Классификация испытаний и испытания РЭСИ на этапах проектирования, изготовления и выпуска изделий

Министерство образования Республики Беларусь

Белорусский государственный университет информатики и

радиоэлектроники

кафедра РЭС

РЕФЕРАТ

на тему:

«Классификация испытаний и испытания РЭСИ на этапах проектирования, изготовления и выпуска изделий»

МИНСК, 2008

Классификация испытаний

Все испытания РЭСИ классифицируют (рисунок 1) по методам проведения, назначению, этапам проектирования, изготовления и выпуска, виду испытаний готовой продукции, продолжительности, уровню проведения, виду воздействия, определяемым характеристикам объекта.

Рисунок 1 - Классификация испытаний РЭСИ

Методы испытаний подразделяют на две большие группы:

- физические испытания реальных ЭС или их макетов;

- испытания с использованием моделей.

Физические испытания могут проводиться как при внешних воздействующих факторах (ВВФ), создаваемых искусственным путем с помощью испытательных стендов (стендовые испытания) или специальных методов и средств, применяемых в лабораторных условиях (лабораторные испытания), так и при естественных ВВФ (полигонные и натурные испытания).

Лабораторные и стендовые испытания РЭСИ отличаются от реальной эксплуатации тем, что при их проведении пока еще не представляется возможным моделировать случайную совокупность всех внешних воздействий одновременно, как при реальной эксплуатации. Обычно при лабораторных и стендовых испытаниях РЭСИ подвергают воздействию одной или нескольких определенных нагрузок. Это приводит к результатам, несколько отличающимся от получаемых при реальной эксплуатации. Поэтому при исследовании влияния РЭСИ в естественных условиях.

В зависимости от условий и места проведения таких испытаний различают полигонные и натуральные испытания РЭСИ. Полигонные испытания РЭСИ осуществляют на специальном оборудованном полигоне при воздействии внешних климатических факторов. При этом испытания РЭСИ, предназначенных для эксплуатации и хранения только в определенных климатических районах, проводят на полигонах, расположенных в пунктах с соответствующим климатом.

При проведении натуральных испытаний РЭСИ предполагается выполнение трех основных условий:

• испытаниям подвергаются РЭСИ, а не их модели или составные части;

• испытания проводятся в условиях и при воздействиях на РЭСИ, соответствующих условиям и воздействиям при эксплуатации;

• определяемые характеристики объекта испытаний измеряются непосредственно, без использования аналитических зависимостей, отражающих физическую структуру объекта испытаний и его составных частей. При этом допускается применять математический аппарат для статистической обработки экспериментальных данных.

Цель полигонных и натурных испытаний — исследование комплексного влияния естественно воздействующих факторов на изменение параметров, свойств и механизмов отказов РЭСИ при их эксплуатации и хранении. Эти испытания позволяют: исследовать характер реальных физико-химических процессов, протекающих в материалах и элементах испытываемых РЭСИ при воздействии естественных факторов; уточнять данные, получаемые при испытаниях РЭСИ под воздействием внешних факторов создаваемых искусственным путем, а также нормы на допустимые изменения параметров — критериев годности. По результатам полигонных и натурных испытаний разрабатывают рекомендации по защите РЭСИ от влияния внешних факторов.

Особенностями натурных испытаний являются их продолжительность, сложность в высокая стоимость. Эти испытания требуют четкой организации и оптимального планирования. Для ограничения объема натурных испытаний программа их проведения должна базироваться на анализе результатов эксплуатации, лабораторных и стендовых испытаний, а также требований, предъявляемых к РЭСИ. Это позволяет проводить испытания объекта только в тех естественных условиях, в которых влияние дестабилизирующих факторов наиболее значительно. Условия проведения натурных испытаний РЭСИ должны максимально приближаться к реальным условиям эксплуатации, для которых характерно чередование рабочих и нерабочих периодов. Поэтому проводят натурные испытания двух видов: под электрической нагрузкой (непрерывной или циклической) — для определения надежности РЭСИ при функционировании; без электрической нагрузки — для определения надежности РЭСИ при хранении.

Натурные испытания достаточно проводить только с «типичными представителями» групп РЭСИ (РЭСИ, имеющих близкие конструктивно-технологические решения), а затем результаты испытаний распространять на всю группу. Это уменьшает объем и стоимость испытаний и во многих случаях позволяет оценить влияние окружающей среды на разрабатываемые РЭСИ.

В последнее время большое практическое значение приобретает информация о надежности РЭСИ, получаемая в результате натурных испытаний в условиях открытого космоса.

К физическим относятся также эксплуатационные испытания РЭСИ. Один из основных видов таких испытаний — опытная эксплуатация. Иногда проводят подконтрольную эксплуатацию, которую условно можно отнести к эксплуатационным испытаниям. При подготовке к подконтрольной эксплуатации обслуживающий персонал, руководствуясь специально разработанной документацией, осуществляет сбор, учет и первичную обработку информации.

Испытания с использованием моделей осуществляют методами физического и математического моделирования, которыми в ряде случаев можно заменить сложные физические испытания реальных РЭСИ или их макетов. На выходные параметры РЭСИ оказывают влияние изменения параметров элементов, колебания напряжений питания, температуры окружающей среды, влажности и др., т.е. большая группа (часто взаимосвязанных) параметров, которые при создании моделей отказов называют первичными (входными).

Физическое моделирование состоит в том, что первичный параметр объекта испытаний заменяется простой физической моделью, способной имитировать изменения данного параметра.

Физические модели могут подвергаться статистическим испытаниям. Метод статистических испытаний (метод Монте-Карло) заключается в том, что путем многократных случайных испытаний (вычислений, производимых над случайными числами) определяют вероятность появления некоторого случайного события (математического ожидания случайной величины). Метод позволяет определить характеристики надежности в предположении, что известен механизм отказов РЭСИ при различных сочетаниях значений параметров, выбираемых случайным образом согласно заданной статистической модели. Метод статистических испытаний предусматривает проведение испытаний на реальных объектах или их физических моделях. При испытаниях на реальных объектах производят исследование возможных причин отказов РЭСИ и их последствий, искусственно вводя в схему обрывы, короткие замыкания или устанавливая элементы с параметрами, выходящими за допустимые нормы. При испытаниях на моделях РЭСИ ряд элементов заменяют их физическими моделями, параметры которых можно менять. Моделирование элементов осуществляют на специальных стендах, на которых воспроизводят случайные изменения указанных параметров.

Частным видом статистических испытаний РЭСИ являются граничные испытания. Их проводят для определения зависимостей предельно допустимых значений параметров РЭСИ от режимов эксплуатации.

По назначению испытания можно разделить на:

• исследовательские;

• определительные;

• сравнительные;

• контрольные.

Исследовательские испытания проводят для изучения определенных характеристик свойств РЭСИ. Результаты этих испытаний служат для решения следующих задач: определения или оценки показателей качества функционирования испытываемых РЭСИ в определенных условиях эксплуатации; выбора оптимальных режимов работы и показателей надежности РЭСИ; сравнения множества вариантов реализации РЭСИ при проектировании и аттестации; построения математической модели функционирования РЭСИ (оценки параметров математической модели); отбора существенных факторов, влияющих на показатели качества функционирования РЭСИ; выбора математической модели РЭСИ из заданного множества вариантов. Примером исследовательских испытаний могут служить испытания моделей. Особенностью исследовательских испытаний является факультативный характер их проведения, т.е. они, как правило, не применяются при сдаче готовой продукции.

Определительные испытания проводят для определения количественных показателей надежности РЭСИ с заданной достоверностью. Показатели определяют экспериментально путем испытаний и последующих измерений, анализа диагностирования, с помощью органолептических методов регистрации отказов, повреждений и других событий.

Сравнительные испытания служат для сравнения показателей надежности аналогичных или одинаковых объектов. Так, на практике иногда возникает необходимость сопоставить качество аналогичных по характеристикам или даже одинаковых ЭС, выпускаемых различными предприятиями. Для этого сравниваемые объекты испытывают в идентичных условиях.

Контрольные испытания, составляющие наиболее многочисленную группу испытаний, проводят для установления соответствия характеристик РЭСИ заданным.

Испытания на этапах проектирования, изготовления и выпуска изделий

Как уже отмечалось, цели и задачи испытаний меняются в течение «жизненного цикла» изделия. В связи с этим понятно выделение испытаний по этапам. На указанных этапах проводят доводочные, предварительные и приемочные испытания. Эти испытания по своему назначению могут быть исследовательскими, контрольными, сравнительными, определительными.

Так, доводочные испытания — исследовательские, и проводят их при проектировании изделий с целью оценки влияния вносимых в РЭСИ изменений (конструктивных, схемотехнических и др.) для достижения заданных значений показателей качества.

Предварительные испытания являются контрольными для опытных образцов и (или) опытных партий продукции и проводятся с целью определения возможности их предъявления на приемочные испытания.

Приемочные испытания также являются контрольными для опытных образцов, опытных партий продукции или единичных изделий. Эти испытания проводят для решения вопроса о целесообразности постановки продукции на производство (в случае опытных образцов) или передачи ее в эксплуатацию (в случае производства единичных изделий).

Испытания готовой продукции подразделяют на:

• квалификационные;

• предъявительские;

• приемосдаточные;

• периодические;

• инспекционные;

• типовые;

• аттестационные;

• сертификационные.

Квалификационные испытания проводят на установочной серии или первой промышленной партии изделий, т.е. на стадии освоения производства РЭСИ. Их цель — оценка готовности предприятия к выпуску продукции данного типа в заданном объеме.

Предъявительские испытания проводит служба технического контроля предприятия-изготовителя перед предъявлением РЭСИ для приемки представи­телем заказчика, потребителем или другими органами приемки.

Приемосдаточные испытания проводят в освоенном производстве. Это контрольные испытания изготовленной продукции при приемочном контроле. Как правило, их осуществляет изготовитель продукции. Если же на предприятии-изготовителе имеется представитель заказчика, то приемосдаточные испытания проводятся им в присутствии представителя предприятия-изготовителя.

С целью контроля стабильности качества продукции и возможности продолжения ее выпуска проводят периодические испытания продукции в объеме и в сроки, установленные НТР, обычно каждый месяц или квартал, а также в начале выпуска РЭСИ и при возобновлении производства после временного прекращения. Периодические испытания включают в себя такие испытания, при которых вырабатывается часть ресурса ЭС (длительная вибрация, многократные удары, термоциклы). Это сравнительно дорогостоящие испытания, и поэтому они всегда являются выборочными. Результаты периодических испытаний распространяют на все партии, выпущенные в течение определенного времени.

Инспекционные испытания — это особый вид контрольных испытаний. Их осуществляют выборочно для контроля стабильности качества установленных видов продукции специально уполномоченными организациями.

Типовые испытания — это испытания выпускаемой продукций, проводимые с целью оценки эффективности внесения конструктивных изменений, применения новых материалов или ТП. Электронные средства могут оцениваться по категориям качества или на соответствие их характеристик требованиям национальных и международных стандартов.

Для оценки качества продукции при ее аттестации по категориям качества проводят аттестационные испытания, а для установления соответствия показателей качества РЭСИ национальным и (или) международным НТД — сертификационные испытания продукции.

По продолжительности все испытания подразделяют на

• нормальные;

• ускоренные;

• сокращенные.

Под нормальными понимают испытания, методы и условия проведения которых обеспечивают получение в необходимом объеме информации о показателях надежности изделия за такое же время, что и при эксплуатации. Методы и условия проведения ускоренных испытаний обеспечивают получение необходимой информации о качестве РЭСИ в более короткий срок, чем при нормальных испытаниях. Сокращенные испытания выполняют по сокращенной программе.

По уровню проведения испытаний РЭСИ их можно разделить на

• государственные;

• межведомственные;

• ведомственные.

К государственным относят испытания важнейших видов РЭСИ, проводимые головной организацией по государственным испытаниям, или приемочные испытания, проводимые государственной комиссией.

Межведомственные—это приемочные испытания РЭСИ, разработанных совместно несколькими ведомствами. Эти испытания проводит комиссия из представителей нескольких заинтересованных министерств и ведомств

Ведомственные испытания осуществляются комиссией из представителей заинтересованных министерства и ведомства.

По виду воздействия различают:

• механические;

• климатические;

• тепловые;

• радиационные;

• электрические;

• магнитные;

• электромагнитные;

• химические (воздействие специальных сред);

• биологические (воздействие биологических факторов) испытания.

По результату воздействия на ЭС испытания делят на

• разрушающие;

• неразрушающие;

• стойкость;

• прочность;

• устойчивость.

Испытания являются разрушающими, если в процессе их проведения применяют разрушающие методы контроля или в результате воздействия внешних факторов, испытываемые объекты становятся непригодными для дальнейшего использования. Методы неразрушающего контроля применяют как взамен разрушающих, так и в дополнение к ним. При этом сокращается время анализа отказов, а в ряде случаев более точно устанавливаются место и вид дефекта.

По определяемым характеристикам объекта различают испытания на

• надежность;

• граничные;

• технологические.

Наиболее важными из них являются испытания на надежность. Надежность любого изделия характеризуется безотказностью, долговечностью, сохраняемостью и ремонтопригодностью.

Под безотказностью понимают свойство РЭСИ непрерывно сохранять работоспособность в течение заданного времени в определенных режимах и условиях эксплуатации. С течением времени происходят износ и старение, вызывающие отказы РЭСИ.

Долговечность невосстанавливаемого изделия характеризуется его нара­боткой до отказа, т. е. продолжительностью работы изделия от начала его эксплуатации (испытаний) до возникновения первого отказа. Для восстанавливаемых изделий (к ним относятся отдельные виды РЭСИ), конструкция которых включает навесной монтаж элементов, в понятие «долговечность» вкладывается несколько иной смысл. Долговечность таких РЭСИ ограничивается соображениями технической и экономической целесообразности их дальнейшего использования. При этом РЭСИ могут иметь большое число отказов за время эксплуатации, для устранения которых изделия ремонтируют, заменяя отказавшие элементы. Поэтому под долговечностью восстанавливаемого изделия понимают его свойство сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонтов. Календарная продолжительность эксплуатации РЭСИ от ее начала до наступления предельного состояния составляет срок службы РЭСИ. Кроме понятия «срок службы» в практике существует понятие «гарантийный срок службы» РЭСИ, устанавливающий взаимоотношения между заказчиком и изготовителем. Гарантийный срок службы изделия всегда меньше его действительного срока службы. Если в течение гарантийного срока происходит отказ изделия, то ответственность за него несет изготовитель, который должен выполнить ремонт отказавшего изделия, а в случае невозможности ремонта заменить изделие исправным. По истечении гарантийного срока службы предприятие-изготовитель не несет ответственности за отказы РЭСИ, но при этом не исключается, что изделия остаются надежными и технически пригодными для дальнейшей эксплуатации.

Сохраняемость — свойство РЭСИ сохранять значения показателей безотказности, долговечности и ремонтопригодности в течение и после хранения и (или) транспортирования.

Под ремонтопригодностью для восстанавливаемых изделий понимают свойство РЭСИ, заключающееся в приспособленности к восстановлению и поддержанию заданного технического ресурса путем предупреждения, обнаружения и устранения неисправностей и отказов. Количественно ремонтопригодность оценивается трудоемкостью восстановления работоспо­собности изделий, которая определяется затратами времени и средств на диагностику отказов с учетом необходимой квалификации обслуживающего персонала, уровня технической оснащенности и системы организации ремонта.

Под ремонтопригодностью невосстанавливаемых изделий понимается их приспособленность к проверке технического состояния и удобной замене.

Надежность как свойство закладывается в РЭСИ при разработке и изготовлении, а оценивается в процессе испытаний и эксплуатации с помощью количественных и качественных показателей надежности. Испытания, в результате которых оценивается надежность РЭСИ, называют испытаниями на надежность. Эти испытания могут быть как определительными, так и контрольными. Результатами определительных испытаний на надежность пользуются для установления фактических показателей надежности. Контрольные испытания на надежность проводят для оценки соответствия показателей надежности РЭСИ требованиям, установленным ТЗ и ТУ.

Большое разнообразие условий эксплуатации и видов нагрузок, которым могут подвергаться РЭСИ, не позволяет ограничиваться проведением какого-либо одного из рассмотренных видов испытаний для того, чтобы гарантировать их надежную работу в различных условиях применения. Только по результатам всех видов испытаний оценивается качество РЭСИ в целом и принимается соответствующее решение о возможности предъявления их на приемочные испытания, постановки на производство, об окончании освоения серийного производства или о его продолжении, о присвоении категории качества и т. д.

ЛИТЕРАТУРА

1. Глудкин О.П. Методы и устройства испытания РЭС и ЭВС. – М.: Высш. школа., 2001 – 335 с

2. Испытания радиоэлектронной, электронно-вычислительной аппаратуры и испытательное оборудование/ под ред. А.И.Коробова М.: Радио и связь, 2002 – 272 с.

3. Млицкий В.Д., Беглария В.Х., Дубицкий Л.Г. Испытание аппаратуры и средства измерений на воздействие внешних факторов. М.: Машиностроение, 2003 – 567 с

4. Млицкий В.Д., Беглария В.Х., Дубицкий Л.Г. Испытание аппаратуры и средства измерений на воздействие внешних факторов. М.: Машиностроение, 2003 – 567 с