Кафедра РЭС
РЕФЕРАТ
на тему:
«Методы, подходы, содержания и требования к испытаниям РЭСИ»
МИНСК 2008
Методы проведения испытаний РЭСИ
В настоящее время применяют следующие способы проведения лабораторных и стендовых испытаний:
• последовательный;
• параллельный;
• последовательно-параллельный;
• комбинированный.
При последовательном способе одно и то же РЭСИ последовательно подвергают всем предусмотренным программой видам испытаний. Исключение составляют испытания, проводимые при воздействии большинства химических и биологических внешних факторов, которые, как правило, осуществляют на различных выборках. Последовательность испытаний предусматривает обычно первоочередное выявление наиболее грубых дефектов изделий, например ошибок маркировки, коротких замыканий и обрывов при приемосдаточных испытаниях.
Недостатком последовательного способа проведения испытаний является накопление деградационных изменений в физической структуре объекта испытаний по мере перехода от одного ВВФ к другому. В результате каждое воздействие предыдущего фактора оказывает влияние на результаты испытаний при воздействии последующего, что усложняет интерпретацию результатов испытаний и ускоряет износ РЭСИ.
При параллельном способе проведения испытаний изделия подвергают воздействию различных ВВФ одновременно (параллельно) на нескольких выборках. Такой способ позволяет получить большой объем информации за значительно более короткий промежуток времени, чем последовательный способ, при минимальном износе испытываемых образцов. Однако параллельный способ требует существенно большего числа испытываемых изделий, чем последовательный.
Компромиссным является последовательно-параллельный способ испытаний, позволяющий в каждом конкретном случае более эффективно использовать преимущества того или иного способа и находить оптимальные варианты их сочетания. При последовательно-параллельном способе все изделия, отобранные для испытаний, разбивают на несколько групп, которые испытывают параллельно. В каждой группе испытания проводятся последовательным способом.
С целью приближения лабораторных условий испытаний РЭСИ к реальным условиям эксплуатации все большее распространение находит комбинированный способ испытаний, при котором на РЭСИ одновременно воздействуют несколько внешних факторов. Основное ограничение широкого применения комбинированного воздействия при лабораторных и стендовых испытаниях связано с отсутствием необходимого оборудования, а также со сложностью и высокой стоимостью проведения таких испытаний. Алгоритм испытаний всегда должен выбираться исходя из результатов воздействий того или иного фактора на конкретный объект испытаний и условий его последующей эксплуатации. При этом следует обращать внимание на то, что в процессе испытаний механизм отказов РЭСИ усиливался и все потенциально ненадежные образцы были обязательно выявлены.
Общий подход к планированию испытаний
Высокие требования, предъявляемые к качеству современных РЭА, приводят к необходимости проведения испытаний, позволяющих определить значения параметров надежности по установленной методике с целью оценки их соответствия требованиям ТУ. Одним из источников информации о работоспособности и надежности РЭА являются лабораторные испытания, имитирующие внешние воздействия, соответствующие реальным условиям эксплуатации. Поэтому разработка программы испытаний (ПИ) на надежность и методики их проведения являются ответственным мероприятием.
Основной целью программы испытаний является получение данных для введения необходимых, изменений в конструкцию, обеспечивающих повышение качества аппаратуры, а также получение оценки фактической надежности РЭА.
Когда необходимо получить справочные данные о количественных показателях надежности и об их зависимости от времени и степени жесткости воздействующих факторов, производят специальные испытания на надежность, называемые определительными. Точность оценки показателей надежности зависит от количества испытываемых образцов и продолжительности испытаний.
При разработке программы испытаний необходимо учитывать, в каком виде желательно получить результат испытаний: либо в виде случайного события — положительный исход или отказ, либо в виде количественной величины, характеризующей определенные электрические параметры РЭА. Также необходимо учитывать, является ли испытываемая аппаратура однократного или многократного действия.
В основу разработки программы испытаний должны быть положены вероятностные и статистические методы, позволяющие обеспечить научно обоснованное планирование испытаний и оценку их результатов. Для определения количества испытываемых образцов и продолжительности испытаний необходимо знание законов распределения отказов. Принято считать, что для сложной аппаратуры многократного действия внезапные и постепенные отказы следуют экспоненциальному закону распределения, а для аппаратуры однократного действия биноминальному закону.
При разработке программы испытаний необходимо исходить из классификации изделий по функционально-конструктивному признаку, в соответствии с которым все изделия делятся на классы деталей, узлов, приборов, комплектов и систем. С точки зрения испытаний указанные классы изделий можно объединить в две группы: I или низшая группа, объединяющая изделия, не имеющие самостоятельного эксплуатационного назначения (детали, узлы, блоки), и II или высшая, группа, объединяющая изделия, имеющие самостоятельное эксплуатационное назначение — это приборы (радиоприемники, телевизоры и т. п.) и системы (установки, станции и т. д.).
Решение вопроса о том, подвергать ли испытаниям изделия низшей или высшей группы, принимается конкретно для каждого случая.
Испытания изделий низшей группы требуют применения более простой, дешевой и менее габаритной испытательной аппаратуры, а также позволяют более быстро обнаружить слабые места изделий, так как на результаты испытаний не оказывают влияния другие взаимодействующие с ним элементы РЭА. При этом возможно более быстрое принятие необходимых мер по усовершенствованию этих изделий и устранению обнаруженных неисправностей до момента окончания проектирования и изготовления всей системы.
В ряде случаев возможно использование для испытаний уже имеющейся контрольно-измерительной аппаратуры, предназначенной для испытаний идентичных изделий.
Испытания высшей группы изделий обеспечивают получение результатов учитывающих возможные взаимодействия различных блоков и частей РЭА при меньшем объеме работ, так как для испытаний требуется меньшее время и число образцов. Однако при выборе группы изделий для испытаний следует учитывать, что вероятность безотказной работы сложной системы равна произведению вероятностей безотказной работы ее элементов.
Отсюда следует, что для получения большого значения вероятности безотказной работы системы необходимо, чтобы входящие в нее элементы имели значительно более высокую вероятность безотказной работы. Т.о., получение при испытаниях устойчивых значений изделий низшей группы приводит к необходимости увеличения числа испытуемых изделий, а также продолжительности испытаний.
Решив вопрос об объекте испытаний, разрабатывают программу испытаний, которая должна предусматривать:
• количество испытываемых изделий;
• общую продолжительность испытаний и продолжительность испытаний при различных внешних воздействиях;
• периодичность проведения испытаний;
• состав и последовательность испытаний на внешние воздействия;
• параметры испытательных режимов;
• пределы изменения питающих напряжений и продолжительность работы и изделий при этих напряжениях.
Периодичность проведения испытаний изделий зависит от того, к какой группе оно принадлежит. Периодичность проведения испытаний низшей групппы обычно меньше, чем у высшей группы, но в обоих случаях она зависит от вида производства и количества изделий, выпускаемых за контролируемый период. Периодичность испытаний следует указывать в ТУ на изделие. К примеру, периодичность испытаний радиоизмерительных приборов определяется при серийном производстве 3-5 годами, а для вновь внедряемых — 1-2 годами. Отбор изделий для испытаний производится в порядке, предусмотренном ТУ из числа прошедших приемосдаточные испытания.
Состав и последовательность испытаний на внешние воздействия находятся в зависимости от условий эксплуатации и хранения. Очевидно, что не все внешние воздействия возможно имитировать и они не всегда могут быть приложены совместно, как это бывает в реальных условиях. Поэтому необходимо установить, каким внешним воздействиям, и в каких комбинациях должна подвергаться аппаратура, каков уровень их воздействия (целесообразно, чтобы он несколько превышал реальные воздействия), периодичность и последовательность смены указанных воздействий, продолжительность работы аппаратуры в различных режимах.
При определении последовательности испытаний следует исключать случаи, когда одни и те же изделия будут последовательно подвергаться различным уровням внешних воздействий, вызывающим необратимые ухудшения параметров, что затрудняет определение причины возникновения отказа. В ряде случаев может предусматриваться проведение на некоторых изделиях ускоренных или граничных испытаний, а иногда проведение испытаний в эксплуатационных условиях.
При определении состава испытаний необходимо учитывать возможности моделирования условий испытаний: наличие испытательных средств, расходы, связанные с проведением испытаний, наличие квалифицированного состава испытателей и т. д.
Параметры испытательных режимов устанавливают в соответствии с действующими ГОСТ, нормалями и техническими условиями на испытываемое изделие. На практике пользуются тремя видами норм на параметры. Предельные нормы, на которые рассчитывают изделия, приводятся в техническом отчете и по ним испытания не производятся. Испытательные нормы, которые указывают в ТУ, отличаются от предельных на величину производственного допуска и по ним производят испытания в процессе производства. Эксплуатационные нормы, ниже испытательных указываются в ТУ, и только в пределах этих норм разрешается эксплуатация изделий. По этим нормам производятся испытания в процессе эксплуатации.
К программе испытаний должна прилагаться методика их проведения. При разработке методик проведения испытаний необходимо указывать, как должны производиться измерения, чтобы результаты были наиболее надежны и показательны.
В процессе проведения испытаний нужно вести учет и анализ отказов. При этом необходимо выяснить, чем объясняются отступления экспериментальных данных и характеристик от ожидаемых на основании теоретических расчетов. По результатам испытаний определяют предусмотренные в ТУ параметры РЭА, количественные характеристики надежности, оценивают их соответствие заданным и разрабатывают рекомендации по их повышению. Все материалы по проведенным испытаниям оформляют в виде отчета, который должен содержать: программу и методику испытаний и протокол испытаний с приложением.
Примерная форма протокола испытаний с характеристикой содержания его разделов:
I. Объект испытаний:
Наименование объекта.
Чертежный номер (шифр).
Заводской номер.
Дата выпуска. Общая характеристика объекта.
П. Цель испытаний:
1. Определение соответствия РЭА установленным в ТУ требованиям.
2. Определение количественных характеристик надежности и установление их соответствия заданным нормам.
3. Выявление схемных, конструктивных и производственных дефектов, а также недостатков системы контроля качества.
4. Выявление ненадежных деталей, узлов, блоков и установление причин, вызывающих их неисправность и отказ.
III. Место и время испытаний.
Указывается наименование подразделения, проводившего испытания. Время и дата начала и конца испытаний.
IV. Условия испытаний.
Испытания проводятся в соответствии со специально разработанной методикой на основании действующих ГОСТ, нормалей или другой централизованной документации.
V. Результаты испытаний.
Приводятся ведомости неисправностей.
Дается количественная оценка надежности испытуемых изделий.
Анализируются результаты испытаний.
VI. Выводы и рекомендации по повышению надежности.