CC BY
865
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
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.
