Климатические испытания

Климатические испытания должны проводиться в определенной последовательности, которая регламентируется в нормативно-технической документации. Надежность электронной аппаратуры зависит от условий и среды, в которой она работает. Возможность эксплуатации аппаратуры в конкретных условиях устанавливается путем проведения соответствующих испытаний, выполняемых после электрических и механических испытаний.

Основными видами климатических испытаний являются проверка на хладоустойчивость, теплоустойчивость, высотность (пониженное давление) и влажность.

2.1 Хладоустойчивость характеризует способность аппаратуры сохранять свою работоспособность при низких температурах окружающей среды. Испытания проводят в камере холода, куда помещают изделие после проверки выходных параметров. Затем изделие выдерживают требуемое время и снова проверяют его рабочие параметры.

Камера, которая используется для проведения испытаний, должна обеспечивать возможность поддержания в любой точке ее рабочего объекта температуры в пределах от —65 до -4-5°С с точностью ±3°С. Время выдержки изделия в камере принимают от 16 до 72 ч. При испытании элементов, имеющих небольшую массу, время выдержки устанавливается равным 2 ч. По окончаниипроверки параметров при низкой температуре изделие оставляют в камере, температура в которой постепенно повышается до +20 °С. Для удаления капель воды изделие обдувают струей воздуха комнатной температуры.

После камеры холода изделие выдерживают в нормальных атмосферных условиях в течение времени, достаточного для установления температурного равновесия.

Низкие температуры в испытательной камере получают за счет отвода теплоты. В качестве хладоагента используют жидкости, испаряющиеся, при низких температурах и поглощающие большее количество теплоты при парообразовании (фреон, аммиак и др.). Подводимый через входное отверстие батарей жидкий хладоагент превращается в парообразное состояние, отнимая при этом от воздуха большое количество теплоты на свое испарение. Компрессор отсасывает парообразныйхладоагентиз выходного отверстия батареи и в то же время порции жидкого хладоагента непрерывно поступают во входное отверстие.

В камерах с непосредственным охлаждением, называемых крио- статами, температура понижается за счет введения внутрь камеры хладоагента. В качестве последнего применяют жидкий кислород или жидкий азот, а также твердую углекислоту («сухой лед»). С помощью жидкого кислорода в рабочем пространстве камеры можно получать температуру до -170°С, с помощью жидкого азота — до -120 °С, с помощью твердой углекислоты — до -70 °С.

Недостатками камер с сухой углекислотой являются существенное изменение температуры в зависимости от количества теплоты, выделяемой испытуемыми образцами, и трудности регулирования температуры внутри камеры. Они применяются при отсутствии более совершенных испытательных камер.

2.2 Теплоустойчивость характеризует свойство аппаратуры сохранять свою работоспособность в условиях повышенной температуры окружающей среды. Испытания проводят в тепловой камере, где устанавливают заданную температуру, которая регулируется при помощи специального устройства. Допустимые отклонения температуры не должны превышать ± (3... 5) °С. Изделия, которые подвергаются испытанию, помещаются в камеру при нормальных атмосферных условиях. Затем температура в камере постепенно повышается до необходимой величины.

Электронные элементы при испытании выдерживаются в камере при высокой температуре в течение 16 ч. В технических условиях может быть указано и другое время выдержки. После выдержки изделий и проверки параметров температура в камере постепенно понижается до нормальных значений. Изделие остается в камере до тех пор, пока не установится температурное равновесие.

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

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

Наиболее простым устройством для испытания при повышенной температуре является термостат, который представляет собой застекленный шкаф. Нагревательными устройствами являются спирали из константановой проволоки, намотанные на стержни из керамики и закрытые кожухами. Нагреватели располагаются обычно в нижней части шкафа. Теплый воздух отсасывается мощным вентилятором из верхней части шкафа и направляется в нижнюю часть, откуда через отверстия в промежуточном дне проникает в рабочую полость и затем в верхнюю часть. Постоянная температура в термостате поддерживается терморегулятором. Более совершенной является камера с внешними нагревателями, в которых предварительно подогретый воздух подается в рабочее пространство камеры. При этом исключается влияние нагревательных элементов на испытуемое изделие.

2.3 Высотностью называется свойство аппаратуры сохранять работоспособность в условиях эксплуатации при пониженном атмосферном давлении и различных температурах.

Перед испытанием на высотность измеряют электрические параметры изделия и определяют его механические свойства, сравнивая их с требованиями технических условий. Затем изделия помещают в камеру и устанавливают нужную температуру. По достижении температурного равновесия давление в камере снижается до необходимой величины и поддерживается на этом уровне в течение заданного времени. Изделие при этом находится во включенном состоянии. В конце периода выдержки измеряют электрические параметры изделия. После выдержки давление в камере постепенно повышают до нормального атмосферного. По окончании периода восстановления, определяемого техническими условиями, вновь измеряютэлектрические параметры изделий.

Одной из современных установок для испытания в условиях как низких, так и высоких температур с одновременным понижением давления в рабочей камере является термобарокамера.

Низкие температуры в этой установке достигаются при помощи многоступенчатого компрессорного холодильного агрегата, а высокие — с помощью электрически нагреваемых калориферов. Вакуумный агрегат, состоящий из двух вакуум-насосов, обеспечивает понижение давления в камере.

Требуемый режим работы барокамеры может осуществляться автоматически. Автоматизация основана на взаимодействии контактных манометров, установленных на определенное давление, и контактных термометров, установленных на заданную температуру, с программными часами и испытательными механизмами. Понижение температуры осуществляется с помощью одноступенчатых компрессоров. Для регистрации процесса испытания служит самописец.

2.4 Влагоустойчивость представляет собой способность аппаратуры сохранять работоспособность в условиях повышенной влажности. При этом также проверяют степень влияния влажной среды на величину электрического сопротивления изоляции и качество защитных покрытий деталей.

Различают два вида испытаний на влагоустойчивость:

- длительное,

- кратковременное.

Оба эти вида испытаний могут проводиться в следующих режимах:

- циклический (с конденсацией влаги);

- непрерывный (без конденсации влаги).

У изделия замеряют выходные параметры и помещают в камеру, где создают требуемую величину относительной влажности (до 95... 100 %) и выдерживают при температуре, превышающей максимальную эксплуатационную на 2... 3 °С, в течение определенного времени.

После извлечения из камеры проверяют выходные параметры изделия, электрическое сопротивление изоляции и внешний вид изделия. При длительных испытаниях определяется возможность эксплуатации изделия в условиях повышенной влажности. Длительность испытания колеблется в диапазоне 4... 50 дней. При этом обеспечивается возможность поддержания температуры в пределах 38... 42 °С и относительной влажности 90... 95 %, а также принудительная циркуляция воздуха.

Ускоренные испытания производятся для проверки возможности эксплуатации изделия в условиях высокой влажности и повышенной температуры. Цикл ускоренных испытаний на влажное тепло продолжается 24 ч. В начале цикла температура в камере в течение 1,5... 2,5 ч повышается до 55 °С при влажности 80... 100'%. На изделиях при этом конденсируется влага. Затем в течение 16 ч в камере поддерживается температура 55 °С с периодическими, не менее четырех раз, колебаниями на 2... 3 °С и относительной влажностью 95... 100 %. После окончания второго-периода температура в камере понижается до нормальной при влажности 80... 100 %. •Такие циклы повторяются от 1 до 6 в зависимости от требований ТУ.

Испытание влагоустойчивости может выполняться на сравнительно простых установках, представляющих собой камеры, внутри которых может быть создана требуемая влажность и удержана на необходимом уровне заданное время.

Более сложными являются комбинированные термобаровлаго- камеры. Они обеспечивают испытание аппаратуры на устойчивость к воздействию повышенной и пониженной температуры, пониженного давления и повышенной влажности. Преимуществом таких установок является возможность одновременного испытания по нескольким факторам.

2.5 Испытание на действие солнечной радиации производится облучением аппаратуры источниками света, по спектральному составу и интенсивности близкими к солнечному свету.

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.

Также испытания на воздействие солнечного излучения показывают влияние солнечного излучения на:

- тепловые;

- механические;

- химические;

- электрохимические и др.

Для оценки солнечной радиации находит применение ряд приборов:

- 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.

Испытываемое изделие устанавливают на столе, который приводится во вращение со скоростью 1 об./сут. При этом все стороны изделия облучаются ультрафиолетовыми и инфракрасными лучами от ламп. Интенсивность потока лучистой энергии в месте расположения изделия должна быть не менее 1,5 кал/см².

Перед испытанием и после него производится сравнение внеш- него вида аппаратуры с эталонным образцом и измерение параметров, указанных в программе испытаний. Эталонный образец сохраняется в нормальных климатических условиях в течение всего времени испытания.

2.6 Испытание пыле защищенности и пыле устойчивости осуществляется на специальных установках. В качестве пыли используют смесь из кварцевого песка, каолина и молотого мела. Размер частиц не должен превышать 200 мкм.

Воздушно-пылевой поток создается в рабочем объеме камеры, представляющей замкнутый воздухопровод. В верхней секциина столе, вращаемом с помощью редуктора и электродвигателей, находятся проверяемые изделия. Пылевой поток создают вводя в камеру определенное количество пылевой смеси при циркуляции воздуха от вентилятора, вращаемого двигателем. Скорость воздушного потока от 5 до 20 м/с регулируется заслонкой, а равномерность воздушного потока — щитком. Температура в камере от 20 до 50 °С обеспечивается нагревателем.