прапктика. Практическая работа 3. Исследование методов и средств испытаний рэс и ее элементов на воздействие тепла и холода
 Скачать 1.37 Mb.
|
|
Практическая работа №3 ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ИСПЫТАНИЙ РЭС И ЕЕ ЭЛЕМЕНТОВ НА ВОЗДЕЙСТВИЕ ТЕПЛА И ХОЛОДАЦель работы Изучить методы проведения испытаний РЭС на воздействие тепла и холода. Ознакомиться с принципом действия и устройством испытательного оборудования и контрольно-измерительной аппаратуры, применяемых при испытании. Общие сведения об испытаниях на воздействие тепла и холодаВ процессе эксплуатации и хранения РЭС подвергается воздействию окружающей среды. Температурные воздействия являются одним из основных климатических факторов, обуславливающих нестабильность и деградацию параметров РЭС. Существенное влияние температуры на стабильность параметров РЭС обусловлено температурной зависимостью электрофизических параметров материалов. Определенную опасность для РЭС представляют резкие колебания температуры окружающей среды вследствие наличия в конструкции сопряженных материалов с различными температурными коэффициентами линейного расширения (ТКЛР). Температурным испытаниям РЭС подвергается на стадиях ее разработки (ОКР), при освоении изделий в серийном производстве, а также в самом серийном производстве для отбраковки потенциально ненадежных изделий (технологические испытания) и контроля стабильности производства (периодические). Периодичность проведения испытаний зависит от индивидуальных свойств изделий, вида производства и объема их выпуска за контролируемый период и, как правило, указывается в ТУ на изделие. Например, при серийном производстве ИС, электрорадиоэлементов и функциональных узлов, периодичность испытаний составляет 1-3 месяца, для вновь внедряемых в производство радиоизмерительных приборов – 1-2 года, а при серийном их производстве периодичность может определяться 3-5 годами. Температурные экстремумы аппаратуры определяются как климатическими, так и внутренними источниками тепла, поэтому при испытаниях необходимо учитывать суммарный эффект от воздействия всех источников тепла. Режимы и условия испытаний устанавливаются программой испытаний (ПИ) и методикой испытаний (МИ) в зависимости от степени жесткости, которая, в свою очередь, оговаривается в ТУ и стандартах на изделие. Виды и значения климатических факторов внешней среды и их взаимосвязь со степенями жесткости приведены в таблице 1.1. Таблица 1.1 - Значения воздействующих факторов
Изделия РЭС могут испытываться на теплоустойчивость(холодоустойчивость),теплостойкость(холодостойкость)и на циклическоевоздействиесменытемператур. При испытаниях на стойкостьпроверяется способность изделия противостоять разрушающему воздействию фактора и продолжать нормально функционировать после прекращения его действия. По истечении периода испытаний проверяется внешний вид, механические свойства и измеряются электрические параметры аппаратуры. При проверке внешнего вида обращается внимание на изменение цвета, вид защитных покрытий, состояние сопрягаемых деталей. Если после испытаний указанные выше свойства и параметры удовлетворяют требованиям, установленным в ТУ, ПИ или в МИ, то изделие считается выдержавшим испытание. Отличие испытаний на стойкость от испытаний на устойчивостьзаключается в продолжительности и в том, что при испытаниях на стойкость испытываемые образцы, как правило, находятся в нерабочем состоянии. Величина тепловых нагрузок при испытаниях на стойкость обычно больше, чем при испытаниях на устойчивость. Испытания на устойчивость проводят с целью определения способности изделий РЭС выполнять свои функции, сохранять параметры и внешний вид в пределах норм ТУ в процессе и после воздействия температуры. Различают два метода испытаний на устойчивость: испытание под термическойнагрузкойи испытание подсовмещеннойтермическойиэлектрическойнагрузками. Первому методу испытаний подвергаются нетеплорассеивающие изделия, температура которых в процессе эксплуатации зависит только от температуры окружающей среды; второму – теплорассеивающие изделия, которые в рабочем состоянии нагреваются за счет выделяемой мощности под действием электрической нагрузки. При испытании под совмещенной нагрузкой изделия помещают в камеру и испытывают при нормальной или максимально допустимой электрической нагрузке, соответствующей верхнему значению температуры внешней среды, устанавливаемой в зависимости от степени жесткости испытаний. В отечественной практике время испытания на теплоустойчивость определяется временем, необходимым для достижения испытываемым изделием теплового равновесия и временем измерения электрических параметров. В зарубежной практике степень жесткости определяется не только температурой испытаний, но и временем выдержки при заданной температуре и выбирается из ряда 2, 16, 72, 96 ч. Возможны два способа проведения испытания теплорассеивающих изделий. При первом способе достижение заданного температурного режима изделий определяют контролем температуры воздуха в камере, которая устанавливается равной верхнему значению температуры окружающей среды, указанной в ТУ. При втором способе достижение заданного температурного режима изделий определяют контролем температуры участка изделия, который имеет наибольшую температуру или является наиболее критичным для работоспособности изделия. Испытание первым способом возможно, когда объем камеры достаточно велик, чтобы имитировать условия свободного обмена воздуха в камере, и отсутствует принудительная циркуляция воздуха или ее охлаждающим действием можно пренебречь, а также в случае, когда температура перегрева участка изделия, определенная в нормальных климатических условиях (вне камеры), не превышает 25оС и разность заданной температуры воздуха в камере при испытании и температуры в нормальных климатических условий не превышает 35оС. В остальных случаях испытание теплорассеивающих изделий следует проводить вторым способом. Измерение параметров испытываемых изделий проводят после достижения теплового равновесия без извлечения изделия из камеры. Если измерение параметров без извлечения изделия из камеры технически невозможно, то допускается изъятие изделий из камеры для измерения, однако время измерения параметров не должно превышать 3 мин, если другое время специально не оговорено в ТУ. Испытание на циклическое воздействие смены температур проводят для определения способности изделий выдерживать изменение температуры внешней среды и сохранять свои параметры после этого воздействия. Общее количество циклов устанавливается равным трем, если другое количество специально не оговорено в ТУ на изделие. Каждый цикл состоит из двух этапов. Сначала изделие помещают в камеру холода, а затем в камеру тепла, температуры в которых устанавливаются заранее в зависимости от степени жесткости испытаний. При заданных температурах изделие выдерживают в течение времени, необходимого для достижения теплового равновесия. Время переноса изделий из камеры тепла в камеру холода или обратно не должно превышать пяти минут. При этом рекомендуется, чтобы время достижения заданного режима в камерах после загрузки изделия также не превышало этого предела. Во время испытания электрическая нагрузка на изделие не подается, а электрические параметры измеряют до и после испытаний, предварительно выдержав изделие в нормальных климатических условиях. Термоциклирование является одним из самых жестких видов климатических испытаний и позволяет выявить скрытые конструктивные дефекты и нарушения технологии, допущенные при изготовлении РЭС. Испытание на воздействие повышенной (пониженной) температуры среды проводят одним из следующих методов: метод 201-1 – испытание в камере без электрической нагрузки; метод 201-2 – испытание в камере под электрической нагрузкой тепловыделяющих изделий; метод 201-3 – испытание тепловыделяющих изделий под электрической нагрузкой вне камеры; метод 202-1 – испытание изделий на воздействие повышенной предельной температуры среды; метод 203-1 – испытание изделий на воздействие пониженной рабочей температуры среды; метод 204-1 – испытание изделий на воздействие пониженной предельной температуры среды; метод 205 – испытание изделий на циклическое воздействие смен температур. Конкретный метод устанавливают в зависимости от назначения, условий эксплуатации, конструктивных особенностей РЭС и указывают в стандартах и ТУ на изделие или в ПИ. Испытательное оборудованиеДля проведения испытаний на воздействие температурных нагрузок применяют камеры тепла, холода или комбинированные камеры: термовлагокамеры, термобарокамеры, камеры тепла и холода, камеры термоциклирования. В испытательных камерах необходимый тепловой режим и равномерность температуры по объему камеры обеспечивается размещением нагревательных элементов на дне, в стенках и двери камеры или подачей нагретого воздуха (теплоносителя) внутрь металлической рубашки, окружающей полезный объем. Получение низких температур может достигаться двумя способами: непосредственным охлаждением с помощью охлаждающего агента (жидкого азота двуокиси углерода, аммиака), а также косвенным охлаждением с помощью компрессорной установки. Косвенный способ охлаждения основан на свойстве жидкости при испарении поглощать тепло из окружающей среды. Техническая реализация данного способа основана на применении компрессионной испарительной системы, в одной части которой газообразный хладоагент (фреон) сжимается до давления, обеспечивающего конденсацию, а в другой части быстро расширяется. Охлаждающий агент в установке используется продолжительное время, так как он циркулирует в замкнутой системе. Температурный режим в испытательных камерах поддерживается автоматически включением или отключением части нагревательных элементов или холодильной установки. Для измерения и автоматического регулирования температуры применяют контактные ртутные термометры, электронные мосты, потенциометры, программные устройства, при этом термочувствительными датчиками являются термопары или терморезисторы. Размещение датчиков контроля температуры при испытании терморассеивающих изделий должно учитывать возможность исключения взаимного влияния изделий друг на друга с тем, чтобы при установлении температурного режима выходные измерительные приборы показывали истинную температуру. Внешний вид камер и их схематическое изображение, поясняющее принцип работы, показаны на рисунках 1.1, 1.2, 1.3.  Рисунок 1.1 – Камера тепла КТ-0,05-315М 1 - заслонка; 2 - дверь; 3 - окно; 4 - полезный объем; 5 - воздухопровод; 6 - нагреватель; 7 – вентилятор; РТ – регулятор температуры; БТ – блок управления; СБ – силовой блок; АО – блок аварийного отключения.   Рисунок 1.2 – Камера тепла и холода КТX-0,4-65/155 1 – дверь; 2 – полезный объем; 3 – нагреватель; 4,6 – испарители; 5 – вентилятор; 7 – терморегулирующий вентиль; 8 – соленоидный клапан; 9,20 – фильтры; 10,14,26 – теплообменники; 11,23 – вентили; 12 – конденсатор теплотехнический; 13,22 – компрессоры; 15 – конденсатор-испаритель; 16,25 – термовентили; 17,19,21,24 – соленоидные вентили; 18 – дюза; 27 – емкость. ЗТ – задатчик температуры; РТ – регулятор температуры; УУ – устройство управления; ТР – тиристорный регулятор; ПУ – пусковое устройство; УМ – уравновешенный мост. Рисунок 1.3 – Схема оборудования для испытания на циклическое воздействие температур: 1 – камера тепла; 2 – датчики температуры; 3 – электронагреватель; 4 – регулятор температуры камеры тепла; 5 – осевой вентилятор; 6 – регулятор температуры камеры холода; 7 – компрессор верхней ступени холодильного агрегата; 8 – регулирующий вентиль; 9 – компрессор нижней ступени холодильного агрегата; 10 – КВСХО(7) ; 11 – теплообменник; 12 – регулирующий вентиль; 13 – испаритель холодильного агрегата; 14 – устройство перемещения изделия из камеры в камеру; 15 – изделие; 16 – камера холода; 17 – дверь; 18 – уплотнение. ЗаданиеИзучить виды и методы проведения испытаний, способы установки, измерения и поддержания температурных режимов при испытании на воздействие тепла (холода). Подготовить ответы на контрольные вопросы. Ознакомиться с назначением, устройством, принципом работы и основными техническими характеристиками испытательного оборудования. Содержание отчетаКраткие сведения о видах и методах испытаний на температурные воздействия и применяемом на кафедре испытательном оборудовании и контрольно-измерительной аппаратуре. Структурная схема измерений, эскиз испытательной установки, поясняющей принцип действия. Контрольные вопросыКакое влияние оказывает тепло (холод) на ЭРЭ, конструктивные элементы и РЭС в целом? Как классифицируются испытания на температурные воздействия? Какие различия в проведении испытаний тепловыделяющих и не тепловыделяющих изделий? Как устроены испытательные камеры тепла (холода)? Какими способами нагревается (охлаждается) испытательная среда? Их достоинства и недостатки. Чем отличается испытание на теплоустойчивость от испытаний на теплостойкость? Как измеряется и регулируется температура в испытательных камерах? | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||