Методы и устройства испытаний электронных средств

Марта 2020г.

Наочередных двух лекциях мы рассмотрим варианты испытаний устройств, различных по назначению и по климатическому исполнению.

Испытаниям подвергается следующий вариант радиоэлектронного изделия:

· Климатический регион эксплуатации - влажный тропический.

· Низшая резонансная частота - больше двух верхних частот рабочего диапазона.

·     Ось симметрии электронного средства - нет.

·     Место эксплуатации - стационарно, на открытом воздухе.

·     Электронное средство является не теплорассеивающим.

·     Особые параметры - корпус покрыт полимерным материалом.

 

Влажный тропический регион расположен вблизи экватора. К нему относится большая часть Центральной и Южной Америки, средняя часть Африки, Юг Индии, часть Юго-восточной Азии, Индонезия. Средняя минимальная температура составляет +1°С, а максимальная +45°С. Особенностью региона является обилие ливневых дождей, высокая относительная влажность воздуха, значительная конденсация влаги в виде росы. Сочетание высоких температур и влажности делает климат данного региона очень коррозионно-агрессивным. Климатические условия региона весьма благоприятны для существования и интенсивного размножения плесневых грибов.

Виды испытаний в соответствие с проектными условиями работы - на воздействие повышенной температуры, испытания на влагоустойчивость, испытания на воздействия солнечного излучения, испытания на воздействие соляного тумана, испытания на воздействия биологических факторов.

 

Испытания на воздействие повышенной температуры.

Метод испытаний ЭС на воздействие повышенной температуры: испытание под термической нагрузкой - подвергаются нетеплорассеивающие изделия, температура которых в процессе эксплуатации зависит только от температуры окружающей среды.

 

Испытания проводят в проводят в термокамерах тепла и холода.

При испытании под совмещенной нагрузкой изделия помещают в камеру и испытывают под нормальной или максимальной допустимой для этих ЭС электрической нагрузкой, при значении температуры внешней среды в зависимости от степени жесткости испытаний.

Непрерывному тепловому воздействию подвергаются изделия, эксплуатирующиеся или хранящиеся в стационарных условиях.

Периодическому тепловому воздействию подвергаются транспортируемые изделия или изделия, эксплуатируемые на открытом воздухе.

 

Испытания первым способом возможны, когда объем камеры достаточно велик для того, чтобы разместить изделие и обеспечить естественную циркуляцию воздуха. Чтобы имитировать условия свободного обмена воздуха, в камере отсутствует принудительная циркуляция воздуха и ее охлаждающим действием можно пренебречь. Проведение испытаний по первому способу возможно также, когда перегрев участка (узла) изделия не превышает 25 ⁰С при нормальных климатических условиях.

 

Температуру измеряют с помощью термоизмерительных преобразователей (датчиков), которые привычно называются термометрами. Термометры предназначены для выработки сигнала в форме, удобной для восприятия наблюдателем, автоматической обработки, передачи и использования в автоматических системах управления.

 

Испытания на влагоустойчивость.

Различают два вида испытаний на влагоустойчивость:

· длительное,

· кратковременное.

 

Длительное проводится с целью определения способности изделия сохранять свои параметры в условиях и после длительного воздействия влажности.

Кратковременное проводится с целью оперативного выявления грубых технологических дефектов и дефектов, которые могли возникнуть в предшествующих испытаниях.

 

Оба эти вида испытаний могут проводиться в следующих режимах:

· циклический (с конденсацией влаги);

· непрерывный (без конденсации влаги).

 

Циклический режим испытаний характеризуется воздействием повышенной влажности при циклическом изменении температуры воздуха в камере. В результате создаются условия для конденсации влаги на наружных поверхностях изделий и последующего ее испарения, что способствует интенсивному развитию процессов коррозии. Также сконденсированная влага может проникнуть внутрь изделия через различные микроканалы в сварных и паяных швах.

В непрерывном режиме испытаний не предусматривается конденсации влаги на изделии, поэтому непрерывные испытания проводят при постоянных значениях температуры.

Для проведения испытаний ЭС на воздействие влаги применяют камеры тепла и влаги.

-Инжекционными называют камеры, повышение влажности в которых создается путем введения (инжектирования) в их рабочий объем влажного воздуха.

Неинжекционными называют камеры, повышение влажности в которых создается за счет испарения влаги с открытой поверхности.

Для измерения влажности применяют приборы различного принципа действия, называемые гигрометрами.

Психометрический метод основан на определении разности температур, измеренных сухим и мокрым термометром.

Сорбционный метод основан на применении гигроскопических тел, изменяющих свои свойства от количества поглощенной материалом влаги.

 

 

Испытания на воздействия солнечного излучения.

Испытания на воздействие солнечного излучения проводят с целью проверки сохранения внешнего вида и параметров изделия после воздействия солнечного излучения. Испытания проводят в камере солнечной радиации. Испытуемое ЭС располагают в камере таким образом, чтобы наиболее уязвимые детали (изготовленные или имеющие покрытие из органических материалов) были обращены к источникам излучения.

 

Испытания на воздействие солнечного излучения подразделя ют на:

-тепловые;

-механические;

-химические;

-электрохимические и др.

 

Для проведения испытаний на воздействие солнечного излучения применяют камеры солнечной радиации, которые обеспечивают необходимую плотность солнечного излучения и могут при необходимости поддерживать заданную температуру и влажность путем введения теплого влажного воздуха непосредственно в объем камеры.

Главными элементами камеры солнечного излучения являются источники освещения, которые по физической природе излучения бывают основаны:

-на нагревании (вольфрамовые лампы). Основной критерий воздействия-инфракрасное излучение;

-на принципе электролюминесценции (газоразрядные трубки). Основной критерий воздействия-ультрафиолетовое излучение;

-на одновременном использовании нагрева и электролюминесценции (ртутно-паровые лампы высокого и сверхвысокого давления).

 

Для оценки солнечной радиации применяются приборы:

-Пиргелиометр - прибор для измерения прямого солнечного излучения, падающего на поверхность перпендикулярно солнечным лучам.

-Пиранометр - прибор для измерения суммарного рассеянного солнечного излучения, поступающего на горизонтальную поверхность.

-Актинометр - прибор для измерения интенсивности прямого солнечного излучения.

 

 

Испытания на воздействие соляного тумана.

Этот вид испытаний можно отнести как к климатическим испытаниям, так и к коррозионным. Испытания на воздействие соляного тумана проводят с целью определения коррозионной стойкости ЭС в атмосфере, содержащей водные растворы солей.

Главным условием при проведении испытаний на воздействие соляного тумана является требование, чтобы соляные брызги из разбрызгивателей, а также с внутренней поверхности камеры не попадали на поверхность испытуемых ЭС.

При испытании на воздействие соляного тумана, который создается распылением соляного раствора, возникает необходимость измерений значений дисперсности, водности, концентрации раствора, а также значения водородного показателя рН(показатель кислотности или щёлочности среды).

Водность тумана измеряют расходом через сливные коллекторы в камере. Требуемый расход не менее 0.1…0.3 мл в час.

Дисперсность тумана определяют методом микрофотографирования. Стекло с трансформаторным маслом помещают в камеру на 30 сек. Потом его фотографируют и считают количество капель, а также определяют их средний размер.

рН измеряют при помощи рН-метров, состоящих из стеклянного индикаторного и хлорсеребряного электродов сравнения, между которыми измеряется разность потенциалов.

 

 

Испытания на воздействия биологических факторов.

Испытания на биостойкость (биоустойчивость) проводят с целью определения способности ЭС сохранять исправное состояние в условиях воздействия на нее биологических факторов. Наибольшие разрушения ЭС возникают под действием грибковой плесени.

Для этого используют специальные камеры грибообразования, которые обеспечивают эти условия и отличаются хорошей равномерностью распределения температуры и влажности по объему камеры.

В камеру устанавливаются испытуемые ЭС и контрольные чашечки Петри, по которым судят о жизнеспособности грибковых спор.

 

Результаты испытаний оценивают по росту плесени на ЭС. Оценка роста плесени происходит по четырехбальной системе (ранее была 6-бальная система).

- нет видимого роста грибов при 56-кратном увеличении;

- видны проросшие споры и незначительно развитый мицелий в виде неветвящихся гиф при 56-кратном увеличении;

- отчетливо виден рост грибов невооруженном глазом менее 25% поверхности;

- рост грибов превышает 25% поверхности.

 

Изделия электронной техники и электротехнические считаются выдержавшими испытания, если рост грибов не превышает 2 бала.

 

Испытания на воздействия коррозии.

Испытания на воздействие коррозионно-активных агентов могут быть:

-нормальными;

-проводимыми на климатических испытательных станциях.

-ускоренными;

 

При проведении нормальных испытаний значения параметров испытательного режима и продолжительность испытаний изделий на стойкость к воздействию специальных сред устанавливают в зависимости от условий эксплуатации.

Испытания на климатических испытательных станциях отличается продолжительностью и высокой стоимостью.

Ускорение процесса испытания осуществляется за счет изменения значений одного или нескольких параметров, определяющих скорость коррозии.

 

К таким параметрам относятся:

-относительная влажность;

-степень конденсации влаги;

-температура;

-концентрация коррозионно-активных агентов;

-продолжительность испытаний и чередование условий их проведения и т.

-также существенное влияние на процесс коррозии оказывает состояние поверхности изделия.

 

В качестве примера испытания на воздействие коррозии рассмотрим испытание на воздействие атмосферы, содержащей сернистый газ.

 

Испытания могут проводиться:

-периодическим воздействием атмосферы, содержащей сернистый газ;

-непрерывным воздействием атмосферы, содержащей сернистый газ.

 

При периодическом воздействии процесс испытаний складывается из определенного числа циклов. Один цикл продолжается 24 часа, в течение которого в камере осуществляют два режима испытаний.

-первый режим характеризуется наличием сернистого газа в атмосфере, температурой 25±2, относительной влажностью 85±5%, продолжительность выдержки 8 часов.

-во время второго режима подача сернистого газа прекращается, температура поднимается до 40, а влажность понижается до 70%, продолжительность выдержки - 14 часов. Время перехода от одного режима к другому - 2 часа.

В зависимости от требований к изделию устанавливают число циклов 2, 4, 8.

При непрерывном воздействии устанавливают первый режим испытаний, уменьшив значение влажности до 75%. Продолжительность выдержки - 4, 10, 12 суток.

По окончании испытаний ЭС извлекают из камеры и выдерживают в нормальных климатических условиях от 1 до 24 часов, после чего проводят осмотр и измеряют параметры ЭС (контактное сопротивление).

 

При проведении испытаний на воздействие коррозионно-активных агентов является важным измерение:

-расхода коррозионно-активного газа (или скорости);

-концентрации коррозионно-активного агента в атмосфере.

 

Расход измеряется при помощи расходомеров, в частности используются ротаметры.

 

Определение концентрации может производиться следующими методами:

-фотоколориметрическим (сравнение по окраске);

-нефелометрическим (сравнение по мутности);

-химическим;

-объемным.