Geum.ru

Очистить форматирование удаляет форматирование выделенного текста и сбрасывает на нормальное

Вид материалаДокументы
Однолучевой оптический метод
Андрюха Александров
2.    Метод ШСВ
Подобный материал:
1   2   3   4   5

Однолучевой оптический метод - бесконтактый метод иземерения параметров вибрации. Он основан на изменении угла сходимости лазерного луча, отраженного от поверхности вибрирующего изделия. Определение резонансной частоты данным методом показано на рис.



Световой пучок лазера, расширенный с помощью коллиматора 1, фокусируется линзой 3 в точке F' (заднем фокусе линзы) вблизи поверхности 4 испытываемого изделия, которая расположена перпендикулярно направлению распространения светового потока. Отраженный от поверхности изделия свет вновь формируется той же самой линзой в сходящийся световой пучок, угол сходисмоти которого зависит от расстояния между задним фокусом линзы и отражающей поверхности изделия. При вибрации изделия (положения I и II) это расстояние меняется и соответственно меняется диаметр отраженного светового потока, спроецированного на экран 2, а слеовательно, поверхностная плотность энергии излучения. Установив вместо экрана фотоэлектронный умножитель, на который с помощью диафрагмы пропускают только центральную часть отраженного светового потока, можно контролировать изменение его плотности энергии по регистрирующему прибору на выходе умножителя, а при соответствующей калибровке устройства - контролировать и амплитуду механических колебаний испытываемого изделия. Момент наступления резонанса определяют по резкому возрастанию амплитуды вызодного сигнала. Достоинство метода - простота, чувствительность.

3.    Климатические зоны 

текст

 

Андрюха Александров:

 

   Билет 6   

            1.    Внутренние воздействия объекта

Внутренние воздействия определяются режимами работы ЭС и характеризуются нагрузками, например электрическими и механическими, связанными с функционированием  ЭС. Электрические нагрузки, обусловленные необходимостью формирования и преобразования электрических сигналов в цепях ЭС, вызывают тепловые, электрические и  электрохимические процессы, приводящие к старению. Механические нагрузки связаны с наличием в ЭС соединений материалов с различными температурными  коэффициентами линейного расширения. В процессе эксплуатации указанные компоненты подвергаются износу.


            2.    Методы испытания качающейся частоты

            

Метод качающейся частоты является в настоящее время основным методом испытаний на виброустойчиность и вибропрочность. Сущность его заключается в изменении       частоты вибрации в заданном диапазоне — от минимальной до максимальной и наоборот (цикл качания), с тем чтобы последовательно возбуждать резонансы конструкции   ЭС, которые приходятся на область частот испытания. Необходимость не только повышения, но и понижения частоты обусловлена возможным наличием нелинейных           резонансов конструкции испытываемого изделия, появление которых в значительной степени зависит от направлении изменения частоты вибрации. При испытании ЭС     методом качающейся частоты любая резонансная частота, соответствующая диапазону частот испытания, возбуждается дважды за цикл качания. В этом состоит основное       преимущество данного метода перед методом фиксированных частот. В том случае, когда значения резонансных частот изделия неизвестны, испытание методом качающейся частоты проводят во всем диапазоне частот. Знание механических характеристик испытываемых изделий позволяет получить результаты испытания в более короткие сроки при действии вибрационной нагрузки в наиболее опасном диапазоне частот. 

3.    Испытания РЭС на воздействия повышенных температур   

Испытания РЭС на воздействия повышенных температур. Испытание проводят для проверки работоспособности ЭС и/или сохранения их внешнего вида при воздействии повышенной температуры и после него. Существует два метода испытания на воздействие повышенной температуры: под термической и под совмещенной нагрузкой (термической и электрической). По первому методу испытывают нетепловыделяющие ЭС, температура которых в процессе эксплуатации зависит только от температуры окружающей среды; по второму — тепловыделяющие ЭС, которые в рабочем состоянии нагреваются за счет мощности, выделяемой под действием электрической нагрузки.
При испытании под совмещенной нагрузкой изделия помещают в камеру и испытывают при нормальной или максимально допустимой для них электрической нагрузке, соответствующей верхнему значению температуры внешней среды и устанавливаемой в зависимости от степени жесткости испытания.
Возможны два способа проведения испытаний тепловыделяющих изделий. При первом момент достижения заданного температурного режима изделий фиксируют, контролируя температуру воздуха в камере, которую устанавливают равной верхнему значению (указанному в ТУ) температуры окружающей среды при эксплуатации. При втором способе этот момент определяют, контролируя температуру тех участков изделий, которые наиболее сильно разогреваются при работе ЭС, т.е. являются критичными для работоспособности изделии. Испытание первым способом осуществляют при достаточно большом объеме камеры, позволяющем имитировать условия свободного обмена воздуха (в камере отсутствует принудительная циркуляция воздуха или ее охлаждающим действием можно пренебречь). При испытании тепловыделяющих ЭС вторым способом рекомендуется поддсрживать скорость потока воздуха в камере при включении электрической нагрузки не более 1 м/с, чтобы не облегчать условий испытания образцов вследствие понижения их температуры за счет обдува.
После установления теплового равновесия измеряют параметры испытываемых изделий, не извлекая их из камеры. Для этого изделия подключают к наружным коммутационным цепям измерительной системы. Елси же измерение параметров изделий в камере технически невозможно, то допускается кратковременное (до 3 мни) извлечение их из камеры для выполнения измерений.
Обычно испытание ЭС на воздействие повышенной температуры проводят в следующем порядке: выполняют первое измерение необходимых параметров ЭС и температуры контролируемых точек в нормальных климатических условиях; помещают ЭС в камеру тепла (тепловыделяющие— при электрической нагрузке, нетепловыделяющне — без нее) и выдерживают при рабочей температуре в течение времени, установленного в ПИ и ТУ; выполняют второе измерение оговоренных в ПИ и ТУ параметров ЭС; температуру в камере повышают до предельного значения для ЭС данной группы или оставляют равной рабочей (в случае равенства рабочей и предельной температур) и выдерживают изделия при этой температуре в течение 6 ч; если предельная температура превышает рабочую, то температуру в камере затем понижают до рабочего значения повышенной температуры и выдерживают испытываемые изделия в этих условиях до достижения температуры окружающей среды по всему объему изделий; включают ЭС (если они испытывались в выключенном состоянии) и выдерживают их до установления теплового равновесия; выполняют третье измерение параметров; сравнивают данные второго и третьего измерений и решают вопрос о прекращении или продолжении испытания. Если измеренные параметры находятся в пределах установленных норм, испытание прекращают. В противном случае его продолжают до завершения трех циклов, считая за один цикл испытание при рабочей и предельной температурах.

 

   Билет 7   

            1.    Классификация испытаний по назначению 

Классификация испытаний по назначению. По назначению испытания можно разделить на исследовательские, определительные, сравнительные и контрольные. Исследовательские испытания проводят для изучения определенных характеристик свойств ЭС. Результаты этих испытаний служат для решения следующих задач: определения пли оценки показателей качества функционирования испытываемых ЭС в определенных условиях эксплуатации; выбора оптимальных режимов работы п показателей надежности ЭС; сравнения множества вариантов реализации ЭС при проектировании и аттестации; построения математической модели функционирования ЭС (оценки параметров математической модели); отбора существенных факторов, влияющих на показатели качества функционирования ЭС; выбора математической модели ЭС из заданного множества вариантов. Примером исследовательских испытании могут служить испытания моделей. Особенностью исследовательских испытаний является факультативный характер их проведения; они, как правило, не применяются при сдаче готовой продукции.

Определительные испытания проводят для определения количественных показателей надежности ЭС с заданной достоверностью. Показатели определяют экспериментально путем испытаний и последующих измерений, анализа диагностирования, с помощью органолептических методов регистрации отказов, повреждений и других событий.

Сравнительные испытания служат для сравнения показателей надежности аналогичных или одинаковых объектов. Так, на практике иногда возникает необходимость сопоставить качество аналогичных по характеристикам или даже одинаковых ЭС, выпускаемых различными предприятиями. Для этого сравниваемые объекты испытывают в идентичных условиях.

Контрольные испытания, составляющие наиболее многочисленную группу испытаний, проводят для установления соответствия характеристик ЭС заданным.

             2.    Метод ШСВ 

            При использовании метода ШСВ предусматривается постоянная плотность энергии каждой гармонической составляющей колебательного процесса для чего на испытываемые             изделия воздействует белый шум и испытание проводят при определенных значениях среднего квадратического ускорения. Структурная схема испытания на ШСВ приведена               на рис. 3.8.

            



            Степень жесткости испытания на ШСВ определяется сочетанием диапазона частот вибрации, среднего квадратического ускорения, спектральной плотности ускорения и                       продолжительности испытания.
            Важная особенность рассматриваемого метода испытаний—использование белого шума — сигнала, при котором все резонансные частоты в заданной полосе частот                             возбуждаются одновременно, что позволяет учесть их взаимное влияние и приближает испытание к реальным условиям эксплуатации изделий. В этом состоит главное                         преимущество метода ШСВ перед методом испытания изделий на узкополосное вибрационное воздействие, и поэтому он является основным методом испытаний. Однако                   реализация метода ШСВ требует весьма сложного и дорогостоящего оборудования. Поэтому в ряде случаев он заменяется более простым с точки зрения технической                             реализации методом узкополосной случайной вибрации со сканированием в диапазоне частот, когда случайная вибрация возбуждается в узкой полосе частот, центральная                   частота которой по экспоненциальному закону медленно сканирует по диапазону в процессе испытания от минимального значения до максимального и наоборот. 


           3.    Камеры тепла. Основные требования к их конструкция 

           Для испытания ЭС на воздействие повышенной температуры служат серийно выпускаемые отечественной промышленностью камеры тепла типа КТ с рабочим объемом                      0,05... 1 м3 и диапазоном изменения температуры 40...350°С. В случае необходимости камеры должны обеспечивать подключение электрических сигналов и измерение                        параметров — критериев годности в процессе испытания.
           Температуру в камере изменяют, включая/отключая электронагреватель. Для измерения и автоматического регулирования температуры используют электронные мосты и                      автоматические электронные потенциометры, работающие в комплекте с датчиками температуры Получают распространение цифровые приборы для измерения температуры              в диапазоне —200. .+700'С с погрешностью ±0,4% и быстродействием до одного измерения в секунду. При испытании тепловыделяющих ЭС датчики контроля температуры                размешают с учетом возможного взаимного влияния изделий. В этом случае при установлении температурного режима выходные измерительные приборы показывают                        истинную температуру контролируемых изделий. Поскольку предпочтительным испытанием на теплоустойчивость является испытание без принудительной циркуляции                      воздуха, для имитации условий свободного обмена воздуха камера лолжна быть достаточно велика. Требования к объему камеры взависимости от размеров испытываемых                  изделии и значения теплорассеивания с единицы их поверхности устанавливают с учетом рекомендаций ГОСТ 20.57 406-81.
          Для воспроизводимости результатов испытании внутренние стенки камеры должны быть изготовлены из материала, имеющего степень черноты не менее 0,8. Чтобы                             ограничить влияние излучения, температура стенок камеры не должно отличаться oт заданной температуры испытания более чем на ±3 % Это требование относится ко всем               частям стенок, причем образцы не должны испытывать прямого воздействия любого нагревательного или охлаждающего элемента, не отвечающего указанному требованию.               Точность поддержания температуры в рабочем объеме камеры должна быть не хуже ±3 'С для температур до 200 'С и -7 С для температур выше 200*С. Камера должна                           обеспечивать при испытании изделий абсолютную влажность не более 20 г водяных паров на I м3 воздуха, что приблизительно соответствует относительной влажности 50%           при температуре +35 °С.
          Минимально допустимое расстояние между испытываемым изделием и стенкой камеры определяют исходя из габаритов изделия и рассеиваемой мощности. Однако в любом               случае это расстояние должно быть не менее 100 мм Применяемые для крепления малогабаритных изделий материалы должны обладать высокой теплостойкостью и низкой               теплопроводностью.

          



           На рис. 4 1 показана схема камеры тепла КТ-0.05 - 315М, предназначенной для испытания малогабаритных ЭС на воздействие повышенной температуры в диапазоне                            40..315°С Точность поддержания температуры в диапазонах 40.. 100. 100...155 и 155...315°С обеспечивается соответственно не хуже ±1, ±2 и ±4*С. Время достижения                            температуры + 315"С не превышает 50 мин. Рабочий объём камеры составляет 0.05 м3.
           Для нагрева воздуха в рабочем объеме 4 камеры служит нагреватель 6. Чтобы температура по всему объему камеры была одинаковой, т. е. для хорошего теплообмена между                  нагревателем и воздухом в камере, воздух от нагревателя продувается вентилятором 7 и по воздухопроводу 5 поступает в рабочий объем, где размещают испытываемые                        изделия. При нижнем значении температуры в камере приоткрывают заслонку 1. Чем меньше разница между температурой воздуха в помещении и в камере и чем больше                      мощность, выделяемая испытываемыми изделиями, тем больше открывают заслонку. В двери 2 имеется съемное окно 3, заменяемое при необходимости вставкой, в которой                крепят испытываемые изделия. Терморезисторы RI—R3 служат датчиками для регулирования температуры и аварийного отключения камеры. Камера может работать в ручном            и автоматическом режимах. Регулирование температуры осуществляется следующим образом. В электронном автоматическом регуляторе температуры (РТ) устанавливают                    задатчик на требуемую температуру. С автоматического регулятора подается питание на термочувствительный мост, плечами которого служат терморезисторы R2 и R3. До тех            пор пока температура в камере не достигнет заданной, мост разбалансирован. Напряжение разбаланса поступает на блок управления (БУ), в котором вырабатываются                            управляющие импульсы Фазовый сдвиг этих импульсов относительно фазы питающей сети зависит от разбаланса моста. При температуре в камере, значительно меньшей                     заданной, управляющие импульсы открывают тиристоры силового блока (СБ) в начале каждого полупериода, и через нагреватель протекает максимальный ток. С                                  приближением температуры к заданной разбаланс моста уменьшается, фаза управляющих импульсов изменяется так, что тиристоры включаются в средней части полупериода              или ближе к его концу, и через нагреватель протекает средний ток, необходимый для поддержания теплового равновесия в камере при заданной температуре. Терморезистор                RI подключен к входу блока аварийного отключения (БАО) камеры, который в случае превышения заданной температуры включает световую и звуковую сигнализацию.
           Камера тепла обычно выполняется в виде шкафа, верхняя часть которого является рабочим обьемом, а в нижней расположены блоки автоматического регулирования                              температуры и панель управления.


   Билет 8   

1.    Субъективные и объективные факторы 

            Классификация воздействующих факторов. Каждый вид воздействия характеризуется своим набором факторов. Например, для климатических воздействий это температура»                 влажность, давление, скорость ветра и т.д. Все воздействующие факторы по их происхождению разделяют на две группы: объективные и субъективные (рис. 1.3). 

            



            Объективные факторы характеризуют воздействие внешних условий, в которых осуществляют хранение, транспортировку и эксплуатацию ЭС. Различают прямые и                               косвенные объективные факторы. Первые харастеризуют естественные воздействия, вторые — воздействия на ЭС объекта.
            Субъективные факторы характеризуют человеческую деятельность на этапах проектирования, производства и эксплуатации ЭС. Результатом воздействия этих факторов                         являются ошибки проектирования, производства и эксплуатации, приводящие к дефектам изделий, которые при воздействии объективных факторов приводят, к частичной                   или полной потере работоспособности ЭС.


2.    Вибростенды. Разновидности их конструкций 

В лабораторных условиях испытание на вибрационные нагрузки проводят на вибрационном стенде (вибростенде), представляющем систему, состоящую из создающего вибрацию возбудителя механических колебаний (вибратора) и специальной платформы (стола), на котором крепятся испытываемые изделия. Вибростенд входит в состав вибрационной установки (виброустановки).
Основные требования, которым должны удовлетворять виброустановки, — это возможность получения гармонических вибраций в требуемом диапазоне ускорений и частот, устойчивость и надежность в работе при длительной эксплуатации.
Виброустановки классифицируют:
1) по способу возбуждения вибрации — механические с кинематическим и центробежным возбуждением, электродинамические, электромагнитные, гидравлические, гидромеханические, гидроэлектромагнитные, гидроэлектродинамические, пьезоэлектрические и др.;
2) по частотным диапазонам воспроизводимой вибрации — низкочастотные и высокочастотные, узкополосные и широкополосные;
3) по методу проведения испытаний — на фиксированных частотах и качающейся частоте (для гармонической вибрации), на ШСВ и сканированием полосы частот, (для случайной вибрации);
4) по предельным значениям основных параметров в заданных диапазонах частот — силе возбуждения, выталкивающему усилию, перемещению, скорости, ускорению, полезной нагрузке, расходуемой мощности и т. п.;
5) по кинематическим и конструктивным признакам— для создания возвратно-поступательной или угловой вибрации; для воспроизведения вибрации в одном или нескольких направлениях (одно- или многокомпонентные); с вибрационным столом, стержнями или другими приспособлениями для крепления изделий; стационарные или переносные.


3.    Испытания на циклические воздействия температуры и термоудар 

Испытание на воздействие изменения температуры среды проводят для проверки работоспособности и сохранения внешнего вида ЭС после указанного воздействия. В зависимости от назначения и условий эксплуатации, а также от конструктивных особенностей ЭС испытание осуществляют по методу либо двух камер (для ЭС, которые в условиях эксплуатации подвергаются быстрому изменению температуры среды), либо одной камеры (при медленном изменении температуры среды). Для испытания устанавливают три цикла, если иное их число специально не оговорено в ТУ. Каждый цикл состоит из двух этапов-испытаний: при пониженной и повышенной температуре среды.
Термоциклирование — один из самых жестких видов климатических испытаний—позволяет выявить скрытые конструктивные дефекты и нарушения технологии.
Испытание на термоудар (на устойчивость ЭС к воздействию резких перепадов температур) проводят иногда наряду с испытанием на воздействие изменения температуры среды. Это испытание является весьма жестким и применяется для установления предельных прочностных свойств ЭС; по его результатам можно сравнительно быстро получить данные о наиболее слабых частях конструкции ЭС. Испытание осуществляют используя метод двух жидкостных ванн. При этом подвергают ЭС воздействию обычно 10 циклов, если иное число не указано в ТУ и ПИ. Испытание в течение одного цикла проводят в двух ваннах: в одной вода имеет пониженную температуру, в  другой-    повышенную. Значения температур соответствуют испытательным режимам.


 

   Билет 9   

1.    Основные принципы потери работоспособности РЭС 

Современные ЭС, сконструированные на базе ИС и полупроводниковых приборов, с физико-технологической точки зрения представляют собой сложные структуры, состоящие из полупроводниковых, диэлектрических, металлических и резистивных слоев или пленок, в которых происходят процессы переноса вещества (диффузия, электродиффузия), химического взаимодействия различных материалов между собой и с окружающей средой (реакции окисления, замещения, восстановления и др.), изменения кристаллической структуры (кристаллизация, рекристаллизация).При этом в деталях конструкций ЭС протекают процессы теплообмена, образования магнитных и электрических полей, возникновения упругих и пластических деформаций и т.п., носящие как обратимый, так и необратимый характер. Изменения, происходящие в физической структуре элементов и деталях конструкций ЭС, зависят от воздействий. Природа этих воздействий различна, поскольку различны условия эксплуатации ЭС. 

2.    Спектральная плотность при испытаниях на вибрации 

При анализе случайной вибрации в частотной области пользуются не мгновенным значением амплитуд гармонических составляющих, а их дисперсией. Дисперсия (разброс мгновенных значений случайной вибрации относительно её среднего значения), отнесенная к рассматриваемой полосе частот  . называется спектральной плотностью мощности случайной вибрации в этой полосе частот:

            

            Как видно из данного соотношения, спектральная плотность характеризует мощность колебательного процесса, приходящуюся на единицу частотного диапазона. Площадь под             кривой зависимости спектральной плотности от частоты равна дисперсии амплитуд гармонических составляющих. Две случайные вибрации с одинаковыми параметрами                   закона Гаусса могут отличаться тем, что их мощности сосредоточены в различных частотных диапазонах.



3.    Камеры тепла и холода 

            Если испытание на воздействие пониженной температуры среды проводят в камере тепла и холода, то температура стенок камеры после достижения температурной                             стабильности не должна отличаться от температуры испытания более чем на ±8%. Требования к расположению испытываемых изделий аналогичны требованиям при                           испытании на воздействие        повышенной температуры.


   Билет 10   

1.    Влияние климатических факторов на работоспособность РЭС 

Климатические воздействия при эксплуатации ЭС подразделяют на естественные и искусственные. Естественные климатические воздействия определяются погодными условиями, включающими температуру, влажность, ветер, атмосферное давление и др. Искусственные климатические воздействия создаются вследствие функционирования ЭС и расположенных рядом объектов.
На работу современных ЭС значительное влияние оказывает температурный режим эксплуатаци, важнейшие показатели которого — абсолютные годовые минимумы и максимумы температуры. Основными факторами, определяющими изменение температуры, являются широта местности, степень континентальности и топографические условия. Влияние первых двух факторов обусловливает плавное и последовательное изменение температуры. Топографические условия (высота над уровнем моря и форма рельефа) нарушают этот плавный ход.
Подводя итог рассмотрению естественных климатических условий, можно сделать вывод, что для различных зон эксплуатации характерны различные сочетание и длительность воздействия климатических факторов. Под влиянием этих факторов в элементах протекают сложные физико-химические процессы, изменяющие их свойства и вызывающие отказы ЭС. Поэтому при конструировании ЭС разработчику необходимо располагать не только допустимыми значениями воздействующих климатических факторов, при которых гарантируется надежная работа ЭС, но и наиболее полной информацией об изменении характеристик элементов при воздействии этих факторов.
Опыт эксплуатации показывает, что для ЭС особенно опасна повышенная влажность окружающей среды. Это объясняется исключительно агрессивным воздействием паров воды на большинство используемых в ЭС материалов, приводящим к изменению их электрофизических свойств и механических характеристик. Для защиты от воздействия повышенной влажности элементы ЭС, как правило, герметизируют, используя органические полимерные материалы. Производят покрытие лаками, эмалями, обволакивание компаундами, литьевое прессование в пластмассу, герметизацию в готовые пластмассовые корпуса и т.д. Однако ни одни из способов герметизации не обеспечивает идеальной влагозащиты из-за микрополостей в сварных и паяных швах корпусов, а при герметизации полимерными материалами — из-за способности последних сорбировать и пропускать пары воды.