47913

Призначення випробувань, впливаючі фактори при експлуатації РЕМА і ЕОЗ

Конспект

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Призначення випробувань впливаючі фактори при експлуатації РЕМА і ЕОЗ. Слід виділити три групи завдань вирішуваних проведенням випробувань: здобуття емпіричних даних необхідних для проектування апаратури; встановлення відповідності виробу проектним вимогам; визначення граничного стану ЕА. Цілі випробувань не постійні: вони міняються на різних етапах проектування і виготовлення апаратури. Перерахуємо основні цілі випробувань ЕА : Експериментальне підтвердження теоретичних розрахунків прийнятих допущень і гіпотез заданих показників якості...

Украинкский

2013-12-13

1.59 MB

9 чел.

PAGE  55


Діючі фактори

Об’єктивні

уб’єктивні

Прямі

Непрямі

Експлуатаційні

Схемо-конструкторсько-технологічні

Виробничі

Впливи на ЕА

Зовнішні

Внутрішні

Природні умови

Умови використання ЕА на об’єкті

Кліматичні

Механічні

Біологічні

Космічні

Лекція 1.

Призначення випробувань, впливаючі фактори при експлуатації РЕМА і ЕОЗ.

1.1. ВИПРОБУВАННЯ ЯК ЗАСІБ ПІДВИЩЕННЯ ЯКОСТІ ВИРОБУ

 

Якість радіоелектронної і електронної апаратури (ЕА) складається з цілої системи показників (критеріїв якості). До них відносяться: електричні параметри апаратури, габаритні розміри, маса, вартість, надійність і ін. Вони, у свою чергу, визначаються сукупністю, конструктивних, технологічних і експлуатаційних чинників схемотехніка. Під якістю розуміється міра досконалості виробів ЕА, що оцінюється відповідністю вимог споживача і можливостям виробництва.

Якість ЕА, що виготовляється в конкретному виробництві, в основному визначається досконалістю її конструкції і загальним рівнем (точністю, пошкодженості) технологічного процесу її виготовлення. Основне завдання розробників (конструкторів, технологів) і виготівників — забезпечити необхідні показники якості і надійності апаратури в умовах, близьких до умов експлуатації. Для вирішення цього завдання фахівцям потрібна інформація, що розроблені конструкція, технологія, встановлені правила і режими експлуатації і створені умови виробництва забезпечують вимоги за якістю і надійності.

Таку інформацію отримують за результатами експлуатації виробів. Але не всі параметри апаратури, необхідна для оцінки її якості, вимірюється в умовах експлуатації. Не можна також отримати повні відомості про якість виробів, що знаходяться на етапі розробки. Іншим джерелом визначення показників якості є теоретичні розрахунки. Проте розрахункові оцінки показників якості і надійності потребують експериментального підтвердження, оскільки вихідні дані і моделі є наближеними. Тому істотну долю інформації про якість ЕА отримують проводячи контроль і випробування виробів на всіх етапах їх «життєвого» циклу — при проектуванні, виробництві, експлуатації.

Розрізняють технічний контроль і контроль якості продукції. Технічний контроль — це перевірка відповідності об'єкту встановленим технічним вимогам. Контроль якості продукції — це контроль кількісних і (або) якісних характеристик властивостей продукції.

Об'єктом технічного контролю може бути продукція або технологічний процес. На стадії розробки виробу технічний контроль полягає у перевірці відповідності дослідного зразка технічному завданню, а розробленій на нього технічній документації — правилам оформлення. Розрізняють виробничий і експлуатаційний контроль. Контроль, здійснюваний на етапі виробництва, є виробничим. Контроль, здійснюваний на етапі експлуатації виробів, є експлуатаційним.

Виробничий контроль охоплює якість, комплектність, упаковку, маркіровку виробу, що виготовляється, і кількість продукції, що пред'являється, стан виробничих процесів. Об'єктами експлуатаційного контролю є експлуатована ЕА і процес експлуатації.

Під випробуваннями розуміють експериментальне визначення кількісних і (або) якісних характеристик властивостей об'єкту: як результату дій на нього, при його функціонуванні, при моделюванні об'єкту і (або) дій. Слід виділити три групи завдань, вирішуваних проведенням випробувань: здобуття емпіричних даних, необхідних для проектування апаратури; встановлення відповідності виробу проектним вимогам; визначення граничного стану ЕА. Цілі випробувань не постійні: вони міняються на різних етапах проектування і виготовлення апаратури.

Перерахуємо основні цілі випробувань ЕА :

  1.  Експериментальне підтвердження теоретичних розрахунків, прийнятих допущень і гіпотез, заданих показників якості розробленої апаратури, що працює в умовах, близьких до експлуатаційних, а також здобуття оцінок резервів підвищення показників якості конструктивно-технологічного варіанту виробу і запасів якості (надійності) розробленого варіанту виробу.
  2.  Контроль умов виробництва, дотримання виконавцями вимог технічної документації
  3.  Усунення дефектів взаємодії різних виробів у складі системи.

Проведення випробувань повинне виявляти:

  •  недоліки конструкції і технології виготовлення апаратура, яка не дозволить їй виконати цільову функцію в умовах експлуатації;
    •   відхилення від конструкції або технології, допущені виробництвом;
    •  приховані випадкові дефекти матеріалів, елементів конструкції, непіддатливі виявленню при існуючих методах технічного контролю;
    •  резерви підвищення якості і надійності конструктивно-технологічного варіанту виробу, що розробляється.

В результаті контролю і випробувань виробу накопичується інформація, яка після її обробки, систематизації і узагальнення використовується для організації керуючих дій. Механізм управління пояснюється рис. 1.5.

Рис. 1.4  Схема забезпечення контролю і управління якістю

На виході керованого процесу (проектування або виробництва) виробляють контроль і (або) випробування виробу. Отримані результати порівнюють з нормами технічної документації (технічне завдання на стадії проектування; конструкторська документація на стадії виробництва). За наявності відхилень після відповідного аналізу інформації подаються дії, що управляють, на вхід керованого процесу.

1.2. КЛАСИФІКАЦІЯ ВПЛИВАЮЧИХ ЧИННИКІВ

Всі процеси, що відбуваються в частинах, складових апаратури, по характеру впливу на ЕА можна розділити на оборотних і необоротних. Процеси є оборотними, якщо при відновленні умов, що впливають на ЕА, її параметрів набувають первинні значення. Якщо властивості ЕА не відновлюються при повному відтворенні умов, то у фізичній структурі компонентів ЕА протікають помітні необоротні процеси. У реальних умовах в ЕА відбуваються як оборотні, так і необоротні процеси. Електрична схема, конструкція і технологія виготовлення ЕА повинні забезпечувати таке протікання процесів, при якому зміна її властивостей в певних умовах протягом необхідного часу напрацювання не повинна приводити ні до тимчасової, ні до постійної втрати працездатності ЕА.

Всі впливаючі чинники класифікуються по характеру їх походження на дві великі групи: об'єктивні і суб'єктивні (рис. 1.6). До об'єктивних відносяться чинники, що характеризують дію зовнішніх умов, тобто умов, в яких здійснюються зберігання, транспортування і експлуатація ЕА. Суб'єктивні чинники обумовлені дією людини на етапах проектування, виробництва і експлуатації ЕА.

Розрізняють прямі і непрямі об'єктивні чинники. До прямих відносяться чинники, що характеризують дії природних (природних умов (кліматичних, біологічних, космічних); до непрямих відносяться чинники, що характеризують умови вживання ЕА у складі об'єкту або системи (механічні і теплові дії, дії проникаючої радіації, характеристики електризації і т. д.). Умови на об'єкті характеризуються чинниками пов'язаними з процесами: функціонування об'єкту (вібрація);        зміни природних умов залежно від руху об'єкту або знаходження його  різних зонах.

Теплові дії виявляються як високі або низькі. Температури, що постійно діють, і як плавні або різкі тимчасові зміни температури (швидкості зміни температури).

Швидка зміна температури можлива також при включенні і виключенні теплових джерел об'єкту або електричних навантажень самої апаратури, при русі об'єкту через теплові зони або зони ІЧ- променів і так далі .

Дія проникаючої радіації можлива при використанні ЕА в зонах, заряджених радіоактивними речовинами. Дії даних радіоактивних випромінювань приводять до необоротних змін структури і складу речовин компонентів ЕА. В результаті змінюються їх фізико-механічні і електромагнітні властивості, що зрештою обумовлює втрату працездатності ЕА. До більшою мірою вказаних змін схильні органічні матеріали. Стійкішими є неорганічні матеріали: кварц, слюда, скло, кераміка. Радіація сильно впливає на властивості напівпровідників основних матеріалів для ІС. Потужність дози у- проміння

Суб'єктивні чинники [9] підрозділяють на схемно-конструкторсько-технологічні, виробничі і експлуатаційні (рис. 1.6). Цим розділенням підкреслюється розподіл суб'єктивних чинників по етапах повного циклу створення і застосовування ЕА (проектування, виробництво, експлуатація). Результатом дії суб'єктивних чинників є помилки проектування, виробництва і експлуатації, що приводять при дії об'єктивних чинників до часткової або повної втрати властивостей ЕА. . До помилок проектування відносяться: недоліки електричних схем, конструктивно-технологічних рішень, неправильний облік можливостей операторів, обслуговуючих спроектовану ЕА.

Рис. 1.6  Класифікація діючих факторів

Помилки виробництва — це дефекти механічної збірки, помилки електричного монтажу і налаштування апаратури, зниження якості вживаних деталей і матеріалів.

Якщо значення впливаючих чинників перевищують гранично допустимі (високий рівень дії), то в компонентах ЕА і матеріалах конструкції протікатимуть помітні необоротні процеси. Дія таких процесів зрештою приводить до старіння і зносу як окремих компонентів ЕА, так і деталей її конструкції [8].

Під старінням розуміють природний процес необоротної зміни властивостей фізичної структури виробів, складових ЕА, в процесі її зберігання, перевезення і експлуатації.

Знос — це особливий вигляд руйнування елементів компонента ЕА унаслідок їх механічного тертя один об одного або унаслідок дії електричного струму. Наприклад, порушення контакту з'єднувача або обрив металізації в БІС.

1.3. УМОВИ ЕКСПЛУАТАЦІЇ

Різноманіття цільових призначень ЕА визначає широту умов її вживання. Електронна апаратура використовується на суші, в морях і океанах, в космосі і під землею. Вона ставиться на всілякі об'єкти: кораблі, засоби пересування, космічні апарати, і так далі . Вказані умови вживання апаратури характеризуються широким набором чинників, що впливають на її працездатність, і повинні враховуватись при проектуванні та виготовленні ЕА у виробництві.

Стабільність (безперебійність) функціонування ЕА пов'язана із стійкістю складових її компонентів (елементів) до дій різного роду навантажень, і в першу чергу електричних і механічних. Величина вказаних навантажень визначає терміни напрацювання виробів.

Умови існування ЕА можна підрозділити на умови зберігання, транспортування її до місця вживання і умови експлуатації.

Всі види дій на ЕА можна класифікувати по джерелу їх виникнення на зовнішніх і внутрішніх (рис. 1.7). Зовнішні дії не пов'язані з режимами експлуатації ЕА. Вони визначаються умовами зберігання, транспортування і експлуатації ЕА. Внутрішні дії, обумовлені режимами експлуатації апаратури, електричними навантаженнями, що характеризуються, на елементи і ланцюги, що формують і перетворюють електричний сигнал; механічними навантаженнями на елементи конструкції і елементи електромеханічного і механоелектричного перетворень сигналу. Під умовами експлуатації ЕА розуміють сукупність зовнішніх і внутрішніх дій, що роблять вплив на її працездатність.

Зовнішні дії по первинних причинах їх виникнення розділяють на дії природних умов і на дії умов вживання ЕА на об'єкті (у системі). Під природними умовами розуміють комплекс кліматичних, механічних, біологічних і космічних дій, обумовлених поляганням довкілля в місці знаходження ЕА .

Рис. 1.7 Види дій на ЕА

Під умовами вживання ЕА на об'єкті (у системі) розуміють дії на ЕА, пов'язані з функціонуванням об'єкту, у складі якого знаходиться ЕА. Це можуть бути механічні дії, дії теплом, тиском, електричними і магнітними полями, радіаційними потоками часток штучної природи.

Внутрішні дії на ЕА виявляються через електричні і механічні навантаження, обумовлену функціонуванням апаратуру. Електричні навантаження обумовлені необхідністю: формування і перетворення електричного сигналу в ланцюгах ЕА; подачі живлячої напруги, що забезпечує нормальну роботу компонентів і електрорадіоелементів (ЕРЕ) ЕА. Механічні навантаження пов'язані з використанням в ЕА пружинних перемикачів, пьезоперетворювачів, контактних з'єднань.

За умовами експлуатації ЕА підрозділяють на наземну, корабельну і літакову. До літакової ЕА відноситься також і космічна ''[13].

Наземна апаратура згідно ГОСТ 16019-78 ділиться на:

  •  стаціонарну, працюючу в наземних і підземних опалювальних і вентильованих приміщеннях;
  •  стаціонарну, працюючу на відкритому повітрі і в неопалювальних приміщеннях або укриттях;
  •  що перевозиться в кузовах і кабінах автомобілів різного призначення і працює на ходу;
  •  що перевозиться на річкових судах з установкою у внутрішніх приміщеннях і що працюють на ходу;
  •  що перевозиться в рухливому залізничному транспорті і працює на ходу;
  •  ношену і портативну, призначену для тривалого перенесення людьми на відкритому повітрі або в неопалювальних приміщеннях,
  •  працюючу і не працюючу на ходу.

Корабельна апаратура підрозділяється по об'єкту її розміщення.

Літакова (бортова) апаратура підрозділяється за умовами її розміщення.

Дії зовнішніх умов на наземну, корабельну і літакові ЕА різні. Граничні значення параметрів зовнішніх умов для кожного виду ЕА встановлені в ГОСТ 16019—78 і ГОСТ 22579—77. Ці значення в кожному випадку вказуються в ТУ на ЕА, що розробляється. Узагальнені параметри зовнішніх дій і межі їх змін для вищеописаних груп ЕА приведені в таблиці. 1.1 .Ці норми служать критерієм для перевірки конструкції апаратури. Конструктивні особливості ЕА кожною з даних груп забезпечують її стійкість до зовнішніх дій в межах вказаних норм.

Таблиця 1.1. Узагальнені параметри зовнішніх взаємодій на ЕА 

Зовнішній вплив

Межі змін впливаючого параметра на обладнання

наземне

корабельне

літакове

Вібрація:

  •  частота, Гц
  •  прискорення, g

10 – 70

1 – 4

0 – 120

1,5 – 2

5 –2000

до 20

Ударні струси:

  •  прискорення, g
  •  тривалість, мс

10 – 15

5 –10

15

5 – 10

6 – 12

до 15

Одиничні зіткнення:

  •  прискорення, g
  •  тривалість, мс

50 – 1000

0,5 – 10

до 1000

0,5 – 2

 

Максимальна температура:

  •  робоча, К
  •  гранична, К

323

333

303 – 333

338

333 – 473

353 – 523

Мінімальна температура:

  •  робоча, К
  •  гранична, К

233

223

233

223

213

213ё

Відносна вологість:

  •  насиченість, %
  •  температура, К

80 – 93

213

98 – 100

308 – 323

93 – 100

320 – 330

Акустичний шум:

  •  рівень, дБ
  •  частота, Гц

85 – 125

50 –1000

75 – 140

50 – 1000

130 – 150

50 – 1000

Атмосферний тиск:

  •  максимальний, Па
  •  мінімальний, Па

10,6·104

5,7·104

10,6·104

8,8·104

10,6·104

0,2·104

Лінійне прискорення:

  •  сповільнення, g
  •  відцентрове, g

2 – 4

2 – 5

4 – 6

4 – 10

Вітрове навантаження:

  •  робоче, м/с
  •  граничне, м/с

до 50

до 70

до 50

до 70


Зовнішні впливи.

1.4 КЛІМАТИЧНІ ДІЇ

Кліматичні умови експлуатації ЕА є сукупністю природних і штучних кліматичних дій. Природні кліматичні дії на ЕА обумовлюються погодними умовами, що включають температуру, вологість, вітер, атмосферний тиск і ін. Штучні кліматичні дії створюються унаслідок функціонування ЕА і розташованих поряд з нею технічних об'єктів.

У міжнародній технічній кліматології, класифікації макрокліматичних умов, що займається питаннями, з точки зору їх впливу на технічні вироби, приведена класифікація клімату Землі. У основу цієї класифікації покладені усереднені за багато років значення екстремальної (максимальною і мінімальною) температури в році, максимальній абсолютній вологості повітря, а також максимальної температури, що поєднується з відносною вологістю повітря, що рівною або перевищує 95%. У таблиці. 2.1 приведені групи клімату, що визначають категорію вживання комплектуючих виробів (або скорочено виробів) ЕА згідно даної класифікації, а також дана узагальнена характеристика природних кліматичних умов вживання виробів (на відкритому повітрі) в зонах, що відносяться до даних груп клімату.

Таблиця 2.1. Групи клімату та узагальнена характеристика природних умов застосування виробів (на відкритому повітрі)  

Кліматична група

Значення (усереднене за багато років)

Сфера застосування

мінімальної температури, оС

мінімальної температури, оС

максимальної температури, яка поєднується з відносною вологістю, що дорівнює чи перевищує 95%, оС

максимальної абсолютної вологості, г·см-3

максимальної зміни температури повітря протягом 8год., оС

максимальної інтегральної густини потоку сонячної радіації, Вт·м2

максимальної інтенсивності дощу, мм·хв-1

Теплий помірний

- 20

35

25

22

40

1125

3

Обмежена

Холодний помірний, теплий помірний, теплий сухий

-33

40

27

24

40

1125

3

Загальна

Всі типи клімату Землі за винятком екстремального холодного та екстремально теплого

-50

40

33

36

40

1125

5

Універсальна в будь-якій точці земної кулі

Всі типи клімату Землі

-65

55

33

36

40

1125

5


Основними причинами зміни температури є широта місця, міра континентальності і топографічні умови. Вплив перших двох причин приводить до плавної і послідовної зміни температури. Топографічні умови (висота над рівнем морить і форма рельєфу) порушують цей плавний хід.

1.5   БІОЛОГІЧНІ УМОВИ

При виробництві, зберіганні, транспортуванні і експлуатації ЕА піддається дії біологічних чинників. Відповідно до ГОСТ 9.102—78 біологічний чинник (біочинник) — це організми або їх колонії, що викликають порушення справного або працездатного стану об'єкту. Біологічні умови, в яких знаходиться апаратура, її компоненти і елементи, визначаються сукупністю впливаючих біологічних чинників. Подія, що полягає у виході якого-небудь параметра ЕА під дією фактору за межі, вказані в нормативно-технічній документації, називають біологічним пошкодженням (біопошкодженням).

Переважна більшість мікропошкоджень ЕА обумовлена дією мікроорганізмів і плісневих грибів. Мікроорганізмом називають будь-який організм, що має мікроскопічні розміри і невидимий неозброєним оком.

Можливість виникнення біопошкоджень слід враховувати у всіх випадках контакту організмів з ЕА.

Проблема боротьби з біопошкодженнями ЕА включає вирішення наступних взаємозв'язаних завдань:

1) виявлення організмів збудників (або джерел) біопошкоджень і їх співтовариств;

2) дослідження процесів і механізмів біопошкодженні, характеру руйнувань і впливу їх на матеріали;

3) виявлення мікрокліматичних і технологічних зв'язків процесів здобуття матеріалів, виробництва, зберігання і експлуатації виробів ЕА з шкідливою діяльністю організмів;

4) випробування виробів і матеріалів з метою визначення їх стійкості до дії біочинників;

5) розробка методів захисту матеріалів і виробів;

6) розробка екологічних основ і методів біологічного руйнування і переробки відходів виробництва.

В процесі життєдіяльності організму необхідне постійне поступлення  енергії від зовнішніх джерел або середовища, яке він отримує з живленням і диханням. Під час живлення організми взаємодіють один з одним і з довкіллям, беручи участь в кругообігу речовин в біосфері. Основними постачальниками органічних речовин в біосферу є фотосинтезуючі рослини, а основними споживачами є біоредуценти (бактерії і плісневі гриби) і тварини (комахи, птиці, гризуни і т. д.). Біоредуценти руйнують органічні речовини, здійснюючи їх мінералізацію і перетворення на прості речовини.

Аналіз біопошкоджень дозволяє згрупувати їх в чотири види (мал. 2.4): механічні макроруйнування при контакті, погіршення експлуатаційних параметрів, біохімічне руйнування і фізико-хімічна корозія на кордоні матеріал-організм.

Механічні руйнування викликаються в основному макроорганізмами, тобто організмами, що мають розміри, порівнянні з габаритами виробів. Макроруйнування при контакті може статися із-за зіткнення, прогризання і знищення. Прогризання матеріалів виробів гризунами (щурами, зайцями, білками, слепишамі і т. д.), а також комахами (головним чином різними видами термітів і мурашок) виникає у тому випадку, коли виріб перегороджує їм дорогу до корму.

Погіршення експлуатаційних параметрів ЕА викликається біозабрудненням, біозасміченням або біообростанням. Біозабрудненням називають залишки виділень організмів і продуктів їх життєдіяльності, які надалі, змочуючись водою або вбираючи вологу з повітря, змінюють характеристики і параметри виробів.

Біозасмічення ЕА пов'язане з наявністю пор грибів і бактерій, насіння рослин, конідій, частин міцелія грибів, посліду птиць, виділень організмів, відмираючих організмів. Відомі випадки споруди комахами (бджолами, мурашками і ін.) житла в розрядниках високочастотних трактів станцій радіолокацій.

Біохімічне руйнування є найширше розповсюдженим виглядом біопошкоджень, але в той же час і що найважче піддається вивченню, оскільки викликається в основному мікроорганізмами і плісневими грибами. Цей вигляд руйнування розділяють на два підвиди: біологічний вжиток в процесі живлення і хімічна дія речовин, що виділяються в процесі живлення. Біологічний вжиток пов'язаний з попереднім хімічним руйнуванням ферментом вихідного матеріалу інколи лише одного компонента, зазвичай низькомолекулярного з'єднання, наприклад пластифікатора, стабілізатора і так далі .Таке руйнування відкриває дорога фізико-хімічної корозії, приводить до погіршення термодинамічних властивостей матеріалу і його механічного руйнування під дією експлуатаційних навантажень. Хімічна дія продуктів обміну речовин зводиться до агресивної дії на матеріали органічних кислот.

Фізико-хімічна корозія на кордоні матеріал — організм викликається дією аміно- і органічних кислот, а також продуктів гідролізу. У основі цього біопошкодження лежать електрохімічні процеси корозії металів.

Мікроорганізми і плісневі гриби. Необхідно враховувати хорошу пристосовність мікроорганізмів до змін параметрів довкілля, вплив на їх зростання температури, вологості, тиску, кислотності і інших чинників. Найбільш сильний вплив на зростання організмів надає температура.

По відношенню до використання повітря для вироблення клітинної енергії розрізняють аеробні (основними є окислювальні реакції, в яких акцептор водню — кисень) і анаеробні (без вільного кисню) умови життя і розвитку організмів.

Бактерії — найчисленніша і поширеніша група мікроорганізмів, що мають одноклітинну будову. Більшість видів бактерій існують за рахунок мертвих органічних залишків.

Однією з особливостей мікроорганізмів є їх здібність до спороутворення. Спори у бактерій утворюються за несприятливих умов існування (недоліку живильних речовин, висушуванні, зміні рН середовища і т. д.).

Плісневі гриби відрізняються від бактерій складнішою будовою і досконалішим способом розмноження спорами. Клітки грибів (гіфи) утворюють переплетення і галуження, звані міцелієм.

Гриби здатні виробляти клітинну енергію лише за рахунок енергії хімічних реакцій. Міцелій і спори грибів утворюють добре забарвлені колонії, помітні неозброєним оком.

Мікроорганізми володіють багатим ферментативним апаратом. Вони здатні залежно від умов синтезувати потрібний фермент або використовувати ферменти іншого організму за відсутності потрібного власного. Пошкоджуючи діяльність мікроорганізмів в основному пов'язана з виділенням екзоферментів і продуктів метаболізму: аміно- і органічних кислот [14].

Дія мікроорганізмів на матеріали і вироби ЕЛ. Найбільш агресивними метаболітами мікроорганізмів є органічні кислоти (відомо близько 30 органічних кислот, що синтезують плісневими грибами), окислювально-відновні і гідролітичні екзоферменти. Завдяки мікроскопічним розмірам гіфи і спори проникають в поглиблення і тріщини матеріалу, викликаючи зміни маси, водопоглинання і міри гідрофобності. Обростання мікроорганізмами залежить від хімічного складу і будови матеріалу, мікрофлори довкілля, наявність забруднень (органічних і неорганічних) в повітрі, кліматичних умов і вибірковості дії співтовариств організмів.

Поверхнева дія плісневих грибів за рахунок конденсування вологи і підвищення температури приводить до коротких замикань між струмоведучими частинами плат. Органічні кислоти і інші метаболіти володіють високою провідністю. В результаті знижуються питомі об'ємний і поверхневий опори, збільшується tg δ, зменшуються межі механічної міцності матеріалів на розтягування і вигин. Обростання сплавів свинцю, алюмінію і сталі веде до інтенсивного розчинення зерен металів.

Оптичні вироби із скла піддаються руйнуванню плісневими грибами із-за розчинення продуктами метаболітів. На абсолютно чистій поверхні скла зростання грибів не спостерігається, проте у виробництві неможливо досягти високої чистоти. Зростання плісневих грибів краще йде на нейтральних стеклах (наприклад, кварцевому) і гірше на склі з лужною реакцією. Навіть помірне зростання мікроорганізмів представляє серйозну проблему, оскільки знижує контрастність зображення, створює небажане розсіювання світла.

Найбільший вплив роблять мікроорганізми на органічні субстрати, оскільки використовують їх як джерела вуглецю. Це можуть бути пластмаси, фарби, сліди мастила, залишки флюсів, розчинників, поту рук, адсорбовані органічні частки з повітря цеху або складу. Відзначимо, що в повітрі виробничих приміщень число колон мікроорганізмів в 5 разів менше, ніж при зберіганні на відкритому повітрі, і в 3 рази менше, ніж на складах. Сприятливу дію надає аерація повітря виробничих приміщень.

Зростання плісневих грибів на полімерах відбувається в основному за рахунок низькомолекулярних з'єднань: пластифікаторів, стабілізаторів і наповнювачів. Краще протистоять грибам молекули великого розміру і гідрофобної природи. Важкі метали (мідь, нікель, кобальт і т. д.) токсичні для мікроорганізмів. Найшвидше руйнуються фенопласти з органічним наповнювачем.

Останні дослідження виявили вплив мікроорганізмів на ситали. Дослідженнями в електронній промисловості встановлено, що 45% готових ІС містить спори плісневих грибів 19 видів, джерелами яких є руки робітників, технологічні середовища і повітря приміщень. Заростання ІС колоніями «чорної цвілі» дало 40,7% браку. Аналогічні дослідження в радіопромисловості вказали на значну поразку грибками пластмасових деталей. Вживання гарячих операцій на початкових стадіях технічного процесу сильно понижує кількість колоній.

Комахи. Серед комах найбільшою шкідливою діяльністю відрізняються терміти.

Терміти руйнують всілякі, в першу чергу целюлозні (дерево, картон, папір) і м'які синтетичні матеріали і вироби з пенополіуретана, губчастого поліетилену, пінополістиролу, фенопластів з целюлозними наповнювачами, полівінілхлоридних трубок, гуми на основі натурального каучуку, склопластика на основі ЕДМ-2-2, склотканини, просоченої клеєм БФ-2, і так далі Окрім прогризання і знищення в процесі живлення слід враховувати біозасмічення, що викликається термітами, і  біозабрудненими виробами.

Серед інших видів комах найбільш небезпечні міль (ушкоджує натуральні і штучні тканини, нитки, засмічує апаратуру),   жуки-шкіроїди (ушкоджують кабелі і покриття), мурашки (псують вироби, засмічуючи і забруднюючи їх).

Гризуни. Гризуни наносять в основному механічні пошкодження, що викликають обриви, замикання і порушення герметизації.

Найчастіше гризунами ушкоджуються лінії радіофікації, підземні кабелі. Гризуни здатні перекушувати дріт перерізом 0,05—0,1 мм2 і ушкоджувати обплетення кабелів (наприклад, РК 75-7-21, РК 75-4-12).

Апаратура в металевому корпусі без отворів стійка до дії гризунів. З полімерів стійкими до дії гризунів є металлопласти і деякі види органічного скла (СОЛ-10-ЭМ). Такі матеріали, як фторопласти, текстоліту, склотекстоліту, гетінакси, ушкоджуються гризунами на 10—80%. Покриття зазвичай нестійкі до дії гризунів.

Захист виробів і матеріалів від біопошкоджень полягає в розробці і вживанні матеріалів з такими властивостями, які лежать далеко за адаптивними можливостями живих організмів.

1.6 Вплив вакууму на матеріали і компоненти ЕА.

Вплив вакууму прискорює протікання різних фізичних процесів і приводить до ряду специфічних явищ. Глибокий вакуум здібний до поглинання необмеженої кількості газів і пари, яка може виділятися з ЕА.

Вакуум може викликати сублімацію поверхневих шарів матеріалів ЕА. Для матеріалів, що знаходяться в вакуумі, слід підбирати матеріали з низькою швидкістю сублімації Мс.

Втрати поліциклічних полімерних з'єднань відбуваються не лише шляхом сублімації і випару. Головним чином вони відбуваються за рахунок розкладання з'єднань в простіші леткі речовини.

В результаті газовиділення і втрат компонентів при тривалому перебуванні в умовах розрідженого середовища можуть змінюватися властивості, пов'язані з теплофізичними і діелектричними характеристиками матеріалів ЕА (теплопровідність, електрична провідність). Видалення захисних газових і оксидних плівок, а також сублімація поверхневих шарів, що мають товщину, кратну декільком довжинам хвиль випромінювання, мінятимуть шорсткість поверхні і, як наслідок, — їх оптичні характеристики. Спільну дію глибокого вакууму і ультрафіолетового випромінювання викликає ефект «вибілювання», внаслідок чого зростає відбивна здатність поверхні і полегшуються умови охолоджування апаратури.

У вакуумі майже відсутній конвективний теплообмін і теплопровідність середовища, а обмін тепла може відбуватися лише за рахунок випромінювання. Крім того, утруднена передача тепла через дотичні поверхні частин ЕА із-за мікронерівностей поверхні і вакуумних проміжків між ними.

У вакуумі зустрічаються ситуації, при яких поверхні твердих тіл стають вельми чистими (аж до атомно-чистих, коли на 1000 атомів основної речовини доводиться один атом забруднення). Це приводить до посилення адгезії дотичних матеріалів, а за наявності пластичних деформацій, наприклад при терті, можуть виникати явища холодної зварки в точках контакту.

1.7. МЕХАНІЧНІ ДІЇ

Залежно від свого призначення ЕА може піддаватися різним механічним впливам. Основними механічними навантаженнями для ЕА при експлуатації є вібраційні ударні лінійні дії, а також звуковий тиск. Це відноситься як до спеціальних наземних пристроїв і транспортних засобів в яких застосовується ЕА. При цьому слід зазначити, що вимоги по механічних діях на ЕА, що працює в нестаціонарних умовах, наприклад на рухливих об'єктах, постійно посилюються.

Одним з найнебезпечніших видів механічних дій є  вібрація, що часто зустрічається на практиці. У загальному випадку під вібрацією ЕА розуміють коливання самої апаратури або яких-небудь частин її конструкції. Вібрація викликає механічну напругу і деформацію як комплектуючих виробів, так і конструктивних елементів ЕА.

Залежно від характеру коливань ЕА розрізняють детерміновану і випадкову вібрації. Детермінована вібрація може бути гармонійною і періодичною, залежно від фізичної природи її виникнення. Спектр такої вібрації складається з однієї складової (рис. 2.14,6).  Періодична вібрація отримала свою назву тому, що функція, що описує її, міняє свої значення через однакові інтервали часу  в разі гармонійних коливань крива в цих інтервалах має строго синусоїдальну форму, а в разі періодичних — абсолютно довільну (мал. 2.15).

На практиці найбільш поширеною є періодична вібрація.

Випадкова вібрація на відміну від детермінованої не може бути описана точними математичними співвідношеннями. По вигляду такій вібрації (рис. 2.16) неможливо точно передбачити значення її параметрів в найближчий момент.

При проектуванні ЕА має бути закладена необхідна механічна міцність для нормального її функціонування в час і після дії різних вібраційних навантажень. Тому на цьому етапі застосовують аналітичні методи розрахунку її механічних характеристик, розглядаючи ЕА як механічну систему.

У механізмі абсолютно твердого тіла явище удару розглядається як деякий стрибкоподібний процес, тривалість якого нескінченно мала. Під час удару в точці зіткнення вдаряючих  тіл виникають великі, але миттєво діючі сили, що приводять  до кінцевої зміни кількості руху. У реальних системах завжди діють кінцеві сили протягом кінцевого інтервалу часу і зіткнення двох рухомих тіл пов'язано з їх деформацією поблизу точки зіткнення. Тривалість удару залежить від багатьох фізичних чинників: пружних характеристик матеріалів  тіл, їх форми і розмірів, відносній швидкості зближення і так далі.

Зміна прискорення в часі прийнято називати імпльсом ударного прискорення або просто ударним імпульсом, а закон зміни прискорення в часі — формою ударного імпульсу.

Ударний імпульс є неперіодичною функцією, що має суцільний частотний спектр,

До основних параметрів ударного імпульсу відносяться: пікове ударне прискорення (перевантаження), тривалість дії ударного прискорення і форма ударного імпульсу. Результати дії удару на вироби ЕА залежать від їх динамічних властивостей. Останні характеризуються масою, жорсткістю і частотою власних коливань виробів. При дії ударного імпульсу розрізняють декілька основних видів реакцій виробів: квазіамортизаційний (або балістичний), квазірезонансний ( або статичний).

Деякі види вібрації також супроводяться виділенням енергії звукової частоти. Це явище прийнято називати акустичним шумом або акустичною вібрацією.

Коливальний рух часток середовища при поширенні звукової хвилі характеризується також коливальним зсувом їх від положення спокою, яке відбувається з коливальною швидкістю, вимірюваною в метрах в секунду.

Таким чином, дія акустичного шуму приводить до механічного збудження деталей і вузлів конструкцій ЕА, а також різних радіоелементів. Різні конструктивні елементи по-різному реагують на звукову (акустичну) потужність шумового спектру. Під дією енергії коливань  звукової частоти в електронних лампах виникає мікрофонний ефект, починають вібрувати реле і окремі малогабаритні елементи схем, а також об'ємні провідники.

На відміну від чисто механічних дій, коли вібрація передається виробам головним чином через точки кріплення, звуковий тиск збуджує корпуси радіоелементів за допомогою розподіленого зусилля, величина якого залежить не лише від рівня тиску, але і площі кожної деталі. Це приводить до того, що засоби захисту від дії вібрацій в даному випадку виявляються неефективними. Найбільш критичною дією є спільна дія вібрацій і звукового тиску (акустичного шуму), при якій можуть виникати резонансні явища. Для зменшення впливу звукового тиску служать наступні заходи:

  1.  Розміщення деталей і вузлів ЕА в кожух з матеріалів з високим коефіцієнтом загасання, а також забезпечення їх ефективної амортизації. При цьому амортизатори встановлюють між критичними елементами і шасі або вузлом, на якому передбачено їх кріплення.
  2.   Опорні елементи конструкцій і кожуха виконують з матеріалів, що володіють високими демпфуючими властивостями.
  3.   Жорстке закріплення всіх малогабаритних радіодеталей (резисторів, конденсаторів, діодів, транзисторів і т. д.) на друкарських платах.
  4.  Використання багатошарового друкарського монтажу з метою скорочення об'ємних провідників.
  5.   Заливка компаундами окремих груп елементів на друкарських платах.


Лекція 2.

КЛАСИФІКАЦІЯ ВИПРОБУВАНЬ І СПОСОБІВ ЇХ ПРОВЕДЕННЯ

2.1. КЛАСИФІКАЦІЯ  ВИПРОБУВАНЬ  

Всі застосовані методи випробувань класифікуються на дві великі групи: фізичні випробування реальної ЕА або її макетів і випробування з використанням моделей (мал. 4.1).

Фізичні випробування можуть проводитися як при зовнішніх впливаючих чинниках, створюваних штучним   шляхом з допомогою випробувальних стендів (стендові випробування) або спеціальних методів і засобів, застосованих в лабораторних умовах (лабораторні випробування), так і при природних зовнішніх впливаючих чинниках.

Рис. 4.1. Класифікація методів випробувань ЕА

Лабораторні і стендові випробування ЕА відрізняються від реальної експлуатації тим, що при їх проведенні поки що не представляється можливим моделювати всі зовнішні дії одночасно в тій випадковій сукупності, яка має місце при реальній експлуатації. Звичайно при лабораторних і стендових випробуваннях апаратура піддається дії однієї або декількох певних навантажень. Це приводить, як наголошувалося в гл. 3, до результатів, дещо відмінних від одержаних при реальній експлуатації. Тому при дослідженні впливу зовнішніх впливаючих чинників разом з лабораторними і стендовими випробуваннями проводяться також випробування ЕА в природних умовах навколишнього середовища.

Залежно від умов і місця проведення випробувань при дії природних зовнішніх чинників розрізняють полігонні і натурні випробування ЕА.

Полігонні випробування об'єкту проводять на спеціально обладнаному полігоні. Широко поширені полігонні випробування ЕА, що проводяться при дії зовнішніх кліматичних чинників. При цьому випробування ЕА, призначеної для експлуатації і зберігання тільки в обмежених кліматичних районах, проводять на полігонах, розташованих в пунктах, що характеризують кліматичну дію цих районів.

Натурні випробування об'єкту реалізуються при виконанні трьох основних умов:

1) випробуванням піддається безпосередньо виготовлена ЕА (тобто об'єкт випробування) без вживання моделей або складових частин апаратури;

2) випробування проводяться в умовах і при діях на ЕА, відповідних умов  і дій при їх використовуванні за цільовим призначенням;

3) визначені характеристики властивостей об'єкту випробувань вимірюються безпосередньо без використовування аналітичної залежності, що відображає фізичну структуру об'єкту випробувань і його складових частин. При цьому допускається вживання математичного апарату статистичної обробки експериментальних даних.

Мета полігонних і натурних випробувань — дослідження комплексного впливу природно впливаючих чинників на зміну параметрів, властивостей і механізми відмов ЕА при її експлуатації і зберіганні. Ці випробування забезпечують отримання якнайповнішої і достовірної інформації про комплексний вплив чинників навколишнього середовища на параметри, характеризуючі ЕА; дозволяють досліджувати характер реальних физико-хімічних процесів, що протікають в матеріалах і комплектуючих виробах ЕА при дії природних зовнішніх чинників; дають можливість уточнювати дані, одержані при випробуванні об'єкту під впливом зовнішніх чинників, створюваних штучним шляхом, а також норми на допустимі зміни параметрів (критерії придатності). За наслідками полігонних і натурних випробувань розробляють рекомендації за способами захисту ЕА від зовнішніх впливаючих чинників.

Проте специфіка натурних випробувань полягає в їх великій тривалості, складності і високій вартості. Ці випробування вимагають чіткої їх організації і оптимального планування. З метою обмеження об'єму випробувань програма їх проведення повинна базуватися на аналізі результатів експлуатації, лабораторних і стендових випробувань, а також вимог, що пред'являються до ЕА. Це дозволяє проводити випробування об'єкту тільки в тих природних умовах, в яких вплив чинників, що дестабілізували, найбільш інтенсивний.

До фізичних випробувань при природних зовнішніх впливаючих чинниках слід віднести також експлуатаційні випробування, тобто випробування об'єкту, що проводяться при експлуатації. Одним з основних видів експлуатаційних випробувань є досвідчена експлуатація ЕА. Іноді проводиться підконтрольна експлуатація, яка умовно може бути віднесена до експлуатаційних випробувань. При підготовці до підконтрольної експлуатації спеціально призначений для її проведення персонал, керуючись спеціально розробленою документацією, здійснює збір, облік і первинну обробку інформації.

Випробування з використанням моделей здійснюються методами фізичного і математичного моделювання [1]. Вживання цих методів дозволяє відмовитися від ряду складних фізичних випробувань реальної ЕА або її макетів.

Фізичне моделювання полягає в тому, що первинний параметр об'єкту випробувань  (процес в елементі схеми або яка-небудь зовнішня дія) замінюється простою фізичною моделлю, здатною імітувати зміни даного параметра. Фізичне моделювання може здійснюватися також наступними статистичними методами випробувань.

1. Метод статистичних випробувань (метод Монте-Карло). Полягає в тому, що за допомогою багатократних випадкових випробувань (обчислень, виконаних над випадковими числами) визначають вірогідність появи деякої випадкової події (математичного очікування випадкової величини). Даний метод дозволяє визначити характеристики надійності виходячи з припущення, що відомий механізм відмов при різних поєднаннях значень параметрів ЕА, вибраних випадковим чином згідно заданої статистичної моделі.

2. Метод статистичних випробувань фізичним моделюванням об'єкту передбачає проведення випробувань на реальних об'єктах або їх електронних моделях. При випробуваннях на реальних об'єктах проводять дослідження можливих причин виникнення відмов ЕА і їх наслідків шляхом штучного введення в схему обривів, коротких замикань або установки комплектуючих елементів з параметрами, що виходять за допустимі норми. Проведення випробувань на електронних моделях об'єкту полягає в тому, що певні комплектуючі елементи схеми замінюються фізичними моделями, що дозволяють змінювати величини характеризуючих їх параметрів. Моделювання різних елементів здійснюють на спеціальних стендах, де відтворюють випадкові процеси зміни параметрів комплектуючих елементів.

Математичне моделювання базується на використовуванні рівнянь, що зв'язують вхідні і вихідні параметри об'єкту випробувань. (В попередньому методі такий зв'язок реалізується безпосередньо у фізичній моделі.) Ці рівняння виводять на підставі вивчення конкретної ЕА і її внутрішніх функціональних зв'язків, після чого і здійснюють математичний опис встановлених зв'язків з урахуванням дії різних чинників на ЕА.

Основний недолік методу — необхідність проведення величезного об'єму теоретичних і експериментальних досліджень для визначення співвідношень, що характеризують математичну модель об'єкту, що вимагає застосування ЕОМ з високою швидкодією і великим об'ємом пам'яті, а також знання характеристик вірогідності первинних * (вхідних) параметрів.

Окремим видом статистичних методів випробувань, вживаному на практиці, є граничні випробування ЕА.

Граничні випробування проводяться для визначення залежності між гранично допустимими значеннями параметрів об'єкту і режимом експлуатації. Вони є експериментальним методом, заснованим на фізичному моделюванні області значень первинних параметрів, при яких вихідні параметри ЕА знаходяться в межах допуску, тобто в області безвідмовної роботи ЕА при змінах первинних параметрів. Проте визначити область безвідмовної роботи ЕА при одночасній зміні багатьох первинних параметрів не представляється можливим. Тому часто на практиці знаходять граничні точки області безвідмовної роботи ЕА при зміні якого-небудь одного первинного параметра ЕА (параметр граничних випробувань), зберігаючи значення інших незмінними. В цьому і полягає значення граничних випробувань [19].

Для реалізації методу граничних випробувань використовують зміну вихідного параметра ЕА за допомогою штучних прийомів, наприклад міняють одну з живлячих напруг, вибране як первинний параметр граничних випробувань. Границі області, в межах якої ЕА працює безвідмовно, визначаються при зміні напруги до моменту відмови ЕА по досліджуваному вихідному параметру у разі, коли решта первинних параметрів ЕА має номінальні (або задані) значення. Потім при деякому відхиленні одного з первинних параметрів ЕА від номінального (або заданого) значення знову спостерігають за вихідним параметром ЕА при зміні напруги. Ясно, що при відхиленні первинного параметра в обидві сторони від номінального значення вихідний параметр виходитиме за межі допуску при різних значеннях напруги.

Недоліком методу граничних випробувань є неможливість кількісної оцінки надійності, а також велика трудомісткість проведення експериментів, що не дозволяє одержати дані про зміну вихідних параметрів ЕА при зміні комплексу зовнішніх дій і взаємодії елементів.

Види випробувань. Всі випробування класифікують за наступними принципами: призначення, рівня проведення, етапу розробки  випробування  готової продукції, умовам і місцю проведення, тривалості, результату дії, визначуваним характеристикам об'єкту (мал. 4.4). Деякі види випробувань цієї класифікації були розглянуті вище.

Залежно від призначення випробування можна розділити на дослідницькі, визначальні,  порівняльні і контрольні.

Дослідницькі випробування проводяться для вивчення певних характеристик властивостей об'єкту, і їх метою є:

визначення або оцінка показників якості функціонування випробовуваного об'єкту в певних умовах його вживання;

вибір якнайкращих режимів роботи об'єкту або якнайкращих характеристик властивостей об'єкту;

порівняння безлічі варіантів реалізації об'єкту при проектуванні і атестації;

побудова математичної моделі функціонування об'єкту (оцінка параметрів математичної моделі);

відбір істотних чинників, що впливають на показники якості функціонування об'єкту;

вибір виду математичної моделі об'єкту (із заданої безлічі варіантів).

Прикладом дослідницьких випробувань можуть бути розглянуті випробування моделей. Особливістю дослідницьких випробувань є факультативний характер їх проведення, і вони, як правило, не застосовуються при здачі готової продукції.

Визначальні випробування проводять для визначення значень характеристик об'єкту із заданими значеннями показників точності і достовірності.

Порівняльні випробування проводять для порівняння характеристик властивостей аналогічних або однакових об'єктів. На практиці іноді виникає необхідність порівняти якість аналогічної по характеристиках або навіть однакової ЕА, але що випускається, наприклад, різними підприємствами. Для цього випробовують порівнювані об'єкти в ідентичних умовах.

Порівняльні випробування проводять для порівняння характеристик властивостей аналогічних або однакових об'єктів.

Контрольні випробування проводяться для контролю якості об'єкту. Випробування цього вигляду складають найчисленнішу групу випробувань.

Як вже наголошувалося в гл. 1, цілі і задачі випробувань міняються у міру проходження виробом етапів «життєвого» циклу. У зв'язку з цим зрозуміле виділення в даній класифікації груп випробувань по етапах проектування і виготовлення готової продукції.

На етапі проектування проводять довідкові, попередні і приймальні випробування.

До видів випробувань готової продукції відносять кваліфікаційні, пред'явницькі, приймальноздавальні, періодичні, інспекційні, типові, атестаційні, сертифікаційні.

Випробування, класифіковані по етапу проектування і виготовлення готової продукції, по своєму призначенню можуть бути дослідницькими, контрольними, порівняльними, визначальними.

Так, доведенні  випробування — це дослідницькі випробування, що проводяться при проектуванні виробів з метою оцінки впливу змін, що вносяться в неї, для досягнення заданих значень показників якості, а попередні  випробування є контрольними випробуваннями дослідних зразків і (або) досвідчених партій продукції з метою визначення можливості їх пред'явлення на приймальні випробування. Приймальні випробування також є контрольними випробуваннями. Це випробування дослідних зразків, досвідчених партій продукції або виробів одиничного виробництва, що проводяться для вирішення питання про доцільність постановки цієї продукції (ЕА) на виробництво і (або) використовування її за призначенням.

Приймальні випробування дослідних зразків або партій ЕА проводяться, як правило, для вирішення питання про доцільність постановки апаратури на виробництво, а приймальні випробування виробів одиничного виробництва — для вирішення питання про доцільність передачі цих виробів в експлуатацію.

Кваліфікаційні випробування проводяться вже на настановній серії або першій промисловій партії ЕА, тобто на стадії освоєння виробництва ЕА. Метою їх є оцінка готовності підприємства до випуску продукції даного типу в заданому об'ємі.

Пред'явницькі випробування ЕА проводяться обов'язково службою технічного контролю підприємства-виготівника перед пред'явленням її для приймання представником замовника, споживачем або іншими органами приймання.

Приймально-здавальні  випробування проводяться в освоєному виробництві. Це контрольні випробування виготовленої продукції при приймальному контролі. Приймально-здавальні  випробування, як правило, проводяться виготівником продукції. Якщо на підприємстві-виготівнику є представник замовника, приймально-здавальні  випробування проводяться їм у присутності представника — виготівника.

З метою контролю стабільності якості продукції і можливості продовження її випуску проводять періодичні випробування продукції в об'ємі і в терміни, встановлені нормативно-технічними документами (НТД). Цей вид контрольних випробувань звичайно проводиться кожного місяця або квартала, а також на початку випуску ЕА на заводі-виготівнику і при відновленні виробництва після тимчасового його припинення. Результати періодичних випробувань розповсюджуються на всі партії, випущені протягом певного часу. Періодичні випробування включають такі випробування, при яких виробляється частина ресурсу ЕА (тривала вібрація, багатократні удари, термоцикли); це порівняльно дорогі випробування, тому вони завжди є вибірковими.

Інспекційні випробування — це особливий вид контрольних випробувань. Вони проводяться у вибірковому порядку з метою контролю стабільності якості встановлених видів продукції спеціально уповноваженими організаціями.

Типові випробування — це контрольні випробування продукції, що випускається, що проводяться з метою оцінки ефективності і доцільності змін, що вносяться, в конструкцію, рецептуру або технологічний процес.

Випробування, що проводяться для оцінки рівня якості продукції при її атестації по категоріях якості, називаються атестаційними. Сертифікаційні випробування — це контрольні випробування продукції, що проводяться з метою встановлення відповідності характеристик її властивостей національними (або) міжнародним НТД.  

Залежно від тривалості всі випробування підрозділяються на нормальні, прискорені, скорочені. Під нормальними випробуваннями ЕА розуміються випробування, методи і умови проведення яких забезпечують отримання необхідного об'єму інформації про характеристики властивостей об'єкту в такий же інтервал часу, як і в передбачених умовах експлуатації. У свою чергу прискорені випробування — це такі випробування, методи і умови проведення яких забезпечують отримання необхідної інформації про якість ЕА в більш короткий термін, ніж при нормальних випробуваннях. В НТД на методи випробувань конкретних видів ЕА указуються значення впливаючих чинників і режими функціонування, відповідні нормальним умовам випробувань.

Скорочені випробування проводяться за скороченою програмою. Залежно від рівня значущості випробувань ЕА їх можна розділити на державні, міжвідомчі і відомчі. До державних випробувань відносяться випробування встановлених найважливіших видів ЕА, що проводяться головною організацією по державних випробуваннях, або приймальні випробування, що проводяться державною комісією або випробувальною організацією, якій надано право їх проведення. Міжвідомчі випробування — це випробування ЕА, що проводяться комісією  з представників декількох зацікавлених міністерств і відомств, або приймальні випробування встановлених видів ЕА для приймання складових її частин, що розробляються сумісно декількома відомствами. Відомчі випробування проводяться комісією з представників зацікавленого міністерства або відомства.

Випробування ЕА відповідно до зовнішніх впливаючих чинників ділять на механічні, кліматичні, теплові, радіаційні, електричні, електромагнітні, магнітні, хімічні (дія спеціальних середовищ), біологічні (дія біологічних чинників).

Очевидно, що не всі зовнішні дії можливо імітувати, і вони, як вже наголошувалося, не завжди можуть бути прикладені спільно, як це буває в реальних умовах. Тому необхідно встановити, яким зовнішнім діям повинна піддаватися ЕА, який буде рівень, періодичність, послідовність зміни цих дій, а також тривалість роботи ЕА в різних режимах. При виборі зовнішніх впливаючих чинників при випробуваннях ЕА необхідно враховувати:

вид техніки, в якій використовується апаратура (наземна, літакова, морська і т. п.);

рівень узагальнення об'єкту випробувань (радіотехнічні комплекси і функціональні системи, електронна апаратура, радіоелектронні блоки, що комплектують вироби, матеріали), залежно від якого число вибраних для випробування зовнішніх впливаючих чинників може зменшуватися або збільшуватися;

кліматичний район подальшої експлуатації об'єкту випробувань;

умови вживання за призначенням, транспортування і зберігання об'єкту випробувань.

Випробування називаються руйнуючими, якщо в процесі них застосовуються руйнуючі методи контролю або впливаючі на об'єкт зовнішні чинники приводять до непридатності його для подальшого вживання.

Випробування, в результаті яких оцінюється закладена в ЕА надійність, називаються випробуваннями на надійність. При цих випробуваннях фіксуються: напрацювання; моменти виникнення відмов; загальне число відмов; режими роботи ЕА, при яких з'явилися відмови; час відновлення працездатності; причини виникнення відмов. Результатами визначальних випробувань на надійність користуються для оцінки фактичних показників надійності і порівняння їх із заданими в ТЗ і ТУ.

Випробування на надійність, у свою чергу, включають випробування об'єкту на безвідмовність, збереження, ремонтопридатність, довговічність і транспортабельна.

Під безвідмовністю розуміють властивість ЕА безперервно зберігати працездатність протягом заданого часу в певних режимах і умовах експлуатації. При випробуваннях на безвідмовність оцінюють середнє напрацювання повністю і вірогідність безвідмовної роботи ЕА по встановленій методиці при роботі апаратури протягом заданого інтервалу часу в певних умовах.

Збереження — властивість ЕА безперервно зберігати справний і працездатний стан протягом зберігання ЕА в заданих умовах і після нього. Зберігання є одним з елементів експлуатації ЕА. Умови зберігання і його тривалість можуть помітно позначитися на зміні в гіршу сторону характеристик ЕА при її подальшій експлуатації.

Під ремонтопридатністю розуміється властивість ЕА, що виражається в пристосованості її до відновлення справності і підтримки заданого технічного ресурсу шляхом попередження, виявлення і усунення несправностей і відмов. Кількісно ремонтопридатність оцінюється трудомісткістю відновлення працездатності ЕА, що визначається витратами часу і засобів на діагностику відмов з урахуванням необхідної кваліфікації обслуговуючого персоналу, рівня технічної оснащеності і системи організації ремонту. Під ремонтопридатністю невідновного виробу розуміється його пристосованість до перевірки технічного стану і зручної заміни.

Під довговічністю ЕА розуміють її властивість зберігати працездатність до настання граничного стану при встановленій системі технічного обслуговування і ремонтів. Граничний стан — це такий стан ЕА, при якому подальша її експлуатація повинна бути припинена із-за  неусувного виходу заданих параметрів за встановлені норми або зниження ефективності експлуатації ЕА нижче допустимою. Критерії граничного стану встановлюються НТД. Напрацювання ЕА від початку експлуатації до настання граничного стану називається технічним ресурсом.

Дослідження на транспортабельність обумовлені вимогами по пристосованості ЕА до перевезення різними видами транспорту і типами транспортних засобів, а також вимогами збереження надійної роботи ЕА після транспортування.

2.2. СПОСОБИ ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ

В даний час в лабораторних і стендових дослідженнях застосовуються наступні способи проведення досліджень: послідовний, паралельний, послідовно-паралельний і комбінований.

При послідовному способі один і той же об'єкт дослідження послідовно піддається всім передбаченим програмою видам досіджень. Виняток становлять дослідження, що проводяться при дії більшості хімічних і біологічних зовнішніх впливаючих чинниках. Ці дослідження, як правило, проводяться на різних вибірках. Послідовність досліджень передбачає зазвичай першочергове виявлення найбільш грубих дефектів апаратури, таких як помилки маркування, наявність коротких замикань і обривів при проведенні, наприклад, приемосдаточных досліджень.

Важливою умовою проведення послідовних досліджень є дотримання певного порядку дії зовнішніх чинників. Іноді при складанні програми передбачають таку послідовність зовнішніх впливаючих чинників на об'єкт, згідно якої спочатку діють найбільш зовнішні чинники, що сильно впливають на даний об'єкт. Це робиться для швидкого виявлення потенційно ненадійних зразків з метою скорочення часу досліджень. Проте при цьому втрачається велика частина інформації про вплив інших видів чинників, яка могла бути отримана при їх дії. Тому частіше на практиці рекомендується починати дослідження з дії на ЕА найменш жорстких зовнішніх чинників, при яких дія буде найменшою. Такий спосіб досліджень дозволяє точніше визначити причини спостережуваних відмов і скласти повнішу картину про наявність в ЕА потенційних дефектів. З іншого боку, якщо найбільш небезпечні для об'єкту зовнішні впливаючі чинники розташувати в кінці послідовних досліджень, то значно збільшується час їх проведення.

При паралельному способі проведення досліджень зразок піддається одночасній дії різних зовнішніх впливаючих чинників одночасно (паралельно) на декількох вибірках. Такий спосіб дозволяє отримати великий об'єм інформації за значно коротший проміжок часу, ніж послідовний, при мінімальному зносі досліджуваних зразків. Проте паралельний спосіб вимагає істотно більшого числа досліджуваних виробів, ніж послідовний.

Компромісним між послідовним і паралельним способами проведення досліджень є послідовно-паралельний спосіб, що дозволяє у кожному конкретному випадку ефективніше використовувати переваги того або іншого способу і знаходити найбільш оптимальні варіанти їх поєднання. При послідовно-паралельному способі всі вироби, відібрані для досліджень, розбиваються на декілька груп, які досліджуються паралельно. У кожній з груп дослідження проводять послідовним способом.

Таблиця 4.1.Приклад групування різних видів досліджень при послідовно-паралельному способі їх проведення

Група

Вид досліджень

I

1. Вібростійка

2. Віброміцність при тривалій дії

3. Ударна міцність

4. Ударна стійкість

5. Стійкість до дії відцентрового прискорення

6. Дія одиночних ударів з великим прискоренням

7. Циклічна дія температури

8. Висотность

9. Дія сонячної радіації

10.Дія пилу(порохостійкість і порохозахищеність)

II

1. Теплостійкість при тривалій дії

2. Дія морського туману

III

1. Вологостійкість при тривалій дії

2. Холодостійкість

3. Дія інію і роси

IV

1. Грибостійкість

Кожен з розглянутих способів проведення досліджень передбачає, як правило, роздільну дію на об'єкт зовнішніх чинників, що є істотною відмінністю від реальних умов його експлуатації.


Проблеми випробувань

2.3. ЗРОСТАННЯ ТРУДОМІСТКОСТІ ВИПРОБУВАНЬ

Складність ЕА і її функціональне навантаження постійно зростають.

Підвищення функціональної щільності сучасних виробів ЕА досягається за рахунок розширення номенклатури використовуваних, в ній ІС і ЕРЕ і вживання  високоінтегрірованних  виробів мікроелектроніки. Цей  процес породжує дві обставини, пов'язані з вартістю випробувань.

Розширення номенклатури вживаних в ЕА виробів і зниженні їх обсягу випуску істотно підвищують трудомісткість  проведення випробувань і особливо випробувань по визначенню показників надійності.

Для проведення випробувань багатофункціональної  ЕА по умовам , близьким до  умов  її експлуатації, потрібна більш обємна  програма випробувань і досконаліше випробувальне устаткування.

Вживання ЕА в складних системах різного призначення пов'язане із збільшенням числа і діапазону впливаючих факторів. Обидві обставини приводять до необхідності розширення об'єму випробувань, що проводяться, і вдосконалення випробувального  устаткування.

При розгляді питань, пов'язаних з трудомісткістю вопробувань, слід виділити проблему трудомісткості випробувань по визначенню  показників надійності ЕА. Перш за все необхідно підкреслити, що можливість створення надійно функционуючих електронних систем є слідством істотного покращення  показників надійності комплектуючих ці системи виробів  мікроелектроніки. Орієнтовний розподіл витрат по видах випробувань ЕА даний в таблиці. 3.1 [2]. Приведені витрати включають витрати по зарплаті і по амортизації устаткування для контролю і випробувань, а також собівартість готових виробів, підданих випробуванням і що внаслідок цього не підлягають реалізації. Найбільші  витрати йдуть на проведення випробувань ЕА на надійність. Під надійністю ЕА розуміють її властивість виконувати певні функції, зберігаючи в часі встановлені експлуатаційні показники в заданих межах, відповідним режимам і умовам експлуатації, технічного обслуговування, зберігання і транспортування апаратури.

Таблица 3.1.    Розприділення витрат по видам випробувань

Вид випробувань

Процент вартості всіх випробувань

Вид випробувань

Процент вартості всіх випробувань

Виявлення резонансних частот

2,4

Водостійкість тимчасова

2,7

Вібростійкість

3,2

Водостійкість  тривала

3,6

Віброміцність

5,0

Дія підвищиного тиску

0,8

Ударна міцність

0,5

Дія пониженого тиску

0,9

Випадкова вібрація

5,7

Дія поодиноких ударів

1,7

Дія сонячної радіації

2,7

Дія лінійних прискорень

0,7

Термоудар

4,5

Холодостійкість

0,7

Грибостійкість

1.7

Теплостійкість

0,7

Дія соляного туману

2,4

Термоцикл.

3,6

Надійність в тому числі довговічність

56,6

49,0

Вартість таких випробувать  дуже велика, а отримана інформація про надійність  ІС  із-за великого проміжку часу випробувань втрачає цінність. Якщо врахувати, що отриманий показник надійності характеризує  виріб одного типу і поширення результатів випробувань на інші  типи виробів не завжди правомірно, то стане  ще очевидніше  недоцільність вживання статистичних методів для оцінки показників високонадійних  виробів.  Недостатком  статистичного методу оцінки надійності є також і те, що при цьому методі не можна допускати помилки в визначенні  наявності  відмови з вини вимірювальної техніки і обслуговуючого  персоналу.

Зараз методи ймовірно-статистичної оцінки надійності виробів мікроелектроніки застосовують не для визначення їх фізичної надійності, а для оцінки її нижньої прийнятної межі. Фактичну надійність виробів визначають за даними експлуатації ЕА і на основі узагальнення великого статистичного матеріалу по різних випробуваннях і інших дослідженнях.

Намітилися наступні напрями по подоланню відзначених вище труднощів визначення показників надійності виробів:

розвиток физико-статистичних методів моделювання фізики відмов;

подальше вдосконалення методів ймовірно-статистичної оцінки надійності з одночасним вдосконаленням технічних засобів оцінки показників якості багатофункціональних пристроїв, комплектуючих МЕА.

Основні початкові положення першого напряму зводяться до наступного [17].

1. Будь-який реальний прилад, пристрій, ІС безперервно змінюються і змінюватимуться унаслідок глобального принципу зростання ентропії, тому що вони є конкретними термодинамічними нестійкими системами. Тому завжди необхідно оцінювати стійкість виробу як физико-хімічної системи. Оцінку слід починати з визначення термодинамічної нестійкості, тобто відхилення ізобарного потенціалу системи від його рівноважного значення, потім повинна бути проведена оцінка швидкостей реакції взаємодії при реальних значеннях температур і електричних навантажень з урахуванням наявності конкретних дефектів, властивих фізичній структурі виробу. При цьому досліджуються такі реакції, які приводять до зміни властивостей, що визначають виконання виробом функціональних задач.

2. Вивчення відмов в часі виявило залежність, показану на мал. 3.2. Стадія 1 у вказаній залежності пов'язана з виявленням дефектних приладів, стадія 3 з природним старінням матеріалів або фізичним зносом приладів, а стадія 2— це стадія випадкових відмов. При цьому розрахунок часу «життя» будь-якого елемента виробу означає визначення часу до стадії 3. Відмови виробів у стадії 2 відбуваються через неявні дефекти виробів.

Рис. 3.2.    Характерна залежність    інтенсивності   відмов   виробів   від часу

Знання про протікання физико-хімічних процесів, що відбуваються в реальній фізичній структурі виробу ЕА, дозволяють ухвалювати нові рішення по вдосконаленню конструкції або технології виготовлення виробу, створювати методики таких випробувань, в яких вказані процеси швидшають різними по вигляду навантаженнями, характерними для умов експлуатації виробу. Вказані випробування для збільшення інтенсивності физико-хімічного дегроадаційного процесу проводять під підвищеними навантаженнями. Такі випробування називають прискореними.

Другий напрям по подальшому вдосконаленню методів    ймовірносно-статистичної оцінки надійності і вдосконаленню технічних засобів оцінки показників якості грунтується на  установці статичних звязків відображаючих складні багатофакторні процеси . Розвиток вказаного напряму зумовлюється одночасним прогресом в обчислювальній техніці як технічному засобі реалізації статистичних обчислень. При цьому розв'язуються наступні задачі:

Створення  більш економічних програм випробувань за визначенням показників надійності випробовуваних виробів;

Оптимізвція  випробувань за вартістю;

автоматизация випробувального устаткування;

врахування  ідентичності властивостей виробів, що виготовляються по сучасних технологічних процесах.

Створення  більш економічних програм випробувань забезпечується або обліком додаткової апріорної інформації, або введенням додаткових обмежень на умови і порядок проведення випробувань.

Знизити вартість випробувань ЕА на надійність, зберігаючи ефективність їх проведення, дозволяє оптимізація випробувань. Основними параметрами ефективності випробувань є вартість і точність оцінки показника надійності. Вартість — це витрати, пов'язані з випробуванням одного зразка ЕА, тривалістю випробувань, а також із здійсненням контролю функціонування випробовуваної ЕА.

Понизити трудомісткість, а отже, і собівартість випробувань можна шляхом автоматизації випробувального устаткування на базі вбудованих мікропроцесорів. До числа основних вимог до устаткування відносяться гнучкість автоматичної перебудови на різні режими і об'єкти випробувань, виконання основного циклу випробувань без втручання оператора, автоматичний контроль і документування режимів випробувань, можливість роботи у складі децентралізованих ієрархічних систем, необхідність організації нарощуваного виконавчого рівня в автоматизованих ділянках випробувань.

Ідентичність властивостей виробів, що виготовляються груповими методами обробки, слід розглядати як об'єктивну передумову скорочення об'єму випробувань. Вживання групових методів при виробництві виробів мікроелектроніки забезпечила ідентичність умов виготовлення виробів в одній партії. Більш висока ідентичність в партії, розташованій на одній підкладці (пластині), менш висока — в партії пластин.

Підвищенню надійності виробів сприяє також і автоматизація технологічних операцій. Вживання автоматів забезпечує більш високу відтворність параметрів технологічного процесу і відповідно поліпшені характеристики фізичної структури виробу, формовані на цій операції. Як правило, для випробувань вибираються найскладніші, тобто самі насичені елементами вироби.

2.4. АДЕКВАТНІСТЬ УМОВ ВИПРОБУВАННЬ РЕАЛЬНИМ УМОВАМ ЕКСПЛУАТАЦІЇ

Дослідження, аналіз і досвід експлуатації ЕА показують, що існує значна розбіжність між показниками надійності, спостережуваними в умовах експлуатації, і показниками, одержуваними розрахунковим шляхом або при випробуваннях в лабораторних і виробничих умовах. Наприклад, середній час між відмовами (T), одержаний в реальних умовах експлуатації, як правило, у декілька разів менше розрахункового значення або значення, одержаного при випробуваннях.

Зокрема, основною причиною недосконалості плану випробувань є обмежена вибірка зразків ЕА, що піддаються випробуванням в лабораторії, що є причиною зростання трудомісткості випробувань. Відмінність критеріїв відмови ЕА полягає в тому, що в лабораторних умовах не враховуються залежні відмови, тоді як при експлуатації залежна відмова викликає необхідність проведення операції по технічному обслуговуванню і, отже, буде врахований на рівні з незалежних відмов.

Відмінність між значеннями польового і демонстраційного часу пов'язана також з особливостями конструктивних і функціональних властивостей ЕА (призначення, маси і об'єму, способу охолоджування, характеристик складових частин елементів, густини їх компоновки) і з конструктивними і функціональними особливостями устаткування.

Причина відмов апаратури при включеннях і виключеннях полягає в тому, що під час перехідних процесів в комплектуючих елементах ЕА виникають дуже велика сила струму  і перенапруження, величини яких часто набагато перевищують (хоч би і короткочасно) допустимі по ТУ значення, тобто коефіцієнт навантаження стає більше одиниці. Як показує практика, надійність ЕА, працюючої при великій частоті включень і виключень (більше одного включення в годину), може бути у багато разів нижче надійності апаратури, що працює безперервно протягом встановленого часу (наприклад, 10 ч безперервної роботи в доба).

Ступінь відповідності умов випробувань умовам експлуатації визначається не тільки повнотою знань по багатофакторних умовах експлуатації, але і можливостями випробувального устаткування. Вдосконалення устаткування здорожує проведення випробувань і відповідно вартість виробів. Тому на практиці при конструюванні устаткування ухвалюються компромісні рішення між прагненням забезпечити адекватність умов випробувань і створити дешеве випробувальне устаткування.

Основною метою розробки нових методів лабораторних випробувань на надійність є максимальне наближення умов випробувань до умов реальної експлуатації. Для цього пропонується:

випробування проводити за програмами, що дозволяють моделювати зовнішні дії з урахуванням конкретного типу системи, на якій буде встановлена ЕА, типа ЕА і місця її установки в системі, а також характерних режимів роботи системи;

перейти до випробувань за програмами, що імітують роботу

ЕА не тільки в русі (у польоті, в плаванні, в переміщенні по землі), але і на стоянці; ввести в програму цикли з вимкненою ЕА;

проводить випробування за програмами, що враховують характерні особливості кліматичних зон,  в яких проводиться експлуатація системи;

при складанні програм випробувань широко використовувати дані про зовнішні дії, одержані при випробуваннях систем аналогів, а також шляхом математичного моделювання.

2.5. ПРИСКОРЕНІ ВИПРОБУВАННЯ

Прискорені випробування ЕА засновані на методах прогнозування і вживання форсованих режимів.

Прогнозувати надійність ЕА можна при її проектуванні, виробництві і експлуатації. Математичні основи прогнозування на всіх трьох етапах залишаються загальними, проте конкретні методики і алгоритми різні. Початковими даними для прогнозування надійності є:

на етапі проектування передбачені характеристики, робочі режими і умови експлуатації ЕА;

на етапі виробництва допуски на параметри якості, кореляційні зв'язки між параметрами якості процесу виготовлення і параметрами готової апаратури, вимоги по виробничій надійності готової продукції.

На практиці існує багато різних методів прогнозування надійності ЕА. Проте всі вони поділяются на математичні і фізичні.

Найпоширенішими є математичні методи прогнозування надійності, які залежно від прогнозованих параметрів і мети прогнозу, у свою чергу, підрозділяються на детерміновані, вірогідність (стохастичні) і методи, засновані на вживанні математичного апарату теорії розпізнавання образів.

Детермінований метод прогнозування застосовується при відомому характері зміни значень прогнозованого параметра в часі,

Можливі методи прогнозу  припускають визначення довірчого інтервалу значень параметра в заданому часовому інтервалі, в якому із заданою вірогідністю параметр не вийде за допустимі межі його змін.

Фізичний або причинний підхід до прогнозу надійності ЕА базується на аналізі фізичних і физико-хімічних процесів. Різноманіття процесів, що протікають в РЕА під впливом різних дестабілізуючих  чинників, і їх взаємна залежність вимагають створення для цілей прогнозу вельми складних фізичних моделей надійності*. Проте процеси зносу і руйнування в реальній ЕА, як правило, локалізовані, конкретні і залежать від конкретних причин. Відповідно до цього найприйнятнішою моделлю надійності є модель, заснована на принципі підсумовування компонентів надійності.

При прогнозі надійності ЕА результати фізичних досліджень повинні доповнюватися даними аналізу відмов і даними статистичного характеру. Тому одним з перспективних методів прогнозу надійності ЕА є такий, в основі якого лежать математична статистика і глибоке знання фізичної суті процесів, що протікають в ЕА. До таких методів відноситься метод прискорених випробувань. Форсовані режими роботи ЕА лежать в основі методу прискорених випробувань. Суть методу полягає у відшуканні залежності між статистичними показниками надійності   і   умовами, експлуатації, що характеризуються температурою, електричною нагрузкою та іншими параметрами. В цьому випадку створюються       моделі для визначення показників надійності при різних рівнях нагрузки і умовах навколишнього середовища.

Побудова таких моделей здійснюється за допомогою аналізу физико-хімічних процесів, що протікають в ЕА, проведення спеціальних випробувань і використовування закономірностей, яким підкоряються процеси деградації. Физико-хімічні процеси, що приводять до відмови, можна прискорити за рахунок підвищення рівня впливаючих зовнішніх чинників: температури, напруги, струму, тиску, швидкості вібрації, частоти циклів і т.д. В цьому і полягає значення прискорених випробувань, заснованих на вживанні форсованих режимів роботи ЕА. Строго кажучи, прискореними випробуваннями ЕА називаються випробування виробів у форсованих режимах з подальшою екстраполяцією результатів до умов випробування при нормальних навантаженнях.

При проведенні прискорених випробувань встановлюють зв'язки між рівнями навантажень і вірогідністю безвідмовної роботи, які потім можуть екстраполюватися в ту або іншу сторону; виявляють впливи різних технологічних чинників на надійність ЕА; розробляють оптимальні методи контрольних випробувань на надійність, що забезпечують отримання вичерпних відомостей при мінімальних термінах і витратах.

Фізичне значення прискорених випробувань полягає в прискоренні тільки того механізму відмов, який є характерним для випробовуваних виробів при їх роботі під нормальним навантаженням. Тому при збільшенні навантажень, що прикладаються до ЕА нагрузок  з метою скорочення часу випробування на надійність необхідно завжди мати на увазі, що механізми відмов повинні зберігатися незмінними. Це є в прискорених випробуваннях найскладнішою проблемою, бо виявити сам механізм відмов іноді дуже важко, а складена на підставі аналізу відмови гіпотеза може виявитися помилковою.

Вибір величини навантаження, що прикладається, для прискорення випробування виробу визначається не тільки вимогою збереження механізмів відмов, характерних для нормальних навантажень, але і надійними характеристиками випробовуваної апаратури. Навантаження, застосоване при прискорених випробуваннях, визначається тією інформацією про відмови, яку необхідно одержати в результаті прискорених випробувань, причому характер старіння комплектуючих елементів ЕА залежно від конкретного навантаження (або поєднання декількох навантажень) буде, звичайно, різним.


Лекція 3.

СКЛАДАННЯ І УЗГОДЖЕННЯ  ПРОГРАМ ВИПРОБУВАНЬ

3.1. ЗАГАЛЬНИЙ ПІДХІД ДО ПЛАНУВАННЯ ВИПРОБУВАНЬ

Оскільки в розробці нового виробу ЕА беруть участь декілька підрозділів НДІ і досвідченого заводу, то існує загальний план, що пов'язує діяльність кожного підрозділу. Для цілеспрямованої дії підрозділів і окремих виконавців на всіх етапах створення ЕА (від складання технічних вимог на проектування виробу до контролю його якості при експлуатації) формується програма забезпечення якості (ПОК) варіанту ЕА, що розробляється.

Аналізуючи перелік робіт програми забезпечення якості, відзначимо наступне.

Виконання програми повинне забезпечити керівників і виконавців найбільш важливою інформацією для ухвалення рішень і проведення заходів щодо подолання існуючих і виникаючих труднощів реалізації проекту.

Особлива роль в програмі відведена дослідженням, що проводяться на ранніх етапах створення ЕА. Інформація, що отримується на цих дослідженнях, є технічною основою вдосконалення і оптимізації конструктивно-технологічних вирішень виробів ЕА.

Забезпечення якості виробів ЕА на етапі виробництва досягається не тільки контролем технологічного процесу і проведенням технологічних тренувань, але і дослідженнями продукції.

На реалізацію досліджень йде велика частка всіх затрат, призначених для виконання програми.Контрольні операції технології і продукції, проведення дослідженнь істотно підвищують вартість виробу, що виготовляється.

Етап

Найменування роботи і вимоги

Результат роботи

Показники оцінки якості  і ефективності

1. Розробка ТЗ

1.1. Вивчення існуючих аналогів

1.2. Аналіз обгрунтованості претензій і побажань по вдосконаленню аналогів з боку розробників системи

1.3. Прогнозування надійності і техніко-економічне   обґрунтування найважливіших   параметрів ЕА

1.4. Аналіз результатів експериментальної   перевірки принципово нових  конструкторських  і технологічних рішень

Перелік аналогів з основними параметрами їх характеристик Перелік недоліків

Результати прогнозу надійності і техніко-економічних розрахунків

Протокол  дослідницьких випробувань

Науково-технічний рівень

Вірогідність безвідмовної роботи по поступових і раптових відмовах

Економічний     ефект

Запас стійкості до дії кліматичних, механічних, електричних,и інших чинників

2. Розробка рішень схемотехнік

2.1. Збір  і аналіз інформації про надійність використовуваних ЕРЕ і компонентів ЕА

2.2. Складання програми випробувань макету

2.3. Експериментальна оцінка надійності

2.4. Розподіл значень показників надійності  між компонентами і деталями конструкції

2.5. Оцінка чутливості і працездатності схеми в якнайгірших режимах

2.6. Вибір  і  обгрунтування електричних допусків на параметри схеми

Звідні дані

Програма випробувань

Протокол випробувань

Акт аналізу відмов, що виникли при випробуваннях

Протокол ресурсів випробувань

Результати визначення допусків

Виводи і рекомендації аналізу

Виводи протоколу

Виводи протоколу випробувань

Виводи акту аналізу

Запас стійкості

Втрати від необгрунтованих допусків

3. Розробка конструк-торско-техноло-гических рішень

3.1. Складання програми, випробування лабораторних зразків

3.2. Контроль конструкторської документації

3.3. Розрахункова і експериментальна оцінка міцності   конструкції   при граничних експлуатаційних навантаженнях

Програма Протокол випробувань

Особиста картка виконавця

Протоколи ресурных випробувань

Виводи протоколу

Число помилок і зауважень

Запас стійкості

Етап

Найменування роботи і вимоги

Результат роботи

Показники оцінки якості і ефективності

3.4. Експериментальна оцінка теплових режимів при граничних експлуатаційних навантаженнях

3.5. Визначення критичних елементів

3.6. Розробка критеріїв і методів приймального контролю і приймальних випробувань

3.7. Складання повної схеми технологічного процесу виготовлення виробу

3.8. Розробка методів контролю виробів, що виготовляються

3.9. Складання програми і проведення технологічної проби

3.10. Оптимізація технологічного процесу і конструкція із застосуванням багатофакторного планування експерименту

Протоколи випробувань

Акт аналізу відмов

Контрольна карта (КК)

Схема технологічного процесу

Контрольні карти

Програма Протокол випробувань

Протокол, математичні моделі Оптимальні параметри конструкції і технологічного процесу

Запас стійкості

Види і відсоток відмови при випробуваннях Согласованіє   КК   з

ОТК

Узгодження

Узгодження з ОТК Виводи протоколу Узгодження

4. Розробка контролю і технологічних випробувань

4.1. Забезпечення підготовки до атестації операторів і контролерів

4.2. Виготовлення дослідної партії в цеху

4.3. Збір і узагальнення статистичних даних по видам браку на кожній технологічній і контрольній операції

4.4. Вибір виду й обґрунтування доцільності технологічних випробувань

Наказ про атестацію

Дослідні зразки

Розподіл технологічних втрат по видах

Технологічна карта випробувань

Узгодження з ОТК

Відсоток виходу придатних

Показники   технологічних втрат кожного виду

Узгодження з ОТК

5. Випробування дослідної партії на етапі проектування

5.1. Складання програми випробувань в обсязі вимог ТЗ і ТУ

5.2. Складання програми випробувань по оцінці запасів стійкості до впливу експлуатаційних факторів

5.3. Складання програми випробувань по оцінці     ефективності технологічних    тренувань

Програма

Програма

Програма

Узгодження з ОТК, відділом   надійності й відділом випробувань

Те ж

Узгодження з відділом надійності

Етап

Найменування роботи й вимоги

Результат роботи

Показники оцінки якості  й ефективності

5.4. Проведення випробувань по програмі

5.5. Аналіз видів і причин відмов

5.6. Розробка рекомендацій з усунення виявлених причин відмов

Протокол випробувань

Акт аналізу відмов

Заходи  щодо   результатів випробувань

Виводи протоколу

Виводи акту

Узгодження    заходів з ОТК

6. Етап виробництва

6.1. Підготовка    виробництва, забезпечення його необхідним   технологічним оснащенням

6.2. Проведення  означальних випробувань

6.3. Забезпечення систематичної   звітності   про відмови й зміни

6.4. Проведення прийомоздаточних випробувань

Акт по настановній партії

Протокол випробувань

Інформаційна   система керування якістю

Протоколи     прийомоздаточних випробувань

Виводи акту

Виводи протоколу

Заходу  щодо інформації

Рішення про приймання продукції

7. Застосування в системі

7.1. Дотримання   вимог технічної документації по контролі й експлуатації

7.2. Усунення дефектів взаємодії блоків і виробів у системі

7.3. Натурні випробування в системі

Зведення про порушення технічної документації

Протокол усунення дефектів   взаємодії

Протокол випробувань

Відсоток порушень

Кількість   виявлених дефектів

Виводи протоколу

При розробці програм дослідженнь повинні враховуватися цілі і завдання забезпечення якості виробу ЕА, що розробляється і виготовляється, з урахуванням витрат на проведення дослідженнь. Дослідження повинні бути оптимізовані по ефекту від використання отримуваної інформації і за витратами на їх проведення.

Таблиця 5.2. Вартості вилучення дефектних приладів, долари

Призначення ЕА (клас ЕА)

Етап вилучення компонента, що відмовив

при вхідному контролі

при монтажі блоку

при випробуваннях системи

при експлуатації

Для широкого вжитку

2

5

5

50

Промислова

4

25

45

215

Військова

7

50

120

1000

Космічна

15

75

300

200-106

Як правило, розробник проекту визначає об'єкти і цілі дослідженнь, служба управління якістю стежить за відповідністю програми встановленим в технічній документації нормам дослідженнь і методики їх проведення. Відділи надійності і дослідженнь, вхідні в службу управління якістю, встановлюють вимогу за об'ємом і методиці дослідженнь, погоджують режими дослідженнь виходячи з реальних можливостей досліджувального устаткування і оснащення. Підрозділи виробництва планують своєчасне виготовлення зразків, відповідних вимогам НТД.

3.2. ОСНОВНІ РОЗДІЛИ ПРОГРАМИ ВИПРОБУВАНЬ

Програма випробувань — це обов'язковий для виконання організаційно-методичний документ. Програма встановлює: цілі випробувань; об'єкт, об'єм і методику експериментів, що проводяться; порядок, умови, місце і терміни проведення випробувань; відповідальність за забезпечення і проведення випробувань; відповідальність за оформлення протоколів і звітів по випробуваннях.

Опис мети випробувань. Метою випробувань визначається вся програма: фінансування випробувань, розподіл відповідальності за отримання і використовування результатів.

Всі плановані випробування по своєму призначенню підрозділяються на чотири групи: дослідницькі, контрольні, порівняльні, визначальні.

Цілі дослідницьких випробувань достатньо різноманітні. Основна їх спрямованість — отримання емпіричних даних, що містять інформацію, необхідну для проектування. Це відомості про вплив зовнішніх дій на показники якості, зведення про робочі характеристики і показники надійності виробу, що розробляється. В переліку заходів програми забезпечення якості сформульовані наступні цілі дослідницьких випробувань: експериментальна перевірка принципово нових конструкторських і технологічних рішень; експериментальне визначення показників надійності елементів або компонентів і деталей конструкцій лабораторного зразка ЕА; експериментальна оцінка впливу різних об'єктивних чинників на стійкість ЕА; визначення критичних елементів (компонентів). Сюди можна додати: встановлення процесів старіння і механізмів відмов в критичних компонентах; встановлення критеріїв відбраковки компонентів «власного» виготовлення в умовах виробництва і т.д. Визначення процесів старіння і механізмів відмов в критичних елементах схеми дозволяє;

ухвалити рішення про таку конструктивно-технологічну зміну критичного елемента, яка приведе або до істотного уповільнення дегроадаційного процесу, або до його виключення;

розробити програму прискорених випробувань;

забезпечити виявлення причини відмов критичних елементів при експлуатації.

Дослідницькі випробування проводять також на етапах виробництва і експлуатації. Цілі таких досліджень — виявити дефекти виробництва і недоліки експлуатації. Мета дослідницьких випробувань формулюється або визначається головним конструктором виробу, що розробляється.

Загальна спрямованість груп контрольних, порівняльних і визначальних випробувань — це демонстрація відповідності виробу проектним вимогам.

Загальні цілі контрольних, порівняльних і визначальних випробувань сформульовані ГОСТ 16504-81 «Система державних випробувань продукції. Випробування і контроль якості продукції. Основні терміни і визначення» і конкретизовані ГОСТ 24813—81 «Випробування виробів на дію кліматичних чинників. Загальні положення», ГОСТ 24812—81 «Випробування виробів на дію механічних чинників. Загальні положення» і ін.

Мета випробувань розкриває їх призначення, яке повинне відображатися в найменуванні випробувань.

Щоб сформулювати найменування випробувань, необхідно встановити призначення випробувань, тобто визначити по меті їх проведення, до якої з чотирьох груп (дослідницькі, контрольні, порівняльні, визначальні) можна віднести випробування. Далі слід визначити рівень проведення випробувань (державні, міжвідомчі, відомчі). Необхідно також встановити відношення випробувань або до етапів розробки продукції (довідкові, попередні, приймальні), або до випробувань готової продукції (кваліфікаційні, пред'явницькі, прийомоздатні, періодичні, інспекційні, типові, атестаційні, сертифікаційні). Умови і місце проведення випробувань також враховуються при визначенні найменування випробувань (лабораторні, стендові, полігонні, натурні, випробування з використанням моделей, експлуатаційні). Аналогічно в найменуванні випробувань повинні бути враховані і інші ознаки виду випробувань, а саме: тривалість випробувань (нормальні, прискорені, скорочені); вид дії (механічні, кліматичні, термічні, радіаційні, електричні, електромагнітні, магнітні, хімічні, біологічні); результат дій (не руйнуючі, руйнуючі, випробування на стійкість, міцність, стійкість); спрямованість на визначення характеристики об'єкту (функціональні, випробування на надійність, транспортабельна, граничні випробування, технологічні випробування). Найменування випробувань можуть мати два і більш ознаки з числа перерахованих, наприклад міжвідомчі періодичні стендові випробування на надійність.

Опис об'єкту випробувань є обов'язковим розділом програми випробувань. Головною ознакою об'єкту випробувань відповідно до ГОСТ 16504—81 є те, що за наслідками його випробувань ухвалюється те або інше рішення по цьому об'єкту — про його придатність або забракованість, пред'явленні на наступні випробування або можливості серійного випуску і ін.

В програмі слід в короткій формі дати інформацію про об'єкт випробування: термін його виготовлення, номер супровідного паспорта для заводських виробів, особливостяі конструкції і технології (якщо вони є).

При описі об'єкту в програмі випробувань указуються:

параметри, характеристики об'єкту, що підлягають вимірюванню

або визначенню по зміряних значеннях інших параметрів; критерії придатності виробу, вимоги до зовнішнього вигляду і електричних параметрів. Об'єм і методика — розділ програми випробувань, в якому даються відомості про кількість випробовуваних виробів; загальної тривалості випробувань і тривалості випробувань при різних діях чинників; про періодичність проведення випробувань; складі і послідовності випробувань; про параметри випробувальних режимів; межах зміни живлячих напруг і тривалості роботи виробів при цих напругах і т.д.

Для конкретних виробів види випробувань, необхідний об'єм і послідовність можуть бути визначені з державних стандартів, що встановлюють мету проведення випробувань на дію різних об'єктивних чинників, види випробування, вимоги до об'єктів випробувань, засобам випробувань, контролю і вимірювань, проведенню випробувань, обробці і оформленню результатів, а також з технічної документації на випробовувані вироби.

План проведення випробувань — складова частина програми випробувань. В плані указуються роботи, необхідні для проведення випробувань: виготовлення зразків, приймання зразків ОТК, вимірювання і визначення параметрів зразків об'єкту випробувань, підготовка випробувального устаткування, проведення випробувань, оформлення результатів випробувань, узгодження і затвердження протоколу випробувань і ін.

Програма випробувань після її узгодження і твердження є документом, обов'язковим для виконання. План проведення випробувань контролюється плановими підрозділами організації.

Уявлення про зміст тієї або іншої програми, склад документації і взаємодію підрозділу головного конструктора із службою забезпечення якості і замовником при випробуваннях дає карта проведення випробувань. Така карта є таблицею, в якій зібрані номенклатура і зміст загальних вимог до програми випробувань, з'єднаних етапом їх проведення. Таблиця 5.3 є прикладом карти основних видів випробувань на дію зовнішніх чинників, що проводяться на етапі проектування виробів.

3.3. ВИБІР ОБ'ЄКТУ ВИПРОБУВАННЬ І ВИЗНАЧУВАНИХ ПАРАМЕТРІВ

Об'єктами випробування є: макети, моделі, експериментальні зразки виробу, виготовлені при виконанні     науково-дослідних робіт (НДР) на етапах проектування; дослідні зразки виробів, виготовлені при виконанні дослідно-конструкторських робіт (ДКР); зразки, виготовлені при упровадженні або освоєнні виробу у виробництві; зразки, виготовлені в ході сталого серійного або масового виробництва.

Випробуванням піддаються вироби, відповідні НТД на виріб по конструкції, зовнішньому вигляду, а також параметрам, визначуваним за нормальних кліматичних умов. Виріб необхідно випробовувати в тому вигляді і стані, в якому воно експлуатується. Якщо складові частини виробу при монтажі, транспортуванню і експлуатації знаходяться в неоднакових умовах, їх можна випробовувати роздільно відповідно до умов експлуатації кожної частини. В цьому випадку допускається також проводити випробування виробу в цілому, але за програмою, що враховує умови експлуатації.

Залежно від вигляду і етапу розробки продукції об'єктом випробувань може бути одиничний виріб або партія виробів, що піддається суцільному або вибірковому контролю, окремий зразок або партія, від якої береться обумовлена НТД вибірка (проба).

При виборі об'єкту випробувань враховують наступні вимоги:

необхідність доказу працездатності виробу при обумовлених в НТД умовах експлуатації;

необхідність доказу відповідності параметрів надійності виробу (виробів) значенням, що вимагаються в НТД;

мінімальна вартість випробувань (включаючи витрати на випробувальне устаткування);

мінімальна тривалість випробувань;

наявність відповідного устаткування і оснащення, що забезпечує проведення випробувань;

необхідність забезпечення взаємозамінності окремих функціональних вузлів і блоків;

можливість забезпечення оптимального контролю технологічних процесів;

необхідність визначення параметрів надійності елементів і компонентів, вживаних у виробі.

Слід зазначити суперечливий характер перших чотирьох вимог. Так, при сучасній тенденції до зростання інтеграції виробів (компонентів), вживаних в електронній апаратурі, росте трудомісткість їх повної перевірки працездатності. Отримання більш об'єктивних показників надійності виробів пов'язано із зростанням числа об'єктів і тривалості їх випробувань. Це також здорожує випробування на надійність.


ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ МЕТОДИКИ ВИПРОБУВАННЬ

3.4. ВИМОГИ ДО МЕТОДИКИ ВИПРОБУВАННЬ

Методика випробувань — це організаційно-методичний документ, обов'язковий до виконання. В ньому формулюють: метод випробувань, засоби і умови випробувань, відбір проб, алгоритми виконання операцій за визначенням однієї з декількох взаємозв'язаних характеристик властивостей об'єкту, форми представлення даних і оцінювання точності, достовірності   результатів, вимоги техніки безпеки і охорони навколишнього середовища.

Методика випробувань визначає процес проведення випробувань. Вона може бути висловлена в самостійному документі або в програмі випробувань (див. § 5.2). Методика є також складовою частиною НТД на ту, що виготовляється у виробництві ЕА (стандартні, ТУ).

Відтворність результатів випробувань визначається рівнем якості методики випробувань і властивостями об'єкту випробувань. Дуже важливо при оцінці результатів випробувань виділити ту частину погрішностей одержаних даних, яка може бути обумовлена методикою випробувань. Тому основна вимога до методики випробувань — забезпечити максимальну ефективність процесу випробувань і мінімально можливу погрішність одержаних результатів.

Вимоги до методики випробувань включають вимоги до методу випробування, до технічних засобів і умов його здійснення. Вибір методу є найістотнішим моментом при розробці методики випробувань. Метод випробувань — сукупність правил вживання певних принципів і засобів для здійснення випробувань. Він дозволяє забезпечити виконані задачі перевірки виробів на відповідність вимогам ТЗ на їх розробку або НТД на вироби. При виборі методу враховують конструктивно-технологічні особливості виробу, норми контрольованих параметрів і необхідної точності їх вимірювання, вимоги безпеки проведення випробувань.

При виборі методів випробувань вживаних на різних етапах створення виробу, необхідно виходити з вимоги максимально можливої ідентичності випробувань. При цьому повинна враховуватися відмінність норм, що допускаються, на ранніх і пізніх періодах виготовлення виробу. Реалізація методу випробувань у випробувальному устаткуванні повинна бути різною. Так, для ранніх етапів потрібне непродуктивне устаткування, але що характеризується більш високою точністю вимірювання параметрів, на пізніх — високопродуктивні вимірювальні системи, що характеризуються меншою точністю вимірювання.

3.5. ЗМІСТ МЕТОДИКИ ВИПРОБУВАННЯ

Методика випробувань повинна містити опис наступних етапів процесу випробувань: перевірку випробувального устаткування, підготовку випробовуваних виробів, сумісну перевірку випробувального устаткування і випробовуваного виробу, реєстрацію результатів випробувань і даних про умови їх проведення. При проведенні випробувань необхідно забезпечити правильність вживання засобів випробувань, проведення вимірювань і контролю параметрів об'єктивних чинників, що впливають на випробовуваний виріб.

Підготовка виробів до випробувань включає вибір параметрів, що характеризують якість виробу, технічний огляд і вимірювання параметрів якості. Вироби ЕА контролюються по функціональних, фізичних параметрах і ознаках зовнішнього вигляду. При виборі параметрів підлягаючих вимірюванням і контролю в процесі випробувань, необхідно виходити з попереднього аналізу впливу об'єктивних чинників на зміну властивостей даного або аналогічного типу виробу, включаючи оцінки зміни зовнішнього вигляду. Це дозволить вибрати самі інформативні характеристики, чутливі до дій і об'єктивно оцінюючі якість випробовуваного виробу ЕА. Результати випробувань при правильному виборі інформативних параметрів більш безпомилково забезпечить визначення критеріїв придатності виробів. Одержані в процесі випробувань закономірності зміни інформативних параметрів можуть розглядатися як основа методів прогнозування стану виробів в умовах експлуатації ЕА.

Сумісна перевірка випробувального устаткування і випробовуваного виробу ЕА повинна продемонструвати: здійснимість устаткуванням функцій при роботі з випробовуваним виробом; не пошкоджуваність випробувального устаткування при можливих перевантаженнях в процесі випробування виробу; не пошкоджуваність випробовуваного виробу унаслідок неузгодженості параметрів устаткування і випробовуваного зразка; досконалість оснащення, що забезпечує закріплення виробу на випробувальному стенді [21]. Така перевірка має особливо важливе значення, якщо випробувальне устаткування спільно з виробом даного типу застосовується вперше.

3.6. СТАТИСТИЧНА ОБРОБКА ДАНИХ

Для подальшого аналізу і підготовки висновку за наслідками випробування проводиться статистична обробка даних вимірювань значень параметрів ЕА. Достовірність одержаних висновків залежить від погрішності вимірювань кожного параметра, об'єму висхідного статистичного матеріалу і якості його обробки. Математична обробка наглядів передбачає вживання методів теорії вірогідності і математичної статистики для висновків про істинні значення шуканих величин. Існує специфіка в обробці даних, одержаних при вибірковому  і суцільному   (100%)   контролі параметрів  ЕА.

Важливим питанням обробки результатів випробувань є вибір методів обробки експериментальних даних. Через велику вартість випробувань необхідний вибір методів, що дозволяють оперувати малими вибірками. Вони повинні передбачати проведення обчислень на ЕОМ. Оскільки більшість даних по випробуваннях ЕА є випадковими величинами, їх обробка здійснюється статистичним методом.

У разі гауссівського розподілу можна обмежуватися обчисленням тільки основних параметрів випадкової величини — її середнього значення (або математичного очікування), дисперсії і довірчих інтервалів, які із статистичної точки зору повністю характеризують випадкову величину.

При статистичній обробці результатів випробувань необхідно своєчасно оцінити помилку вимірювання і виключити її з подальшого розгляду. При цьому іноді з'являються значення (викиди), причинами яких, що різко виділяються, як показує практика, є випадкові погрішності, обумовлені неконтрольованими змінами умов вимірювань, несправністю засобів вимірювань, помилками оператора і т.д. Такі результати наглядів, що різко виділяються, кваліфікуються як помилки експерименту і не повинні враховуватися при обробці результатів випробувань.


Лекція 4.

МЕХАНІЧНІ ВИПРОБУВАННЯ І ВИПРОБУВАЛЬНЕ УСТАТКУВАННЯ

4.1. ВИПРОБУВАННЯ НА ВІБРОСТІЙКкість І ВІБРОміцність

Механічні випробування ЕА дозволяють виявити наявність дефектів, визначити динамічні характеристики випробовуваних виробів, провести оцінку впливу конструктивних чинників на параметри якості ЕА, перевірити відповідність параметрів апаратури при механічній дії вимогам ТУ.

Розроблені наступні види механічних випробувань: на виявлення резонансних частот, на вібростійкість, на віброміцність, на ударну міцність, на дію одиночних ударів, лінійних (відцентрових) навантажень, акустичних шумів.

Дослідження різних видів механічних випробувань показали, що поєднання вібраційних навантажень одиночних ударів надає на ЕА найбільшу дію, а решта видів механічних дій є додатковими.

Число видів механічних випробувань і їх послідовність залежать від призначення ЕА, умов експлуатації, типу виробництва.

Часто при розробці нових конструкцій ЕА перед випробуваннями на дію вібрацій проводять випробування на виявлення резонансних частот. Такий вид випробування дозволяє визначити резонансні частоти виробів або їх окремих деталей і вузлів в кожному з трьох взаємно перпендикулярних напрямів.

Випробування на вібростійку проводять з метою перевірки здатності виробів виконувати свої функції і зберігати свої параметри в межах значень, вказаних в ТУ, в умовах вібрації в заданому діапазоні частот і прискорення. Випробування проводять під електричним навантаженням, контролюючи в процесі випробування параметри виробів. Для перевірки вібростійкої вибирають ті параметри випробовуваних виробів, по нагляду за якими можна судити про вібростійку (наприклад, рівень віброшумів, спотворення вихідного сигналу, цілісність електричного ланцюга, нестабільність контактного опору і т. д.).

Залежно від ступеня жорсткості випробування характеризуються поєднанням наступних параметрів: діапазону частот дії вібрації, амплітуди переміщення і прискорення, частоти переходу (табл. 7.1).

Таблиця 7.1. Параметри вібрації при випробуванні ЕА на вібростійку.

Ступінь жорсткості

Діапазон частот, Гц

Амплітуда переміщення, мм

Частота переходу, Гц

Амплітуда (прискорення), м/с2 (g)

I

10 – 35

-----

-----

5(0,5)

II

10 – 35

-----

-----

10(1,0)

III

10 – 55

0,5

32

20(2,0)

IV

10 – 55

0,5

-----

-----

V

10 – 80

0,5

32

20(2,0)

VI

10 – 80

0,5

50

50(5,0)

VII

10 – 150

0,5

50

50(5,0)

VIII

10 – 200

0,5

50

50(5,0)

IX

10 – 500

0,5

50

50(5,0)

X

10 – 500

1,0

50

100(10,0)

XI

10 – 2000

1,0

50

100(10,0)

XII

10 – 2000

2,0

50

200(20,0)

XIII

10 – 5000

4,0

50

400(40,0)

XIV

10 – 5000

4,0

50

400(40,0)

Випробування на віброміцність проводять з метою перевірки здатності виробів протистояти руйнуючій дії вібрації і зберігати свої параметри після дії в межах значень, вказаних в ТУ і програмі випробувань (ПІ) на вироби.

Випробування ЕА на вібростійку і віброміцність можна проводити наступними методами: фіксованих частот, частоти, випадкової вібрації, що гойдається.

Основною умовою, що дозволяє вибрати найраціональніший метод випробувань, є знання резонансних частот виробу.

Проведення випробувань на віброміцність і вібростійка. Метод випробувань на фіксованих частотах вібрації полягає в послідовній дії гармонійної вібрації певної частоти і амплітуди на випробовувану апаратуру.

Даний метод має обмежене вживання при випробуванні виробів на віброміцність і вібростійка, оскільки не дає можливості оцінити повною мірою стійкість виробів до дії вібрації в необхідному діапазоні частот. Проте до теперішнього часу він використовується при заводських випробуваннях виробів, що серійно випускаються, унаслідок вживання найпростішого устаткування і відпрацьованих програм випробувань [30].

При випробуваннях методом частоти вібрації, що гойдається, частоту плавно змінюють в заданому діапазоні від нижньої до верхньої частоти і назад при постійності заданих параметрів вібрації протягом певного часу.

В реальних умовах експлуатації на вироби впливають, як правило, не одно частотні синусоїдальні коливання, а коливання з складним спектром частот. Тому проводять випробування на дію широкосмугової випадкової вібрації [31]. В цьому випадку реалізується одночасне збудження всіх  виробів, що дозволяє виявити їх взаємний вплив. Посилювання умов випробувань за рахунок одночасного збудження резонансних частот скорочує час випробувань в порівнянні з методом частоти, що гойдається.

Здійснення методу широкосмугової випадкової вібрації вимагає вельми складного і дорогого устаткування, тому у ряді випадків він замінюється більш простим для технічної реалізації методом випадкової вібрації з скануванням смуги частот. Випадкова вібрація в цьому випадку збуджується у вузькій смузі частот, центральна частота якої по експоненціальному закону поволі сканує по діапазону частот в процесі випробування [31].

Випробувальне устаткування. Для проведення випробувань на дію вібрацій застосовуються вібраційні установки (вібростенди). За принципом збудження обурюючої сили всі вібраційні установки діляться на механічні, електродинамічні, електромагнітні і гідравлічні

Найбільше поширення в даний час набули електродинамічні вібраційні стенди, що використовують електродинамічний принцип створення обурюючої сили. Такі вібраційні установки володіють широким діапазоном робочих частот вібрації, лінійністю перетворень сигналу, простотою управління, стійкістю і надійністю в роботі, мають елементи автоматики [31].

Мал.  7. 7. Типова конструкція електродинамічного вібратора:

1 — стіл вібратора, 2 — упругі підвіски столу, 3 — магнітний екран, 4 — шлях магнітного потоку,  5 — магнітопровід   6 — випробовуваний  виріб;  7 — рухома  катушка,  8 — катушка підмагнічування, 9 — підставка.

При розміщенні виробів на пристосуванні передбачається місце для установки вимірювального датчика (контрольна крапка). Контрольну крапку вибирають на пристосуванні по можливості ближче до точки кріплення його до платформи вібратора. Після виготовлення пристосування атестовується на правильність передачі дії. Для цього знімається частотна характеристика пристосування. При плавній зміні частоти по датчику, встановленому в контрольній крапці, підтримують постійне прискорення, а по датчику, встановленому в точці пристосування, самій видаленій від контрольної, проводять вимірювання прискорення.

Метод і схема вимірювання параметрів вібрації залежать від типу вживаного вібровідтворювач. В сучасній техніці вимірювання параметрів вібрації застосовуються наступні типи вібровідтворювачі: індуктивні, трансформаторні, електродинамічні, електромагнітні, місткості, омічні, п'єзоелектричні. Розглянемо їх характерні особливості.

Основні параметри вібровідтворювача , робочий діапазон частот; чутливість або дійсний коефіцієнт перетворення; поперечна чутливість або відносний коефіцієнт перетворення; робочий діапазон температур і температурна стабільність; чутливість до перешкод (електричним і магнітним полям, механічним інформаціям); власна місткість;  маса і габаритні розміри.

4.2. ВИПРОБУВАННЯ НА УДАРНУ МІЦНІСТЬ І СТІЙКІСТЬ

Основна задача випробувань на ударні навантаження — перевірка здатності виробу виконувати свої функції під час ударної дії і після нього. Розрізняють два види випробувань: випробування на ударну міцність і ударну стійкість.

Випробування на ударну міцність проводять з метою перевірки здатності виробу протистояти руйнуючій дії механічних ударів, зберігати свої параметри в межах, вказаних НТД на виріб.

Випробування на ударну стійкість проводять з метою перевірки здатності виробів виконувати свої функції в умовах дії механічних ударів. При цьому випробовувану апаратуру піддають дії багатократних або одиночних ударів. Характеристики режимів випробувань (пікове ударне прискорення і число ударів) задаються відповідно до ступеня жорсткості випробувань (табл. 7.5).

Таблиця 7.5. Характеристики режимів випробувань

Ступінь жорсткості

Пікове ударне прискорення, м/с2 (g)

Загальне число ударів для допустимої в стандартах і ТУ на виріб вибірки

3 шт і менше

Більше 3 шт

І

150 (15)

12000

10000

II

500 (40)

12000

10000

III

750 (75)

6000

4000

IV

1500 (150)

6000

4000

Тривалість дії ударного прискорення вибирають залежно від значення низької резонансної частоти виробу. Передбачають, щоб випробування проводилися в квазірезонансному режимі збудження.

Частота проходження ударів повинна забезпечувати можливість контролю параметрів, що перевіряються. Як параметри, що перевіряються, вибирають параметри, по зміні яких можна судити про ударну стійкість виробу в цілому (наприклад, спотворення вихідного сигналу, стабільність характеристик функціонування і т. д.), а ударну міцність оцінюють по цілісності конструкції (наприклад, утворення тріщин, відсутність контакту і т. д.). Вироби рахують витримавши випробування, якщо в процесі і (або) після випробування вони задовольняють вимогам стандартів і ТУ на вироби і ПІ для даного виду випробувань.

Випробувальне устаткування. Випробування на ударні навантаження проводять на спеціальних ударних стендах, а в деяких випадках ударну дію відтворюють на вібростендах. Залежно від принципу створення ударної дії всі ударні стенди розділяють на два основні вигляд [30]: стенди, дія яких засновано на принципі гальмування тіла, що заздалегідь розгониться для необхідної швидкості; стенди, дія яких засновано на принципі розгону тіла до необхідної швидкості. В практиці випробувань перший вид ударних стендів набув найбільше поширення. Основними вузлами такої ударної установки є: рухома ударна платформа (стіл), гальмівний пристрій, підстава (ковадло), направляючі.

Гальмівний пристрій визначає характеристики відтворного ударного імпульсу (форму, тривалість і т. д.). Як гальмівний пристрій застосовують прокладки. Для формування напівсинусоїдального імпульсу тривалістю 0,5—5 мс як прокладка застосовується гума середньої і підвищеної твердості, для тривалості менше 0,5 мс — вініпласт, фторопласт з комбінацією з металевих прокладок. Основна характеристика гальмівного пристрою — залежність зміни контактної сили від деформації (силова характеристика). Коли силова характеристика на активному (при навантаженні ударяючих тіл) і пасивному (при розгрузці ударяючих тіл) етапах удару однакові, гальмівний пристрій відтворює ударні навантаження симетричних форм.

За принципом роботи ударні стенди підрозділяються на механічні, електродинамічні і пневматичні.

Механічні ударні стенди набули найбільше поширення. Більшість стендів такого типу заснована на вільному падінні вдаряючого тіла. Для отримання великої швидкості зіткнення застосовують розгінні пристрої.

Основним елементом електродинамічного ударного стенду є електромагніт. В кільцевому зазорі електромагніту знаходиться рухома котушка, по якій протікає струм. Каркас котушки одночасно виконує функції ударної платформи. Зміною амплітуди і тривалості імпульсу струму  в  рухомій  котушці стенду  визначають ударний  імпульс  сили.

Пневматичні ударні стенди призначені для відтворення ударних дій при високих швидкостях зіткнення тел. В стендах такого типу ударна платформа є поршнем, який рухається черінь-дією атмосферного тиску в пусковій трубі, закріпленій на масивному фундаменті. Довжина пускової труби залежить від параметрів відтворної ударної дії. На верхньому торці поршня закріплюють виріб, на нижньому торці — гальмівний пристрій. Деформація гальмівного пристрою при зіткненні з ковадлом дозволяє відтворювати ударну дію пилкоподібної і трапецеїдальної форм.

Як вимірювальний перетворювач частіше за все застосовують п'єзоелектричні, місткості, напівпровідникові і дротяні типи датчиків. З них найбільше поширення набули п'єзоелектричні датчики.

До датчиків для вимірювання параметрів ударів пред'являються жорсткі вимоги по лінійності частотних характеристик, максимально вимірюваному ударному прискоренню, діапазону робочих температур, чутливості до поперечних складових ударного навантаження, коефіцієнту перетворення, габаритним розмірам і масі.

4.3. ВИПРОБУВАННЯ НА ДІЮ ЛІНІЙНИХ НАВАНТАЖЕНЬ

Випробування проводять з метою перевірки здатності виробів виконувати свої функції при лінійних навантаженнях і руйнуючій дії цих навантажень.

Випробування на дію лінійних прискорень проводяться на спеціальних установках — центрифугах, що створюють в горизонтальній площині радіально-направлені прискорення. Центрифуги класифікуються: по типу приводу, конструкції, вантажопідйомності, величині максимального лінійного прискорення.

По типу приводу розрізняють центрифуги з електричним, гідравлічним і комбінованим приводами. Основними характеристиками центрифуги є: максимальне прискорення jmax, вантажопідйомність.

4.4. ВИПРОБУВАННЯ НА ДІЮ АКУСТИЧНОГО ШУМУ

Випробування проводять з метою визначення здатності виробів виконувати свої функції, зберігаючи параметри в межах норм, вказаних в стандартах і ТУ на вироби і програмі випробувань в умовах дії підвищеного акустичного шуму.

На відміну від інших видів зовнішніх дій (навантажень), діючих на ЕА, у акустичних навантажень є особливості: широкий спектр частот, що змінюються від одиниць герц до декількох кілогерців; випадковий характер зміни в часі і просторі; розподілений характер дії, залежний не тільки від рівня звукового тиску, але і від площі виробу. Резонансні явища елементів апаратури, що виникають в результаті дії акустичного шуму, частіше за все виявляються на частотах 1500—2000 Гц.

Для випробувань виробів на дію акустичного шуму застосовують методи: 1) дія на виріб випадкового акустичного шуму і 2) дія струму змінної частоти.

Режим випробувань вказаних методів встановлюється завданням величини звукового тиску для відповідного ступеня жорсткості.

Випробування першим методом проводять шляхом дії акустичного шуму в діапазоні частот 125—10 000 Гц з одночасною дією на виріб заданого  рівномірного  звукового тиску і певного спектру частот. При випробуваннях необхідно знаходити у виробів резонансні частоти, на яких амплітуда коливань точок кріплення максимальна, і проводити контроль параметрів виробів. Рекомендується вибирати параметри, по зміні яких можна судити про стійкість до дії акустичного шуму виробу в цілому (наприклад, спотворення вихідного сигналу або зміна його значення, цілісність електричного ланцюга, зміна контактного опору і т. д.).

Випробування другим методом проводять шляхом дії тону змінної частоти в тому ж діапазоні частот при плавній її зміні по всьому діапазону від низької до вищої і назад (один цикл).

Випробування виробів на дію акустичного шуму проводять: на відкритому стенді з працюючим двигуном, в закритих блоках з натурним джерелом шуму, в акустичних камерах .[30]. На відкритому стенді з працюючим двигуном випробовують крупно габаритні вироби. Необхідні рівні навантажень в даному випадку досягаються вибором положення випробовуваної апаратури щодо джерела шуму. Випробування в закритих блоках проводять на більш високих рівнях акустичного навантаження, при цьому відбувається деяке спотворення звукового поля в порівнянні з умовами експлуатації.

Відбивна камера збуджується або джерелом коливань, модульованим несучою частотою, або наближеним значенням випадкового шумового вхідного сигналу. Як звукові джерела використовують сирени високої потужності, що приводяться в дію стислим повітрям, або могутні гучномовці.

Як датчики зворотного зв'язку в системі регулювання використовують мікрофони 13, встановлювані в контрольних точках боксу.


Лекція 5.

КЛІМАТИЧНІ ВИПРОБУВАННЯ І ВИПРОБУВАЛЬНЕ УСТАТКУВАННЯ

5.1. ЗАГАЛЬНА МЕТОДОЛОГІЯ

Кліматичні випробування проводять для перевірки працездатності і (або) збереження зовнішнього вигляду виробів в межах, встановлених в НТД або ТЗ, в умовах і (або) після дії кліматичних чинників.

Необхідна стійкість ЕА до дій кліматичних чинників закладається на етапі проектування і в виробництві.

Найдостовірнішу оцінку дає досвід експлуатації або випробування виробів в умовах, що імітують експлуатаційні дії. Електронна апаратура використовується в системах, експлуатованих в різних кліматичних умовах. Тому практично неможливо при випробуваннях імітувати можливі умови експлуатації. Однак можна обмежитися певним комплексом стандартних кліматичних випробувань. Прості і універсальні, вони засновані на емпіричних принципах і, не імітуючи реальних умов експлуатації, дозволяють одержати потрібну інформацію в найкоротші терміни. Це досягається за рахунок збільшення рівня навантажень і їх тривалості.

Принципи оцінки якості повинні створювати упевненість в тому, що вироби, що знов розробляються, володітимуть в експлуатації не гіршою стійкістю, ніж їх попередники. Першою і неодмінною умовою відтворності результатів випробування є їх повний і точний опис, що виключає всяку невизначеність тлумачення. Виходячи з цього в НТД випробування прийнято представляти послідовністю наступних операцій (етапів):

попередня витримка (стабілізація властивостей виробу), первинні вимірювання параметрів і зовнішній огляд виробу;

установка виробів в камери, витримка їх в умовах випробувального режиму і витягання з камер, відновлення (кінцева стабілізація властивостей);

зовнішній огляд виробів і заключні вимірювання їх параметрів.

Попередня витримка проводиться з метою усунення або часткової нейтралізаційної дії на вироби попередніх умов. Вироби при цьому витримують, як правило, в нормальних кліматичних умовах: при температурі 25±10°С, відносної вогкості 45—75%, атмосферному тиску (0,86—1,06) -106 Па.

При установці виробів в камері слід стежити за тим, щоб між виробами, а також між виробами і стінками камери вільно циркулювало повітря. Спосіб установки і положення виробу при випробуванні грають важливу роль для забезпечення відтворності результатів випробування. Якщо при експлуатації можливі декілька варіантів положень виробів, слідує вибирати варіант, що забезпечує найбільшу жорсткість випробування. Якщо в процесі випробування електричне навантаження на ЕА не подається, її можна розташовувати на сітках з капронових ниток, натягнутих на опори. При випробуваннях з електричним навантаженням ЕА встановлюється на спеціальній платні, пристосуваннях (касети, утримувачі, контактуючі пристрої). Металеві частини пристосувань обов'язково повинні мати антикорозійні покриття.

Зовнішній огляд виробів проводиться відповідно до НТД, Кліматичні випробування ЕА проводяться не тільки на стадії її проектування, але і при освоєнні виробів в серійному виробництві, а також в серійному виробництві для відбраковки потенційно ненадійних виробів (приймальноздавальні випробування) і контролю стабільності виробництва (періодичні випробування).

При прагненні до найбільшої інформативності і ефективності випробувань при освоєнні і виробництві виробів доцільно використовувати кліматичні випробування послідовно, коли наступне випробування усилює ефект попереднього (який міг би залишитися непоміченим). Рекомендується так звана нормалізована послідовність кліматичних випробувань, що включає послідовне випробування при підвищеній температурі, короткочасне випробування на вологостійкість в циклічному режимі (перший цикл), випробування на дію зниженої температури, зниженого атмосферного тиску, вологостійкість в циклічному режимі (решта циклів). При цьому між будь-якими з цих випробувань допускається перерва не більше трьох діб, за винятком інтервалу між випробуванням на вологостійкість і дією зниженої температури, який не повинен перевищувати 2 ч. Вимірювання параметрів виробів звичайно проводяться на початку і кінці послідовності.

5.2. ТЕМПЕРАТУРНІ ВИПРОБУВАННЯ

Випробування на дію підвищеної температури проводять з метою визначення здатності ЕА зберігати свої параметри і зовнішній вигляд в межах норм ТУ в процесі і після дії верхнього значення температури.

Розрізняють два методи випробувань ЕА на дію підвищеної температури: випробування під термічним навантаженням, випробування під суміщеною термічною і електричною навантаженнями.

Першому методу випробувань піддаються не теплорозсіючі вироби, температура яких в процесі експлуатації залежить тільки від температури навколишнього середовища, другому — теплорозсіюча ЕА, яка в робочому стані нагрівається за рахунок потужності, що виділяється, під дією електричного навантаження.

При випробуванні під суміщеним навантаженням виробу поміщають в камеру і випробовують під нормальним або максимально допустимим для даних виробів електричним навантаженням, відповідним верхньому значенню температури зовнішнього середовища, встановлюваного залежно від ступеня жорсткості випробувань

Можливі два способи проведення випробувань теплорозсіючих виробів. При першому способі досягнення заданого температурного режиму виробів визначають контролем температури повітря в камері, яка встановлюється рівної верхньому значенню температури навколишнього середовища при експлуатації (вказаної в ТУ). При другому способі досягнення заданого температурного режиму виробів визначають контролем температури ділянки (вузла) виробу, яка має найбільшу температуру або є найкритичнішим для працездатності виробу.

Для випробувань на підвищені температури застосовують спеціальні камери тепла, які повинні забезпечувати у разі потреби подачу електричного навантаження і вимірювання параметрів — критеріїв придатності ЕА в процесі випробувань. Розміщення датчиків контролю температури при випробуванні теплорозсіюючої ЕА повинне бути таким, щоб враховувалася можливість впливу становлячи її виробів один на одного.

Як датчики температури застосовують термоелектричні  перетворювачі  і термоперетворювача  опори.

Термоелектричні перетворювачі працюють в діапазоні температур —50...+1800° З і випускаються в різних виконаннях, залежно від інерційності, стійкості до механічних дій, герметичності і т.д.

Випробування на дію знижених температур проводять з метою перевірки параметрів виробів в умовах дії низької температури зовнішнього середовища, а також після перебування їх в цих умовах. Вироби поміщають в камеру холоду, після чого встановлюють нижнє значення температури по ТУ. Матеріали, вживані для кріплення малогабаритних виробів, повинні володіти високої теплопровідністю.

Час витримки при заданій температурі вибирають залежно від встановленої жорсткості випробувань з тимчасового ряду значень, приведених в ТУ. Проводяться вимірювання тих же параметрів, що і при випробуванні на дію підвищених температур.

Для перевірки працездатності виробу передбачається витримка виробів під електричним навантаженням при заданій температурі.

Випробування проводять в камерах холоду. Температура стінок камери після досягнення температурної стабільності не повинна відрізнятися від температури випробування більш ніж на 8%.

Випробування на циклічну дію зміни температур проводять для визначення здатності виробів протистояти швидкій зміні температури. В процесі цього випробування виробу піддають дії швидкої зміни верхнього і нижнього значень температур. Для випробування виробів встановлюють три цикли, якщо інше число циклів спеціально не обумовлено.

Кожний цикл складається з двох етапів. Спочатку вироби поміщають в камеру холоду, а потім в камеру тепла, температури в яких встановлюють залежно від ступеня жорсткості випробування. При заданих температурах вироби витримують протягом часу, необхідного для досягнення теплової рівноваги. Час перенесення виробів з камери тепла в камеру холоду або назад не повинне перевищувати 5 мін. При цьому рекомендується, щоб час досягнення заданого температурного режиму в камерах після завантаження виробу також не перевищувало цього значення.

Під час випробування електричне навантаження на вироби не подається, а електричні параметри вимірюють до і після випробування, заздалегідь витримавши вироби в нормальних кліматичних умовах.

Термоциклірованіє є одним з найжорсткіших видів кліматичних випробувань і дозволяє виявити приховані конструктивні дефекти і дефекти в технології, допущені при виготовленні виробів.

5.3. ВИПРОБУВАННЯ НА ВОЛОГОСТІЙКІСТЬ

Розрізняють два види випробування на вологостійкість: тривале і короткочасне. Тривале проводиться з метою визначення здатності виробів зберігати свої параметри в умовах і після тривалої дії вогкості. Короткочасне проводиться з метою оперативного виявлення грубих технологічних дефектів в серійному виробництві і дефектів, які могли виникнути в попередніх випробуваннях.

Обидва види випробувань на вологостійкість можуть проводиться в  циклічному   (з  конденсацією   вологи)   або  безперервному   (без конденсації вологи)   режимах.  Конкретний метод випробування встановлюється залежно від призначення і умов експлуатації виробів відповідно до ступеня жорсткості.

Циклічний режим випробування характеризується  дією  підвищеної вогкості при циклічній зміні температури повітря  в  камері. В результаті створюються умови для випадання  роси на  зовнішніх  поверхнях виробів (при швидкому зниженні температури) і подальшого її випаровування (в період   підвищення  температури),   що   сприяє інтенсивному  розвитку процесів корозії. При зниженні температури в камері волога може проникати всередину виробів через різні мікроканали в зварних, паяних швах, місцях з'єднання матеріалів з різними ТКЛР. Фізичний механізм цього явища полягає в наступному. При зниженні температури в камері повітря у внутрішній порожнині випробовуваного виробу охолоджується і тиск зменшується. За рахунок виникаючого перепаду тиску в навколишньому об'ємі і усередині порожнини волога дифундує по капілярах всередину цієї порожнини (корпуси). Враховуючи ці особливості, випробування на вологостійкість в циклічному режимі слід рекомендувати в першу чергу для виробів, що мають вільні внутрішні порожнини, наприклад для виробів в пластмасових корпусах з вільним внутрішнім об'ємом, в металостікляних і металокерамічних корпусах з вільним об'ємом і т.п.

У разі тривалого досліду на вологостійкість  при циклічному режимі загальна тривалість випробування залежно від ступеня жорсткості.

Випробування виробів  під електричним  навантаженням  передбачають в тому випадку, якщо в умовах експлуатації у цих виробів при зволоженні під напругою можлива поява руйнуючих дій електролізу  або електрохімічної  корозії. У вигляді навантаження використовується напруга, що забезпечує мінімальне виділення тепла у випробовуваних виробах. В більшості випадків випробування на вологостійкість  проводять без електричного навантаження.

Випробування на вологостійкість  проводять в спеціальних камерах тепла і вологи.

Вологе повітря в замкнутому просторі можна одержати різними способами зволоження: 1) випаровуванням з відкритої вільної поверхні води або водяних розчинів різних хімічних з'єднань; 2) шляхом циркуляції його через зволожувальний пристрій.

Перший спосіб застосовують в тому випадку, якщо вогкість повітря не міняється протягом тривалого часу. Цей спосіб хоча і простий, але практичне його вживання обмежується необхідністю строго підтримувати постійність різниці температури повітря і води, а також задану точність  регулювання  температури  в межах  психрометричної  різниці.

Другий спосіб зволоження повітря знайшов останнім часом більш широке вживання. Цей спосіб дає можливість створювати змінні температуру і вогкість повітря в період випробування.

Для вимірювання вогкості повітря і газів застосовують гігрометри. Гігрометри класифікують залежно від принципу дії.

5.4 Випробування на дію сонячного випромінювання

Випробування на дію сонячного випромінювання проводить з метою перевірки збереження зовнішнього вигляду і параметрів виробів після дії сонячного випромінювання. Даному виду випробувань піддається ЕА або, вживані в ній конструктивні елементи і покриття, виконані з органічних матеріалів, які не піддавалися іншим видам випробувань.

Контроль інтенсивності ультрафіолетового випромінювання проводиться по діаграмній стрічці або хімічним методом. Діаграмна стрічка дозволяє переводити свідчення мілівольтметра в щільність теплового потоку.

Випробування проводять в камері сонячної радіації. Випробовуваний виріб розташовують в камері так, щоб найуразливіші деталі (виготовлені з органічних матеріалів або такі, що мають органічні покриття) були звернені до джерел випромінювання. Після випробувань роблять візуальний огляд цих деталей (вузлів) і контролюють тільки ті параметри ЕА, стабільність яких залежить від стану деталей і вузлів, що виготовлених з органічних матеріалів або мають органічні покриття і що піддаються безпосередньому опромінюванню.

Як джерела світла застосовують ртутно-кварцові лампи з вольфрамовою ниткою напруження, лампи ультрафіолетового випромінювання або газорозрядні ртутні лампи.

5.5 Випробування на дію пилу.

Випробування на дію пилу підрозділяються на динамічних і статичних. Метою першого виду випробувань є перевірка стійкості виробів до руйнуючої (абразивному) дії пилу. Другий вид випробувань проводять з метою перевірки здатності виробів працювати в середовищі з підвищеною концентрацією пилу. У обох випадках вироби поміщають в камеру пил і розташовують так, щоб дія пилу була найбільш ефективною і відповідала можливій дії пилу при експлуатації.

Випробування проводять обдуванням виробів протягом 2 год. Потім вентилятор відключають, і протягом 2 год. відбувається осідання пилу без циркуляції повітря. При випробуванні на працездатність виробу можуть знаходитися в робочому стані, і необхідно передбачити вимірювання їх електричних параметрів. При випробуванні на пилонепроникність,   у разі   використання флуоресцентуючого порошку для виявлення пилу, проникаючого всередину виробів, їх переносять в затемнене приміщення, розкривають і піддають ультрафіолетовому опромінюванню.

Вироби вважають такими, що витримали випробування, якщо в процесі і (або) після випробування вони задовольняють вимогам, встановленим в стандартах і ТУ на вироби і програмі для даного виду випробувань. При цьому:

а)   у разі перевірки стійкості до абразивної дії пороши вироби вважають такими, що витримали випробування, якщо їх зовнішній вигляд задовольняє вимогам, обумовленим в стандартах і ТУ на вироби;

б)   у разі перевірки пилонепроникності ознакою бракування служить наявність пилу, що проник всередину виробу.

5.6 Випробування РЕА на дію хімічних факторів

Випробування на дію соляного туману проводять для визначення корозійної стійкості виробів і їх придатності до експлуатації у вологій атмосфері у присутності солей. Випробування можуть проводитися одним з наступних методів: витримкою виробів в соляному тумані з періодичним розпилюванням соляного розчину, або при безперервному розпилюванні з подальшою витримкою в чистій вологій атмосфері при підвищеній температурі. Вироби встановлюють в камеру так, щоб їх основна поверхня розташовувалася упоперек потоку сольового туману. Продукти корозії, або розчину, що розпилюється, не повинні потрапляти з одного випробовуваного виробу на інше.

Випробування на дію атмосфери, що містить сірчистий газ, проводять для визначення здатності контактів і з'єднань різних виробів зберігати свої параметри і зовнішній вигляд в умовах дії атмосфери, що містить сірчистий газ. Даний вид випробувань не може бути рекомендований для випробувань контактів, що містять срібло, або деякі його сплави, а також як загальне випробування на корозію, оскільки не враховує можливі дії всіх компонентів промислової атмосфери.

Випробування можуть проводитися періодичною і безперервною дією атмосфери, що містить сірчистий газ.

Крім розглянутих методів випробувань знаходять застосування і ряд інших методів випробувань на дію корозійно-активних середовищ, що містять двоокис азоту (N02),  аміак (NH3), сірчистий ангідрид (S03), хлористий водень (HCl).

Після закінчення випробування вироби промивають у дистильованій воді, якщо це вказано в стандартах, після чого просушують.

Вироби вважають такими, що витримали випробування, якщо вони на вигляд задовольняють вимогам, встановленим в стандартах для даного виду випробувань[2].

Обладнання для випробування РЕА на дію хімічних чинників

Для здійснення лабораторних випробувань на дії атмосфери з агресивно-активними агентами знаходять застосування спеціальні установки, які залежно від цілей випробувань можуть бути призначені для відтворення газоподібної атмосфери і середовища, що містить соляний (морський) туман[1].

5.7 Випробування на дію атмосферного, статичного гідравлічного тиску і водонепроникність.

Випробування на дію зниженого атмосферного тиску проводять з метою перевірки здатності виробів виконувати свої функції в умовах погіршення тепловіддачі і можливості перегріву.

Випробування на дію підвищеного тиску повітря або іншого газу проводять в барокамерах з метою перевірки стійкості параметрів і збереження зовнішнього вигляду виробів в умовах підвищеного атмосферного тиску.

Метою випробувань на дію статичного гідравлічного тиску є визначення працездатності апаратури в умовах перебування під водою. Випробування на водонепроникність проводять з метою перевірки збереження параметрів апаратури після перебування її у воді.

Випробування апаратури на дію статичного гідравлічного тиску проводять, поміщаючи апаратуру в бак з водою, де створюється тиск, відповідний граничній глибині занурення, встановленій в стандартах і ТУ.

Випробування на водонепроникність проводять, занурюючи апаратуру в неробочому перебуванні на 1году ванну з водою. Глибина занурення від поверхні води до верхньої точки конструкції апаратури повинна бути 50 см, температура води 20±10°С. Зовнішній огляд і вимірювання параметрів апаратури проводять після витягання її з ванни і видалення води з поверхні.


Лекція 6.

Біологічні випробування та іспитове встаткування.

6.1 Випробування на біостійкість

Випробування на біостійкість проводять з метою визначення здатності ЕА, зберігати в умовах дії на неї біологічних чинників, значення показників в межах, встановлених НТД. В даний час регламентується облік наступних біочинників: цвілевих грибів, комах, гризунів і грунтових мікроорганізмів. Найбільші руйнування ЕА виникають під дією грибкової цвілі.

Стійкістю до грибків називають здатність ЕА протистояти розвитку і руйнуючій дії грибкової цвілі в середовищі, зараженому цвілевими грибками. Випробування ЕА на грибкостійкість проводиться на зразках, які не піддавалися кліматичним і механічним випробуванням. Допускається в якості образців використовувати вироби, забраковані по електричних параметрах. Число зразків встановлюється відповідно до НТД або програми випробування. Для випробувань на стійкість до грибків вибрані такі види цвілевих грибів, які широкорозповсюдженні, мають швидке зростання і високу стійкість до фунгіцидів (протигрибкових препаратів) і здатні завдавати найбільшої шкоди ЕА.

Підготовка до випробувань полягає в стерилізації посуди, вживаною при випробуваннях, виготовленні живильної середовища для вирощування і зберігання культур грибків. Заздалегідь виконують пересівання і вирощують культури грибків. Зразки перевіряють і очищають від зовнішніх забруднень. За 2 год. до початку випробувань контролюють життєздатність спор грибків.

Існує два методи випробувань. По першому методу зразки ЕА,  відібрані для випробувань,  ретельно очищають  від забруднень етиловим спиртом. По другому методу вибірку виробів ділять на дві рівні частини (число виробів у вибірці повинне бути парним). Для виявлення причин пораження виробів грибками, піддають очищенню від забруднень етиловим спиртом, тільки першу групу зразків. Таким чином, перший метод встановлює, чи містять виріб і матеріали джерела живлення для розвитку і зростання грибів, а другий метод встановлює наявність фунгіцидних властивостей і вплив зовнішніх забруднень на грибкостійкість ЕА.

Після закінчення випробувань зразки витягують з камери і відразу оглядають, спочатку неозброєним оком в розсіяному світлі при освітленості від 2000 до 3000 лк, а потім при збільшенні в 56-60 разів. Оцінку грибкостійкості виробів проводять по зростанню грибків на зразках по шестибальній системі.

Обладнання для випробування РЕА на біостійкість. Для випробувань на стійкість до грибків використовують наступне устаткування: камери грибкоутворення  або термостати, що забезпечують температуру нагріву 29±2°С і відносну вологість в робочому об'ємі більше 90%; ексикатори, сушильні шафи, автоклави, біологічні мікроскопи, пульверизатори, чашки Петрі, пробірки і так далі.

При проведенні випробувань потрібно дотримуватися заходів безпеки. Випробування на грибостійкість дозволяється проводити  особам,  що пройшли попередній медичний огляд, навчання і інструктаж по техніці безпеки, оскільки при випробуваннях використовуються умовно-патогенні гриби. Спецодяг, приміщення, всі прилади, пристосування і инструменти систематично дезинфікують.

6.2 Випробування РЕА на стійкість до ультранизьких тисків

Випробування на стійкість до дії ультранизьких тисків проводять для визначення здатності ЕА зберігати при ультранизькому тиску свої параметри в межах, вказаних в НТД, для вивчення і оцінки дії глибокого вакууму на матеріали і елементи ЕА, а також для перевірки прийнятих схемних і конструктивно-технологічних рішень.

Використання виробів на різних висотах приводить до необхідності проведення випробувань в умовах зниженого атмосферного тиску і різних температур.

Матеріали, вузли, елементи, а також ЕА піддаються випробуванням у вакуумних установках. Для випробувань на дію зниженого атмосферного тиску і температури використовують термобарокамеры, відтворюючі знижений атмосферний тиск при нормальній, підвищеній або зниженій температурах.

6.3 Випробування на дію кріогенних температур

Пониження температури виробів в основному відбувається під впливом зовнішніх чинників, яким вироби можуть піддаватися в процесах експлуатації, зберігання і транспортування.

Випробування ЕА, на дію кріогенних температур, проводять з метою оцінки стійкості її параметрів при кріогенних температурах.

Випробуванням кріогенної температури піддаються як тепловиділяючі, так і нетепловиділяючі вироби. Метою випробувань є визначення придатності виробів до експлуатації, транспортування, або зберігання при дії зниженої температури. В умовах дії зниженої температури, а також після перебування у вказаних умовах проводять перевірку значень параметрів і (або) зовнішнього вигляду виробів для встановлення їх відповідності вимогам.

Для проведення випробувань на дію зниженої температури застосовують випробувальні камери холоду (КХ), або комбіновані камери: тепла і холоду (КТХ); тепла, холоду і зниженого атмосферного тиску (КТХБ); тепла, холоду і вологи (КТХВ) і так далі.

6.4 Випробування РЕА на дію іонізуючих випромінювань

Випробування матеріалів радіоелектронних виробів і складових ЕА компонентів на дію іонізуючих випромінювань проводять з метою перевірки працездатності і збереження зовнішнього вигляду виробів в межах, встановлених в НТД.

Компоненти ЕА, яку піддано дії радіоактивних випромінювань, характерних для експлуатаційних умов, можуть змінювати свої параметри. Оскільки радіоактивні випромінювання, проникаючи в товщу матеріалу, викликають в ньому іонізацію, то часто вони називаються іонізуючими[2].

Радіоактивні випромінювання розділяються на корпускулярні і квантові. Перші є потоками швидких елементарних частинок (нейтронів, протонів, ядер атомів хімічних елементів, бета-, альфа- і інших частинок), другими — електромагнітними іонізуючими випромінюваннями (гамма і рентгенівське).

Для вимірювання поглиненої дози радіоактивного випромінювання застосовується спеціальна одиниця — грей. Один грей (1 Гр) рівний дозі випромінювання, при якій опроміненій речовині масою 1 кг передається енергія будь-якого іонізуючого випромінювання 1 Дж.

При роботах з радіоактивними речовинами і джерелами іонізуючих випромінювань важливе значення має правильна організація праці, що забезпечує безпеку обслуговуючого персоналу.

Допустимі рівні опромінювання регламентуються стандартом «Норми радіаційної безпеки НРБ-69».

У основних санітарних правилах роботи з радіоактивними речовинами і іншими джерелами іонізуючих випромінювань (ВІСПИ-72 № 950—72) викладені найбільш загальні вимоги по забезпеченню безпеки, обов'язкові для всіх підприємств і установ, на яких ведуться роботи з радіоактивними речовинами і джерелами іонізуючих випромінювань.

Вироби, що піддалися опромінюванню, залежно від ступеня його активності і необхідності подальшого аналізу повинні,  або перевантажуватися в місця, передбачені для витримки зразків після опромінювання, або піддаватися руйнуванню в установленому порядку.

АВТОМАТИЗАція ВИПРОБУВАНь

6.5. АВТОМАТИЗОВАНА СИСТЕМА ВИПРОБУВАНь. Вимоги до забезпечення автоматизованих систем випробувань (технічне, математичне, програмне забезпечення)

Постійне збільшення функціональної складності й інтеграції, підвищення надійності елементної бази, широке впровадження цифрових методів обробки й передачі інформації й мікропроцесорних пристроїв привели до того, що змінилися як об'єкт випробувань (ЕА), так і контрольно-іспитова апаратура.

Одночасно підвищилися вимоги до ЕА по стійкості до впливів зовнішніх факторів, надійності, довговічності й іншим параметрам якості, що викликало значне збільшення обсягу випробувань, привело до збільшення трудомісткості випробувань і парку іспитової техніки.

Крім того, змінилося співвідношення між тривалістю контрольно-вимірювальних і іспитових операцій. Якщо раніше вони співвідносилися як 1:5, то тепер час вимірювань у кілька разів перевершує час випробувань, особливо для пристроїв ЕА з елементами підвищеного ступеня інтеграції (БІС, НБІС) [32].

За деяким даними, трудомісткість контрольно-іспитових операцій становить 40-50% загальної трудомісткості виготовлення ЕА. Тільки на частку прийомоздаточних, періодичних випробувань і випробувань на довговічність припадає близько 10% трудомісткості виготовлення виробу. Досвід показує, що об’єм випробувань за 5 років зростає в середньому в 2-2,5 рази.

Тому автоматизація іспитових і контрольно-вимірювальних операцій є одним із провідних напрямків у підвищенні ефективності виробництва.

Створення АСВ дозволяє не тільки скоротити трудомісткість випробувань ЕА, але й підвищити точність і вірогідність одержуваних результатів.

Автоматизація випробувань дає можливість: підвищити ефективність розробок   об'єктів   випробувань і зменшити витрати на їхню розробку;

одержати якісно нові результати, досягнення яких принципово неможливо без використання АСВ; скоротити строки випробувань зразків нової техніки; підвищити оперативність в одержанні, обробці й використанні інформації про якість і надійність ЕА.

Керуюча, інформаційна й допоміжна функції АСВ забезпечують виконання комплексу завдань, окремих завдань, операцій і дій і спрямовані на досягнення певних цілей. Ступінь автоматизації функцій при створенні АСВ визначається можливістю формалізації процесу керування випробуваннями, виробничою необхідністю й повинна бути економічно обґрунтована.

Керуюча функція АСВ складається в сукупності дій, що включають одержання інформації про стан випробовуваного об'єкта й системи, оцінку інформації, вибір керуючих впливів і їхню реалізацію.

Інформаційна функція полягає в одержанні (вимірюванні й перетворенні), обробці й передачі інформації про стан об'єкта, устаткування, зовнішнього й внутрішнього середовища іспитової камери.

Допоміжна функція включає збір і обробку даних про стан технічного або програмного забезпечення й або подання цієї інформації персоналу, або здійснення керуючих впливів на відповідні компоненти забезпечення АСВ.

Автоматизована система випробувань складається з ланок, об'єднаних загальною цільовою функцією й забезпечуючих її функціонування. Кожна ланка АСВ, що виконує в системі певну функцію, являє собою елемент забезпечення.

Будь-який ієрархічний рівень АСВ має структуру забезпечення, що складає з наступних видів: технічного, математичного, програмного, інформаційного, лінгвістичного, організаційного, методичного й метрологічного.

Варто чітко представляти, що для ефективного функціонування АСВ необхідні сукупність перерахованих елементів системи (а не тільки встаткування для контролю й випробувань) і спільні зусилля розроблювачів системи й ЕА. Відзначимо, що вартість устаткування контролю й випробувань становить порівняно невелику й разову (по витратах) частина вартості всієї системи. Все більші витрати (грошов і тимчасові) ідуть на засоби програмно-математичного забезпечення (до 80-90% загальної вартості системи).

Технічне забезпечення — сукупність взаємодіючих і об'єднаних у єдине ціле пристроїв: одержання, введення, підготовки, обробки, зберігання (нагромадження), реєстрації, виводу, відображення використання, передачі інформації й засобів реалізації керуючих впливів АСВ.

Математичне забезпечення — методи, математичні моделі системи й випробовуваних виробів, алгоритми функціонування АСВ й рішення окремих завдань випробувань.

Програмне забезпечення — програми, необхідні для реалізації всіх функцій АСВ. Програми записуються на носіях: перфострічках, перфокартах, магнітних стрічках і дисках.

Інформаційне забезпечення — нормативно-довідкова документація, що наприклад містить опис стандартних іспитових процедур, типових керуючих рішень; форма подання й організації даних в АСВ, у тому числі форма документів, відеограм, масивів і протоколів обміну даними.

До складу лінгвістичного забезпечення АСВ входять тезауруси, мови опису й маніпулювання даними, керування процесами випробувань і програмування.

Організаційне забезпечення — сукупність правил і приписань, що встановлюють структуру організації і її підрозділів, їхні функції й необхідна взаємодія персоналу АСВ з комплексом технічних засобів і між собою.

Методичне забезпечення — документи, у яких утримуються состав, правила відбору й експлуатації компонентів АСВ; послідовності операцій, що реалізують типові процедури контролю й випробувань, інструкції з роботи з устаткуванням.

Метрологічне забезпечення АСВ складається з метрологічних засобів і інструкцій з їхнього застосування.

Дії АСУК по забезпеченню основних проектних, технологічних і адміністративно-технічних служб науково-виробничого об'єднання оперативною й достовірною інформацією про якість документації, процесу виробництва й готової продукції, а також про виробіток раціональних керуючих впливів перебувають у прямої залежності від інформації, видаваної АСІ. Оскільки існують певні труднощі з одержанням оперативної інформації про якість ЕА зі сфери експлуатації, те АСВ є єдиною ланкою, що атестує якість ЕА й формує відповідну інформацію для АСУК.

Найбільш важливим параметром, що характеризує ефективність АСВ, є вірогідність — кількісна оцінка об'єктивної властивості АСВ розпізнавати вид технічного стану випробовуваного об'єкта. Оцінку вірогідності АСВ розрахунковим шляхом провести важко, можна одержати лише наближену оцінку. Тому обов'язково проводиться експериментальна оцінка вірогідності АСВ.

Видача інформації певного виду контрольно-вимірювальною підсистемою АСВ залежить від перешкод і збоїв у її ланках, їхніх станів і сигналів, повноти охвату контролем випробовуваного виробу, погрішностей вимірів і т.д. (мал. 10.2).

Вплив регулятора режимів іспитового встаткування на вірогідність АСВ зводиться в основному до специфіки виявлення відмов, чутливих до певних зовнішніх факторів, що впливають, одиничного випробування, проведеного по єдиній програмі з незмінними умовами, що відрізняються від реальних умов експлуатації.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

1417. Мовна картина світу у контексті міжкультурної комунікації 390 KB
  Аналіз структури мовної картини світу з позицій сучасного мовознавства. Аналіз безеквівалентної лексики як свідчення своєрідності мовних картин світу. Лінгво-культурологічний аналіз використання у слов’янських пареміях паралінгвістичного засобу мовчання. Вияв паралінгвістичних аспектів мовної картини світу у функціонуванні окремих слів у слов'янських прислів'ях і приказках.
1418. Организация систем диагностирования на транспорте 116.39 KB
  Предложен алгоритм разработки системы диагностирования на транспорте. Представлены основные проблемные вопросы реализации этапов систем диагностирования.
1419. Управління конфліктами в організації на прикладі туристичної фірми Пілігрім 371 KB
  Конфлікт, його складові та підходи до класифіації. Методи вирішення конфліктів. взаємодія з клієнтами. дослідження конфліктності на прикладі туристичної фірми Пілігрім. Дослідження конфліктності персоналу в організації на прикладі туристичної фірми Пілігрім.
1420. Расчет затрат на производство (материальные и энергетических ресурсы) 128 KB
  Расчет расходов энерегетических ресурсов. Расчет затрат на использованные химических реактивов. Оборудование и химическая посуда. Стоимость оборудования и мебели.
1421. Активний фільтр перетворення сигналу 127.5 KB
  Розрахунок активного фільтра. Побудова схеми для перетворення сигналу. Складання карти Вейча та об’єднання одиничних функцій прямокутниками.
1422. Поисковые системы и анализ сайта 11.14 MB
  Поиск информации и поисковые машины, принцип индексирования, анализ поискового запроса, оценка семантического ядра в целом. Статистика сайта и ее анализ, параметры посещаемости сайта. Авторитетность сайта и ссылочное ранжирование.
1423. Управление пассивом баланса методом 233.55 KB
  В исследованиях, приведенных в статье, предложена методика определения необходимых значений величин собственного капитала, долгосрочных и краткосрочных обязательств предприятий, позволяющих рационализировать структуру их баланса так, чтобы обеспечить его удовлетворительность и принимать обоснованные решения по управлению денежными потоками предприятия.
1424. Теория реального ветряка 226.36 KB
  Работа элементарных лопастей ветроколеса. Первое уравнение связи. План скоростей воздушного потока при набегании его на элемент лопасти. Момент и мощность всего ветряка. Потери ветряных двигателей.
1425. Судовые турбинные установки 229 KB
  Определяем давление пара Р0' перед сопловым аппаратом турбины. Определение теоретической и действительной скорости истечения пара из сопел. Определение оптимального отношения (U/C1)опт одноступенчатой турбины графоаналитическим путем. Определение утечки пара через переднее лабиринтовое уплотнение турбины.