Научная статья на тему 'Проблемы метрологического обеспечения испытаний изделий электронной техники на воздействие вибрации'

Проблемы метрологического обеспечения испытаний изделий электронной техники на воздействие вибрации Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
611
980
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Титов А. А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Проблемы метрологического обеспечения испытаний изделий электронной техники на воздействие вибрации»

Титов А.А. ПРОБЛЕМЫ МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ ИЗДЕЛИЙ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ НА ВОЗДЕЙСТВИЕ ВИБРАЦИИ

Технический уровень и качество изделий электронной техники (ИЭТ) оценивают по совокупности показателей, которые определяются по результатам испытаний. До 8 0-90 % объема испытаний ИЭТ составляют испытания на воздействие климатических и механических факторов.

Согласно ГОСТ 20 57.406 для ИЭТ установлены следующие виды испытаний на воздействие вибрации и ударов из группы испытаний на воздействие механических факторов: испытания на воздействие синусоидальной вибрации, испытания на воздействие случайной широкополосной вибрации, испытания на воздействие многократных ударов, испытания на воздействие одиночного удара.

В настоящее время разработано и эксплуатируется большое число вибрационных и ударных испытательных установок и созданы различные методы испытаний, в той или иной мере приближающие условия испытаний ИЭТ к реальным.

Наиболее полно современным требованиям к испытаниям ИЭТ на воздействие вибрации отвечает электродинамическая вибрационная установка, состоящая из устройства управления, усилителя мощности и электродинамического вибростенда, позволяющая проводить испытания в широком диапазоне частот, перемещений и ускорений.

Так как вибрационные установки относятся к испытательному оборудованию, следовательно, по ГОСТ Р 8.568 - 97 должны подвергаться аттестации.

Важным вопросом при эксплуатации установки, с целью поддержания заданных требований к качеству ИЭТ, является метрологическое обеспечение, в частности разработка программы и методики аттестации, которые основаны на выполнении следующих операций: внешний осмотр, проверка безопасности, опробование и опреде-

ление точностных характеристик.

Внешний осмотр заключается в проверке соответствия внешнего вида и комплектации установки эксплуатационной документации, отсутствия механических повреждений блоков и устройств, входящих в комплект установки, которые могут привести к нарушению требований по обеспечению безопасности работ, а также повлиять на технические и точностные характеристики установки

Опробование установки проводится путем ее включения, воспроизведения вибрации и выключения в соответствии с нормативно-технической документацией на установку. При этом проверяется правильность срабатывания средств индикации и сигнализации установки.

Определение точностных характеристик производится по следующей программе.

1 Нестабильность ускорения и частоты установки определяется следующим образом.

Структурная схема измерения параметров вибрации представлена на рисунке 1.

Устройство Усилитель Амперметр

управления

Вибростенд Виброметр Усилитель Измеритель

согласующий искажений

Осциллограф

электронный

Рисунок 1

Измеряется температура стола вибростенда. На стол устанавливается вибропреобразователь. На устройстве управления устанавливается частота 400 Гц и ускорение, равное 0,7 верхнего предела номинального диапазона ускорения. По истечении времени прогрева установки через каждые 20 мин в течение первого часа работы и далее через 1 ч в течение 8 непрерывной работы установки измеряется ускорение и частота. С помощью электронно-лучевого осциллографа, подключенного к выходу согласующего усилителя, наблюдается форма кривой ускорения.

При периодической аттестации допускается проводить измерения в течение времени, равного 0,5 максимально допустимого времени непрерывной работы.

Определяется нестабильность ускорения и частоты следующим образом.

тах а, - а А

Ф =-----^ -100%

= maxf—— • 100 , f f

- М -Г -Г

где а и а - текущее и заданное ускорения в контрольной точке, — , и у3 - текущее и заданное

с2

значение частоты.

По окончании операции производится измерение температуры стола вибростенда.

2 Значение вибрационного шума на столе вибростенда определяется с помощью виброметра при включенной установке, но при отсутствии сигнала возбуждения на частоте 400 Гц и при отключенном вентиляторе.

3 Диапазоны воспроизводимого ускорения, перемещения и частоты определяются

а

За нижние пределы номинальных диапазонов воспроизводимого ускорения и перемещения принимаются значения ускорения и перемещения, превышающие значение вибрационного шума на столе вибростенда не менее чем в 4 раза.

Определяются верхние пределы номинального диапазона ускорения и перемещения.

За номинальный диапазон частот принимается интервал, в котором обеспечивается воспроизведение ускорений и перемещений в их номинальных диапазонах.

4 Пределы погрешности поддержания ускорения (перемещения) A определяются при прохождении диапазона

окт

частот 20...3000 Гц от нижней границы до верхней и обратно со скоростью развертки 2 - при нижних зна-

нии

м

чениях ускорения и перемещения 20 — и 1 мм без эквивалента нагрузки и с эквивалентом нагрузки и при

с

м м

верхних значениях ускорения и перемещения 350 — и 3,5 мм без эквивалента нагрузки и 210 — и 2,1 мм

с с

с эквивалентом нагрузки по формуле в процентах

max af - ал

дА =--^----1.100

а3 ,

a f а0

где J и 3 - соответственно текущее и заданное значения ускорения или перемещения. Заданные значения ускорения или перемещения устанавливаются на частоте 50 Гц. Текущее значение ускорения определяется по контрольному виброметру в точке стола вибростенда, расположенной рядом с рабочим датчиком. Контрольный датчик крепится методом приклеивания.

5 Коэффициенты гармоник ускорения и перемещения определяются в контрольной точке стола вибростенда в

м

диапазоне частот 20.3000 Гц без эквивалента нагрузки при ускорении 500— и при амплитуде перемещения 5

с2

мм на частоте 20 Гц с помощью измерителя коэффициента гармоник, подключаемого к выходу согласующего усилителя. Для наблюдения формы кривой ускорения и перемещения к выходам виброметров подключить электронно-лучевой осциллограф.

6 Определение коэффициента поперечных составляющих проводится без эквивалента нагрузки при амплитуде

мм

1,7 мм и ускорении 170 — и с эквивалентом нагрузки 5 кг при амплитуде 1 мм и ускорении 100 — на

с2с2 частотах 20, 50, 70, 100, 150, 200, 300, 400, 500, 700, 1000, 1500, 2000 Гц с помощью виброметра, поочередно устанавливая ВИП в трех взаимно перпендикулярных плоскостях.

к

Коэффициент поперечных составляющих п в процентах определяют по формуле

д/с

Jal + а1

К = ±-х---------у-100

п

ах ау

где х и ' - ускорения и перемещения в двух направлениях, взаимно перпендикулярных друг к другу и

а

к рабочей оси вибростенда; z - ускорение и перемещение вдоль рабочей оси вибростенда.

7 Определение коэффициента неравномерности распределения проводится в номинальном диапазоне частот

при постоянных значениях ускорения и перемещения в контрольной точке не менее 0,3 верхних пределов номинальных диапазонов ускорения и перемещения с помощью виброметра, измеряющего среднее квадратическое

п

значение. Коэффициент неравномерности распределения 0 на данном режиме работы установки определить по формуле:

maxlа. - а, I

0 =------^ -100

ак ,

а, . „ ак

где 1 - ускорение или перемещение в i-й точке крепления; k - ускорение или перемещение в кон-

трольной точке.

8 Резонансные частоты определяются по АЧХ ускорения, снятой при постоянном значении силы тока в подвижной катушке с помощью виброметра и амперметра. При этом ток в подвижной катушке устанавливается такой, чтобы ускорение и перемещение не превышали предельных допускаемых значений. Резонансная частота подвески соответствует первому по частоте пику ускорения не менее чем в 1,5 раза превышающему ускорение на частоте 400 Гц. Резонансная частота подвижной системы соответствует первому после резонансной частоты подвески пику ускорения не менее чем в 5 раз превышающему ускорение на частоте 400 Гц.

9 Индукция магнитного поля измеряется в трех точках на высоте 20 мм от поверхности стола вибростенда

вдоль радиуса: в центре, на расстояниях 0,5R и R от центра стола вибростенда, где R - радиус стола.

10 Вычисляется изменение температуры стола вибростенда ЛТ по формуле

АТ = Тк - T '

T Т

где к и н - значения температуры стола вибростенда в конце и начале операции определения нестабильности ускорения, полученные с помощью средств измерения температуры поверхности.

11 Границы допускаемых погрешностей воспроизведения ускорения (перемещения) оцениваются с доверительной вероятностью 0,95 по формуле

ö = ±°,95д/ öl + öA4X + S: + ö2n +1),2

где 0 - предел основной относительной погрешности виброметра;

АЧХ - предел неравномерности АЧХ виброметра;

г - предел дополнительной погрешности измерения от наличия высших гармоник, определяемой в процентах при измерении среднего квадратического значения параметра по формуле

¿ = (лА + к,к -1)-100,

к г к

где г к' - наибольшее значение коэффициента гармоник в контрольной точке в рассматриваемом диапа-

зоне частот, относительные единицы;

п - предел дополнительной погрешности измерения от наличия поперечных составляющих, определяемой в процентах по формуле

¿П = Кп . к . • Ко . п . f

к

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

где п ■к ■ - наибольшее значение коэффициента поперечных составляющих в контрольной точке в рассмат-

к

риваемом диапазоне частот, %; оп^ - относительный коэффициент поперечного преобразования ВИП, относи-

тельные единицы; t - предел дополнительной погрешности измерения от изменения температуры стола вибростенда, определяемой в процентах по формуле

¿ = K -AT'

к

где 1 - коэффициент температурной чувствительности ВИП, %/... .

12 Предел погрешности воспроизведения частоты определяется в процентах на фиксированных частотах в

диапазоне частот при значениях ускорения или перемещения не менее 0,3 верхних пределов их диапазонов по формуле

Sf = max J—J3^- • 100 ,

J /31

где f - измеренное i-е значение частоты, Гц;

f • - заданное i-е значение частоты, Гц.

Данный подход применялся при аттестации установок вибрационных электродинамических типа УВЭ 5/10000, используемых в испытательной лаборатории ФГУП НИИЭМП.

ЛИТЕРАТУРА

1 ГОСТ Р 8.568-97 ГСИ. Аттестация испытательного оборудования.

2 ГОСТ 28203-89 Основные методы испытаний на воздействие внешних факторов. Испытание и руководство: синусоидальная вибрация.

3 ГОСТ 25051.3-83 Установки испытательные вибрационные электродинамические. Методика аттестации.

4 Приборы и системы для измерения вибрации, шума и удара: Справочник./Под ред. В.В. Клюева. - М.:

Машиностроение, 1978. - 439с.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.