Условия эксплуатации РЭС и их влияние на работу радиоаппаратуры.

Лекция 9(для СП). (№17 – для БРЭА).

ИСПЫТАНИЯ РЭС НА ВОЗДЕЙСТВИЕ ВНЕШНИХ МЕХАНИЧЕСКИХ И КЛИМАТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ.

УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ РЭС И ИХ ВЛИЯНИЕ НА РАБОТУ РАДИОАППАРАТУРЫ.

1. Испытания РЭС проводятся по определенным программам, которые неодинаковы для различных стадий разработки и производства аппаратуры.

Так, например, на стадии разработки и изготовления макетов изделий проводятся лабораторные испытания, при которых про­веряют соответствие расчетных и конструкторских параметров тех­ническим заданиям. Опытные образцы радиоаппаратуры проходят предварительные испытания с целью проверки соответствия тех­ническим требованиям. Предварительные испытания бывают стен­довыми и полевыми.

Стендовые испытания проводятся в специально оборудованных; лабораториях по всем параметрам согласно ТУ с помощью камер и стендов, имитирующих воздействие различных, климатических и механических факторов. При этом уточняют правильность приме­ненных материалов и покрытий, обнаруживают конструктивные дефекты, проверяют устойчивость параметров и общую paботоспобность изделия, проводят регулировку и настройку аппаратуры.

Однако не всегда можно воспроизвести полный комплекс условий эксплуатации, поэтому приходится проводить полевые испытания в реальных условиях работы аппаратуры.

В условиях серийного производства проводят типовые, или пе­риодические, испытания, при которых контролируют качество про­дукции и соблюдение технологической дисциплины. Типовые испы­тания позволяют определить возможные отклонения, возникшие в процессе производства в течение определенного времени. Поэтому такие испытания выполняют периодически. Кроме того, типовые испытания также проводят, если необходимо внести изменения в тех­нологический процесс и конструкцию аппаратуры.

Типовые испытания играют большую роль в обеспечении надеж­ности радиоэлектронной аппаратуры. Ниже приведены характе­ристики основных видов типовых испытаний.

Испытания на холодоустойчивость. Изделия помещают в камеру холода, в которой поддерживают отрицательную температуру, соответствующую нормам ТУ.

В процессе испытаний, не извлекая изделия из камеры, прове­ряют их параметры. Если изделия в процессе испытаний и после вы­держки в нормальных условиях по окончании испытаний удовлет­воряют требованиям ТУ, они считаются выдержавшими испытания и годными для эксплуатации в условиях пониженной температуры. Испытания на воздействие инея или росы. Для искусственного воспроизведения этих условий изделия помещают в камеру холода при температуре —20° С и выдерживают в течение 2 ч в нерабочем состоянии. Затем изделия извлекают из камеры, помещают в нор­мальные климатические условия и включают. В рабочем состоянии производят выдержку, во время которой периодически проверяют параметры.

Эти испытания можно проводить совместно с испытанием на холодоустойчивость.

Комплексные испытания. Наиболее надежной проверкой как конструкции аппаратуры, так и технологии ее изготовления являют­ся комплексные испытания, которые наиболее полно имитируют действительные условия эксплуатации. Известно, что во многих случаях на аппаратуру в условиях эксплуатации одновременно мо­жет воздействовать несколько климатических и механических факто­ров. Комплексные испытания в таких случаях весьма желательны. Самолетную радиоаппаратуру испытывают, например, следую­щим образом. Устанавливают аппарат на вибростенд, помещенный в термобарокамеру, т. е. создают условия для одновременных испы­таний в разреженной атмосфере при отрицательной или положитель­ной температуре и вибрации.

При проведении климатических испытаний не безразлично, в ка­кой последовательности следует их проводить. Наиболее тяжелой является последовательность испытаний на теплоустойчивость, влагоустойчивость и холодоустойчивость. Высушенные в камере материалы способны поглотить в капилляры наибольшее количество влаги. При понижении температуры вода в капиллярах замерзает и вследствие увеличения объема разрушает материал.

В процессе испытания работоспособность аппаратуры должна проверяться при номинальном режиме работы. После каждого испытания производят осмотр изделий.

Технологическая тренировка радиоаппаратуры. Технологиче­ская тренировка представляет собой испытания, при которых аппа­ратура работает в определенных условиях с целью выявления и устранения отказов.

Начальный период работы аппаратуры, характеризующийся по­вышенным значением частоты отказов из-за неизбежных производ­ственных дефектов сборки и монтажа, а также дефектов комплектую­щих электрорадиоэлементов называют периодом приработки(или-испытания на безотказность). Продолжительность периода приработки обычно лежит в пределах от 100 до 200 ч работы в зависимости от надежности, ко­личества и типов комплектующих электрорадиоэлементов, а также технологии и культуры производства. Отказы, обнаруживаемые в период приработки, получили название приработочных отказов. В зависимости от причин возникновения их делят на отказы комплектующих элементов, схемно-конструктивные, техно­логические и производственные.

Приработочные отказы комплектующих элементов объясняют­ся случайными нарушениями, возникающими в процессе произ­водства элементов, транспортировки, хранения и т.д., и приводят к скрытым дефектам, трудно обнаруживаемым в процессе конт­роля.

Приработочные схемно-конструктивные отказы объясняются не­совершенством аппаратуры, выражающимся критичностью схемы и конструкции к воздействию дестабилизирующих факторов в началь­ный период работы аппаратуры.

Приработочные технологические отказы являются следствием несовершенства технологического процесса, а производственные — результатом случайных нарушений технологического процесса.

Для того чтобы исключить приработку аппаратуры в период экс­плуатации, необходимо, во-первых, на этапе производства вводить технологическую тренировку и во-вторых, правильно определять время технологической тренировки.

. При правильно выбранном времени технологической тренировки среднее время наработки на отказ аппаратуры в начальный период эксплуатации увеличивается в 2—3 раза.

Определяют время технологической тренировки расчетным или графическим методом. Расчетный метод предполагает использова­ние предварительно накопленной информации об отказах на этапе производства и эксплуатации радиоаппаратуры. Графический метод, применимый к этапу серийного производства, является дополнением к расчетному методу и позволяет вводить уточнения при определе­нии периода приработки.

Технологическая тренировка занимает много времени. Сокра­щают время приработки аппаратуры, используя «жесткую трени­ровку» (тяжелые условия работы аппаратуры), т. е. токовую трени­ровку аппаратуры в камере тепла, холода и т. д.

Весьма эффективным методом сокращения времени технологи­ческой тренировки аппаратуры является циклический режим ра­боты радиоаппаратуры. Известно, что увеличение числа включений и выключений приводит к увеличению числа отказов изделия. Хо­рошие результаты по сокращению времени технологической тре­нировки дает также метод совмещенных технологических испыта­ний, заключающийся в совмещении, например, вибрации и холода, циклического режима работы изделий при повышенном или пони­женном напряжении питания.

Испытания на виброустойчивость. Испытания проводят с целью проверки, работоспособности изделий во время вибрации в заданном диапазоне частот и ускорений. Изделие, подвергаемое испытанию, должно находиться в рабочем состоянии под электрической нагруз­кой в нормальном режиме.

Испытания на вибропрочность. Цель испытаний изделия на внбропрочность — выявить производственные дефекты конструк­ции или монтажа, а также механические резонансные частоты изде­лия или его частей.

Для испытаний на вибропрочность используют те же стенды, что и для испытаний на виброустойчивость. Амортизированные из­делия закрепляют жестко.

Испытания на ударную прочность. При этих испытаниях про­веряют способность изделия противостоять разрушающему действию ударов. Амортизированные изделия испытывают на амортиза­торах.

В большинстве случаев испытания проводят на специальном стенде, принцип работ которого состоит в том, что платформа вместе с испытуемым изделием периодически получает возможность сво­бодного падения с резкой остановкой в конце падения.

Испытания на циклическое воздействие температуры. Эти испы­тания проводят для определения способности изделия противостоять быстрым изменениям температуры окружающей среды. Изделие помещают в камеру холода с установленной предель­ной отрицательной температурой, величина которой оговорена в технических условиях на изделие. После выдержки в течение заданного программой времени изделие переносят в камеру тепла, температура которой заранее доведена до максимальной положитель­ной температуры, оговоренной в ТУ. По окончании выдержки в ка­мере тепла цикл испытаний повторяют в соответствии с программой испытаний, выдержав изделия некоторое время в нормальных условиях.

Испытание на высотность. Цель этого испытания — проверить устойчивость параметров изделия в условиях пониженного атмос­ферного давления.

Испытания можно проводить при нормальной и повышенной температурах (для случаев, оговариваемых в технических условиях).

Испытания на теплоустойчивость. Эти испытания заключаются в кратковременном воздействии тепла, чтобы определить устойчи­вость параметров изделий в условиях повышенной температуры.

Испытания на влагоустойчивость. Цель этих испытаний — определить способность изделия сохранять свои параметры в усло­виях повышенной влажности. Изделия помещают в камеру влажности, где выдерживают при определенной температуре в течение времени, оговариваемого в ТУ. Так как изделия испытывают в не­рабочем состоянии, в процессе испытания осуществляют периоди­ческий контроль его параметров.

При проектировании технологической тренировки радиоаппа­ратуры определяют:

-время проведения тренировки;

-последовательность технологических испытаний;

-периодичность проверки параметров изделий;

-контролируемые параметры.

Время проведения технологической тренировки аппаратуры при работе в нормальных условиях уменьшают, если в приемо-сдаточ­ных испытаниях аппаратуры предусмотрены испытания ее в раз­личных климатических и механических условиях с определенным временем наработки. Уменьшение времени технологической тренировки должно быть сделано с учетом времени на наработку во время контроля изделия ОТК.

Последовательность технологических испытаний должна быть
такой, при которой уменьшается жесткость режима. Это дает воз-
можность выявить «приобретенные» дефекты на следующих видах
испытаний менее разрушительных. Кроме,того, такая последова-­
тельность позволяет точнее определить момент окончания периода
приработки и тем самым исключить необоснованно вводимые техно­-
логические прогоны. Следует обратить внимание и на то, что такие
жесткие виды испытаний, как термоудар, циклическое воздействие
температур, могут при неправильно выбранном режиме испытаний
не только выявить слабые, но и ухудшить качество нормальных эле-
ментов..-

После окончания жестких технологических, испытаний аппара­тура должна проработать в нормальных условиях время, превышающее время испытаний.

Важным вопросом проведения технологической тренировки является периодичность проверки контролируемых параметров. Правильное назначение периодичности позволяет исключить лишние затраты рабочего времени.

При проведении технологического прогона рекомендуется осу­ществлять 100%-ный контроль основных параметров. Для исключения отклонений при проведении технологического прогона необ­ходимо вводить автоматический контроль параметров аппаратуры.

Процесс технологической приработки сопровождается часто уходом параметров аппаратуры за пределы ТУ; в этом случае необ- ходимо провести подстройку аппаратуры.

2.Условия эксплуатации РЭС и их воздействие на работу радиоаппаратуры. К условиям эксплуатации радиоаппаратуры относятся: темпе­ратура, давление и влажность окружающего воздуха; загрязнен­ность воздуха пылью, промышленными газами и морскими испаре­ниями; солнечная радиация, плесень, а также механические воздей­ствия (вибрация, тряска и удары). Аппаратура нередко подвер­гается одновременному воздействию нескольких механических и климатических факторов в различной их комбинации. Под влиянием этих факторов происходит ухудшение электрических и механиче­ских параметров радиоаппаратуры.

Особенно губительное действие оказывает влага. Обладая малой вязкостью, вода при повышенной температуре проникает во все поры, трещины, каналы. При температуре 0°С влага, поглощенная телом, замерзая, расширяется и разрушает поверхность тела или его покрытие. При температуре 100°С влага, испаряясь, также рас­ширяется и оказывает такое же действие.

Поверхностное сопротивление, бесконечно большое для сухой и чистой поверхности, значительно уменьшается при появлении влаги на поверхности изоляционного материала вследствие ионизации под действием солнечного света и загрязнений поверхности различ­ными примесями и солями. С увеличением влажности изоляцион­ного материала резко падает также объемное сопротивление.

Влага оказывает шунтирующее действие на сопротивление изо­ляции между выводами, вызывая, например, уменьшение доброт­ности катушек индуктивности, которое (в зависимости от применяе­мых материалов и состояния их поверхности) может достигать 40%. -Это в свою очередь может привести к снижению чувствительности и избирательности аппаратуры, нарушению синхронизации и ре­жимов работы цепей схемы, выходу из строя отдельных узлов и деталей,

Величина пробивного напряжения на поверхности изолятора на низких частотах значительно снижается при повышении влажно­сти окружающего воздуха.

... Влага, находящаяся в заливочных материалах трансформаторов, вызывает разрушение изоляции обмоток и окисление контактов. Влага вызывает также коррозию металлических частей аппаратуры. Повышение или понижение температуры окружающего воздуха почти всегда вызывает ухудшение работы радиоаппаратуры. Это связано с изменением физических свойств материалов, из которых изготовлена аппаратура.

Особенно сильное влияние оказывает тепло: механические свой­ства большинства материалов снижаются — уменьшается величина модуля упругости и предел прочности металлов, увеличивается их электрическое сопротивление; падает сопротивление изоляции ди­электриков, растут диэлектрические потери и изменяется диэлектри­ческая проницаемость. Некоторые материалы размягчаются. Вла­гонепроницаемые покрытия ухудшают свои качества. Тепловое воздействие на материалы приводит к их старению.

При понижении температуры у всех материалов ухудшается пластичность, а при низкой температуре она практически исчезает: материал становится хрупким.

Изоляционные материалы под действием холода растрескива­ются, что способствует усиленному проникновению влаги и потере электрических свойств. Повышенная хрупкость диэлектриков при­водит к механическим повреждениям конструкции. Некоторые эле­менты радиоаппаратуры, в частности электролитические конденса­торы, вообще перестают работать при низких температурах. Из-за увеличения вязкости смазки могут произойти заедания между от­дельными подвижными элементами конструкции.

В результате изменения температуры нарушается герметичность в паяных кожухах радиодеталей, в проходных изоляторах, припаян­ных к корпусу.

Понижение давления приводит к падению электрической проч­ности воздуха, что может вызвать перекрытие воздушных зазоров и появление разряда. Изменение атмосферного давления также влияет на величину емкости воздушного конденсатора, вызывая тем самым изменение выходных параметров аппаратуры в целом.

Низкое атмосферное давление может вызвать разрушение за­ливочного состава с потерей электрических качеств диэлектрика и возможностью пробоя его.

Радиоаппаратура, эксплуатируемая в пустынях, в сильной сте­пени подвержена действию пыли, песка и интенсивной солнечной радиации. Пыль, оседая между токопроводящими деталями, при последующем увлажнении может привести к пробоям. Песок обладая абразивным действием, разрушает покрытия, подшипники и другие элементы механизмов и вызывает механическое повреждение их. Интенсивное солнечное облучение способствует окислению или химическому разложению некоторых органических материалов, сопровождающемуся изменением их физических и электрических свойств.

Эксплуатация радиоаппаратуры в тропиках характеризуется действием грибковой плесени и насекомых. Образование и развитие грибков снижает изоляцию пораженного материала, способствует образованию проводящего слоя на поверхности изоляции, вызывает химическое разложение органических материалов и коррозию ме­таллов, что в конечном счете приводит к порче и выходу из строя аппаратуры, не защищенной от этих воздействий.

Большой вред причиняют насекомые; например, красные му­равьи поедают изоляцию кабелей, проводов и другие подобные материалы. Белые муравьи, или термиты, приводят в негодность изоляционные лаки, ткань, дерево, кожу и даже мягкие металлы.

Эксплуатация радиоаппаратуры в морских условиях сопровож­дается осаждением солей, растворенных в морской воде. В условиях повышенной влажности они вызывают интенсивную коррозию метал­лических деталей.

В процессе эксплуатации и транспортировки на радиоаппаратуру могут действовать значительные динамические нагрузки. В зависи­мости от конкретных условий эксплуатации и транспортировки радиоаппаратура может испытывать как кратковременные, так и длительные нагрузки, вызываемые ударами, вибрацией, тряской, качкой и т. д.

Механические нагрузки, испытываемые радиоаппаратурой в раз­личных условиях, могут иметь сложный комплексный характер при различном их сочетании. Так, например, стационарная аппаратура подвергается кратковременным ударным нагрузкам и тряске только при упаковке и транспортировании. Для переносной аппаратуры не исключены случаи свободного падения ее с некоторой высоты. Радиоаппаратура, устанавливаемая на автомобилях, железнодо­рожном транспорте и других средствах наземного сообщения, испы­тывает вибрационные и ударные перегрузки во время работы.

Корабельная аппаратура, помимо вибрационных и ударных воздействий, воспринимает перегрузки от качки. Наибольший угол отклонения от вертикали корабельной аппаратуры при качке до­стигает 45°.

Авиационная аппаратура подвержена длительному воздействию вибрации во время полета и значительным ударам при взлете, по­садке и рулежке самолета. Кроме того, авиационная радиоаппарату­ра испытывает однонаправленное линейное ускорение при эволюциях самолета.

Вибрация, испытываемая радиоаппаратурой, имеет обычно сложный, отличный от синусоидального, характер.

Следует иметь в виду, что разрушают или изнашивают конструк­цию не длительно действующие малые нагрузки, а большие, хотя и действующие кратковременно. Поэтому наиболее опасным случаем, во время вибрации является совпадение собственной частоты отдельных частей аппаратуры с колебаниями источника вибрации. При этом наступает резонанс и амплитуда колебаний может вызвать разрушения.

Механические воздействия могут привести в лучшем случае к не­желательным искажениям или в конечном счете разрушению ап­паратуры. Очевидно, создание абсолютно устойчивых деталей и узлов при ударной и вибрационной нагрузках почти невозможно. Поэтому в конструкцию радиоаппаратуры вводятся специальные устройства для смягчения динамических нагрузок или изменения их характера, например всевозможные амортизаторы, преобразующие ударные нагрузки в вибрационные с синусоидальными затухающими колебаниями.

По результатам испытаний РЭС составляются протоколы испытаний, подтверждающие их качество и результаты этих испытаний действуют в течении определенного времени и распространяются на все изделия, изготовленные в этот период. По ис-течении действия этого протокола необходимо вновь сформировать партию изделий для проведения очередных испытаний.

В случае появления отказов при проведении испытаний, этот вид испытаний переводится в категорию приемо-сдаточных, до тех пор, пока отказы по данному виду испытаний не прекратятся. Но, этому должны предшествовать план мероприятий по устранению этого недостатка.

Кроме периодических испытаний РЭС существуют т.н. «разовые» испытания, которые проводятся один раз, при разработке прибора на стадии ОКР. К ним можно отнести испытания на воздействие ионизирующего излучения и тому подобные испытания.

Дата добавления: 2015-07-20