Испытания приборов при повышенной температуре

Испытания на воздействие повышенной температуры проводят с целью определения способности ЭС сохранять свои параметры и внешний вид в пределах норм Ту в процессе и после воздействия верхнего значения температуры.

Различают два метода испытаний ЭС на воздействие повышенной температуры:

– испытание под термической нагрузкой;

– испытание под совмещенной термической и электрической нагрузкой.

Первому методу подвергаются нетеплорассеивающие изделия, температура которых в процессе эксплуатации зависит только от температуры окружающей среды, второму – теплорассеивающие ЭС, которые в рабочем состоянии нагреваются за счет выделяемой мощности под действием электрической нагрузки.

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.

Таблица 8.2 – Степени жесткости испытаний на повышенные температуры

Время испытаний на повышенные температуры определяется временем, необходимым для достижения испытываемым изделием теплового равновесия, время выдержки при температуре испытаний выберается из ряда 2, 16, 72, 96 ч.

Различают три типа воздействия повышенной температуры:

– непрерывное тепловое воздействие;

– периодическое тепловое воздействие;

– апериодическое тепловое воздействие.

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

Периодическому тепловому воздействию подвергаются транспортируемые изделия или изделия, эксплуатируемые на открытом воздухе. Такой вид испытаний связан с быстрым изменением условий эксплуатации (взлет и посадка самолета, полевые условия и.д.) Продолжительность нагрева в таких испытаниях зависит от назначения ЭС и его схемно-конструктивного решения и колеблется в диапазоне от 10 мин до 3 часов.

Апериодическому тепловому воздействию подвергаются изделия, устанавливаемые в ракетах. Резкое изменение температуры может приводить к внезапному возникновению отказов.

Возможны два способа проведения испытаний теплорассеивающих изделий:

– при первом – достижение температуры испытаний контролируется по температуре воздуха в камере;

– при втором – температура контролируется по участку (узлу) ЭС, который имеет наибольшую температуру или является наиболее критичным для работоспособности изделия.

Испытания первым способом возможны, когда объем камеры достаточно велик. 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.

В остальных случаях испытания проводят вторым способом.

Измерение параметров испытуемых средств производят после достижения теплового равновесия без извлечения изделий из камеры. Если это невозможно, то допускается изъятие изделия из камеры для измерения, но время измерения не должно превышать 3 минут.

Испытания на воздействие пониженных температур

Испытания на воздействие пониженных температур проводят с целью проверки параметров и внешнего вида ЭС в пределах норм ТУ в процессе и после воздействия низкой температуры окружающей среды.

Изделия помещают в камеру холода, после чего устанавливают нижнее значение температуры в зависимости от степени жесткости.

Если ЭС испытывают на хранение, то выдержка в камере холода принимается 16 или 72 часа.

Таблица 8.3 – Степени жесткости испытаний на холодоустойчивость

При испытании изделия для оценки его работоспособности в процессе испытания, изделие подвергается воздействию низкой температуры до наступления температурного равновесия, после чего аппаратуру включают и проверяют значения параметров, предусмотренных в НТД. Затем аппаратуру отключают и подвергают воздействию пониженной температуры 2 часа. По завершении указанной выдержки находящаяся в камере аппаратура включается вновь, и после достижения установившегося режима проводятся измерение ее параметров.

Дата добавления: 2016-12-03; просмотров: 1968 | Нарушение авторских прав | Изречения для студентов

Читайте также:

Рекомендуемый контект:

Поиск на сайте:

© 2015-2021 lektsii.org – Контакты – Последнее добавление

Условия испытаний и применяемое испытательное оборудование. Из­менение (смена) температуры может происходить по разным при­чинам, зависящим от условий окружающей среды в период эксплуа­тации, а также от условий транспортирования и хранения. При этом возможны следующие случаи: постепенное изменение температуры, соответствующей природным явлениям (суточному циклу); быстрое изменение температуры, вызванное переносом из комнатных усло­вий на холодный открытый воздух или эксплуатацией изделий вне комфортных условий на самолете или в космическом пространстве; резкое изменение температуры в результате охлаждения дождем, по­гружением в холодную воду и т. д.

Результаты испытаний различных изделий на изменение темпе­ратуры существенно зависят от таких свойств изделий, как теплоем­кость, теплопроводность и тепловое расширение; от применяемых в их конструкциях материалов; от системы охлаждения, определяющей распределение теплоты внутри изделия и ряда других факторов.

Основными параметрами, характеризующими процесс испытаний на изменение температуры, являются: исходная (нормальная) темпе­ратура, повышенная и пониженная температура, скорость измене­ния температуры, длительность выдержки при различных температу­рах, интервал между выдержками при двух крайних температурах, число циклов. Под циклом испытания понимают выдержку от исход­ной температуры до первой испытательной температуры, затем до вто­рой испытательной температуры и снова до исходной температуры.

Одним из важных параметров является длительность выдержки, которую следует связывать с температурной постоянной времени из­делия или входящих в него элементов (деталей). Температурная по­стоянная времени изделия зависит от свойств и подвижности окру­жающей среды. При этом для некоторых конструкций изделий температурные постоянные времени наружных и внутренних деталей будут различными. В связи с этим следует определять температур­ную постоянную времени деталей, расположенных на большом рас­стоянии от поверхности изделия и требующих на нагрев больше вре­мени, а также деталей, наиболее критичных к изменению температуры.

Для определения температурной постоянной времени необходи­мо снять зависимость изменения температуры изделия от изменения температуры окружающей среды во времени. Критерием прекраще­ния снятия указанной характеристики является достижение стацио­нарной температуры изделием.

Значение температурной постоянной времени т определяется точ­кой пересечения касательной к экспериментально определенной ха­рактеристике, проведенной из точки начального значения темпера­туры /н0, с линиями, ограничивающими диапазон температур испытания tB и t^. При этом будут получены два значения постоян­ной времени Т[ и т2 соответственно для повышенной и пониженной температур (рис. 6.12).

Таким образом, при выборе длительностей выдержки /j и соот­ветственно tB и /н исходят из следующих условий: если d < 0,012), где d — разность между температурами испытательной среды и издели­ем, a D — разность между повышенной (tB) и пониженной (/н) тем­пературами испытаний, то длительность выдержки t> 5%, если же d < 0,12), то / > 2,5т.

Воспроизведение условий испытаний на воздействие изменения температуры осуществляют с помощью различных испытательных ус­тановок.

Для испытания изделий на постепенное изменение температуры на­ходят применение комбинированные термокамеры (тепла и холода) с прямым (непосредственным) и косвенным термостатированием. Луч­шие результаты дает применение камер с косвенным термостатиро­ванием, оснащенных аналоговыми или цифровыми средствами авто­матического регулирования температуры.

Для испытаний изделий на тепловой удар используются одно — и двухкамерные установки. Однокамерные установки обеспечивают по­очередную подачу в зону испытаний камеры нагретого или охлажден­ного воздуха с помощью специальной заслонки или цилиндрической вращающейся камеры. Однокамерная установка с заслонкой (рис. 6.13) может работать в двух — и трехзонном режимах.

В двухзонном режиме (рис. 6.13, а, в) изделие поочередно под­вергается воздействию воздушной среды с повышенной и понижен­ной температурами, а в трехзонном режиме оно при переходе от воз­действия одной температуры к другой находится некоторое время в условиях воздействия нормальной температуры (рис. 6.13, 6).

В однокамерной установке с вращающейся цилиндрической ка­мерой в зависимости от ее угла поворота зона испытаний соединяется с источниками нагретого или охлажденного воздуха (рис. 6.14). При этом также возможно осуществление двух — или трехзонного режима работы.

Двухкамерные установки для испытаний на тепловой удар в зави­симости от направления перемещения камер могут быть горизонталь­ными и вертикальными.

б)

Двухкамерная установка с горизонтальным перемещением камер тепла и холода (рис. 6.15) отличается от рассмотренных тем, что последние подводятся к стационарно расположенным в специальной корзине изделиям. Возможно осуществление двух — (рис. 6.15, 6) и трехзонного (рис. 6.15, а) режимов испытаний.

Рис. 6.15. Схема работы двухкамерной установки с горизонтальным пере-
мещением камер: а — трехзонный режим; б — двухзонный режим; 1 — каме-
ра тепла; 2 — камера холода; 3 — корзина для изделий

Двухкамерная установка с вертикальным перемещением корзины с испытуемым изделием из камеры холода в камеру тепла обеспечи­вает возможность двухзонного режима испытаний (рис. 6.16).

Для компенсации повышения температуры в камере холода за счет накопления теплоты в изделиях, подвергавшихся в предыдущем цикле нагреву, осуществляют интенсификацию охлаждения. Резкое охлаждение может достигаться впрыскиванием с помощью инжекто­ров жидких хладагентов (азота или углекислоты); применением акку­мулятора холода, накапливающего холод, вырабатываемый холодиль­ной машиной. В момент перехода к циклу испытаний на воздействие пониженной температуры включаются синхронно аккумулятор холо­да и холодильная машина, которые охлаждают камеру за минималь-

но короткое время. Специальное контрольное устройство предвари­тельного охлаждения позволяет аккумулятору холода накапливать хо­лод с запасом. Наличие аккумулятора холода исключает необходи­мость использования жидких хладагентов (азота или углекислоты), расходуемых в процессе проведения испытаний.

Установка обеспечивает воспроизведение температур при нагре­ве в диапазоне +(60—200)°С и при охлаждении в диапазоне —(10—65)°С. Время выхода на режим от комнатной температуры до +200°С состав­ляет 15 мин., а до — 65°С — 90 мин. Наличие в камерах вентиляторов обеспечивает принудительную циркуляцию воздуха. Нагрев камеры тепла осуществляется ленточными или проволочно-ленточными элек­тронагревателями.

Охлаждение в камере холода достигается с помощью каскадной паровой холодильной машины. В камерах холода применяются испа­рители панельного типа, выполняющие функции внутренних стенок камеры. Имеющийся в установках вентилятор обеспечивает быстрое восстановление нормальных условий при воздействии нормальной температуры в трехзонном режиме. Предусмотрен автоматический удалитель инея.

При проведении испытаний в рассмотренных камерах испытуе­мое изделие помещается в специальную стальную корзину, которая остается неподвижной в процессе испытаний, что позволяет испы­тывать изделия под электрической нагрузкой. Для обеспечения под­держания заданного температурного режима с минимальными коле­баниями температуры термодатчик устанавливается непосредственно в зоне испытаний, что позволяет повысить качество контроля и сле­жения за температурой. Быстрое установление повышенной темпе­ратуры в зоне испытаний достигается автоматическим дефростером, являющимся устройством, обеспечивающим дополнительный нагрев и циркуляцию воздуха.

Для испытания изделий на резкое изменение температур находит применение установка с двумя ваннами (рис. 6.17), заполненными жидким термоносителем (хлорированное или силиконовое масло). Использование жидкой термопередающей среды позволяет обеспечить более сильное температурное воздействие на испытуемое изделие.

Особенностью установки является наличие специального, регу­лируемого во времени механизма с поворотным устройством 4, обес­печивающим плавное перемещение двух корзин 2 из коррозионно — стойкой стали с изделиями из одной ванны в другую. Механизм состоит из пневмомоментного двигателя, совершающего плавное перемеще­ние по окружности, и пневматического цилиндра, совершающего перемещение по вертикали. При этом обеспечивается минимальное разбрызгивание жидкой среды. Время перемещения из одной ванны

C_J

в другую составляет 3—8 с, что уменьшает примешивание теплопро­водящей среды из ванны тепла в ванну холода и наоборот. Обеспече­ние равномерности температуры в ваннах достигается перемешива­нием жидкости пропеллерной мешалкой. Охлаждение от 0 до — 60°С осуществляется паровой холодильной машиной с змеевиковым испа­рителем, охватывающим ванну холода. Нагрев от +50 до +200°С осу­ществляется электронагревателем в специальной оболочке.

Методы испытаний на воздействие изменения температуры. Ис­пытания на воздействие изменения температуры окружающей среды проводят для определения способности изделий сохранять свой внеш­ний вид и значения параметров в пределах установленных норм после воздействия изменения температуры среды в пределах значений, ус­тановленных в НТД на изделие. Следует различать три разновиднос­ти данного вида испытаний:

• на постепенное изменение температуры;

• на быстрое изменение температуры, или тепловой удар;

• на резкое изменение температуры.

Испытание на постепенное изменение температуры проводят в тер­мокамере (камера тепла и холода), обеспечивающей воспроизведе­ние заданных режимов с отклонениями, не превышающими уста­новленных значений. Испытания проводят без электрической нагрузки, если другое не предусмотрено НТД. При испытаниях теп­ловыделяющего изделия не под электрической нагрузкой в камере устанавливают положительную температуру, равную максимальной температуре контролируемого участка изделия.

Особенностью испытаний на постепенное изменение температу­ры является то, что изделия подвергают воздействию непрерывно сле­дующих друг за другом циклов (рис. 6.18), различающихся тем, что скорость охлаждения или нагрева камер, усредненная за период не более 5 мин., выбирается из ряда 1±0,2; 3±0,5 или 5±1 °С/мин. Дли­тельность выдержки согласуется с длительностью суточного (24 ч) цикла при целом числе циклов с учетом восстановления и заключительных измерений.

Степень жесткости испытаний на изменение температуры выби­рают в зависимости от свойств испытуемого изделия и возможного процесса их ухудшения. Она определяется разностью температур (их крайними значениями) и числом циклов.

Испытаниям на тепловой удар подвергают изделия, которые в ус­ловиях эксплуатации испытывают быстрые изменения температуры. Испытания на тепловой удар проводят для определения электричес­ких характеристик изделий и их механической прочности при экстре­мальных температурных воздействиях. При этом оценивают качество контактов, выявляют дефекты, возникающие в полупроводниковых приборах, растрескивание пластмасс. Испытания на тепловой удар могут осуществляться с применением двух раздельных камер тепла и холода, двух — и однокамерных установок. Испытательное оборудова­ние должно обеспечивать воспроизведение испытательных режимов, предусмотренных нормативной документацией.

Испытания на тепловой удар характеризуются определенными па­раметрами, значения которых соответствуют установленным степеням жесткости. Важное значение имеет знание температурной постоянной времени т, определяющей длительность выдержки при воздействии повышенной и пониженной температур. Физически длительность вы­держки при каждой из двух температур зависит от теплоемкости испыту­емых изделий (иногда ее рекомендуют брать равной 3 ч или 30 мин.). Изделия подвергают воздействию 3—5 циклов, если другое число не предусмотрено нормативной документацией.

Как правило, испытания проводят без электрической нагрузки. Однако при испытаниях в специализированных установках, допуска­ющих подведение питающих напряжений, испытательных сигналов и их измерение, возможно испытание изделий в рабочем состоянии. После выдержки изделия в нормальных климатических условиях, ви­зуального осмотра и измерения значений параметров его подвергают воздействию установленного числа циклов изменения температуры.

При испытаниях изделий с применением двух раздельных камер тепла и холода в каждом цикле испытаний предусмотрены следую­щие этапы:

• после установления в камере холода пониженной предельной или рабочей температуры (в зависимости от того, которая из них ниже) в нее помещают изделие и выдерживают его до дос­тижения теплового равновесия в течение времени, указанного в нормативной документации;

• после выдержки в камере холода и установления в камере тепла повышенной предельной или рабочей температуры (в зависи­мости от того, какая из них выше) изделие переносят в камеру тепла и выдерживают до достижения теплового равновесия в течение времени, указанного в нормативной документации.

Рекомендуется, чтобы время установления заданного темпера­турного режима в камере после помещения в нее изделия не превы­шало 10% времени выдержки или 5 мин. (в зависимости от того, какое из этих значений меньше). Время переноса изделия из камеры в камеру не должно превышать 3 мин. Применение для испытаний двух — и однокамерных установок позволяет существенно сократить вре­мя установления заданного температурного режима и время переноса (перехода) изделия.

Испытание некоторых изделий на резкое изменение температуры тре­бует применения в качестве термоносителя жидкости, позволяющей оказать более сильное воздействие на изделие, чем при использовании воздуха для передачи температуры. При испытании используют две ванны с жидкостями, имеющими пониженную и повышенную тем­
пературы, соответствующие испытательным режимам. Этим мето­дом наиболее целесообразно испытывать герметичные изделия, име­ющие стеклянно-металлические уплотнения.

Испытания могут проводиться в двух ваннах с водой, имеющих соответственно повышенную и пониженную температуру, без пода­чи на изделие электрической нагрузки. При испытании изделие под­вергают воздействию 10 циклов, если иное число не указано в нор­мативной документации. Каждый цикл состоит из следующих этапов: выдержка изделия в ванне с холодной водой со льдом при температу­ре 0 °С с превышением не более +2 °С; перенос и выдержка в ванне с кипящей водой, причем температура не должна опускаться ниже 95 °С или более чем на 2 °С по отношению к значению, указанному в нор­мативной документации (рис. 6.19).

Начало 1-го цикла

Y

Рис. 6.19. График испытательного цикла быстрого изменения температу-
ры в ванне: А — начало цикла; tx — время выдержки; /2 — время перено-
са; Тн, Т0 — температуры нагрева и охлаждения

Степени жесткости при данном виде испытаний определяются дли­тельностью выдержки tx и продолжительностью /2 переноса из одной ванны в другую, а также числом циклов. Различают две степени жес­ткости: первая — t> 5 мин.; /2 < 10 с; вторая — t{ > 15 с; /2 < 3 с.

После окончания последнего цикла изделие извлекают из ванны и, удалив с него капли влаги, проводят визуальный осмотр и изме­рение параметров.

Применение специальной установки для испытаний в жидкостных ваннах позволяет испытывать изделие при большем перепаде темпе­
ратур, поскольку низкотемпературная ванна обеспечивает пониже­ние температуры до -65-0 °С, а высокотемпературная ванна — повы­шение температуры до +(50-200) °С.

Автоматическое перемещение изделий из одной ванны в другую за время 3-8 с позволяет сократить общую продолжительность испы­таний.