизни неосновных носителей заряда (ННЗ) – Ф Время жизни ННЗ весьма чувствительно к воздействию облучения и определяется скоростью объемной рекомбинации на ловушках и центрах.

Оно определяется по формуле где Ф – время жизни неосновных носителей после облучения; 0 – время жизни неосновных носителей до облучения; Ф – интегральный поток излучения; К – радиационная константа времени жизни неосновных носителей.

Из выражения (5.1) следует, что с ростом интегрального потока излучения время жизни ННЗ монотонно убывает.

Концентрация свободных носителей заряда – nФ Радиационные дефекты в некоторых полупроводниковых материалах приводят к уменьшению концентрации свободных носителей заряда, которая в кремнии по мере роста дозы облучения приближается к собственной.

Концентрация основных носителей заряда изменяется в зависимости от интегрального потока облучения в широком диапазоне доз по экспоненциальному закону где nФ – концентрация электронов после облучения; n0 – концентрация электронов до облучения; Ф – интегральный поток излучения; ап – постоянный коэффициент, связанный с начальной скоростью удаления носителей.

Подвижность неосновных носителей заряда – Определяется рассеиванием на тепловых колебаниях решетки, ионах примесей, дислокациях и других несовершенствах кристаллов. Радиационные дефекты, как правило, вызывают уменьшение подвижности.

Подвижность электронов и дырок связана с удельным сопротивлением (удельной проводимостью) следующим выражением:

где, – удельные проводимость и сопротивление; р, п – концентрация электронов и дырок; n, p – подвижности электронов и дырок; g – заряд электрона.

Удельное сопротивление – р Радиационные дефекты способствуют уменьшению концентрации основных носителей, снижают их подвижность.

Все эти процессы приводят к росту удельного сопротивления полупроводника, где Ф, 0 – соответственно удельное сопротивление полупроводника до и после облучения; К – радиационная константа удельного сопротивления полупроводника; Ф – интегральный поток.

Выражение (5.4) справедливо для n-типа в интервале 5·1013 < п0 < < 1017 см–3 и для р-типа в интервале 1014 < рс < 5·1017 см–3.