Испытания термоэлектрического термометра

После извлечения из холодильной камеры и прогревания до температуры окружающей среды изделия должны восстанавливать параметры до значений, имевших место перед испытаниями. Дополнительно разбирают изделия и осматривают детали.

Некоторые изделия проверяют на работоспособность непосредственно после извлечения из камеры холода, но не более чем через 5... 10 мин в зависимости от массы изделия.

Контрольно-измерительные приборы при испытаниях на работоспособность при пониженных температурах и на сохранение работоспособности после выдержки при температуре минус 60 °С проводят иногда раздельно от датчиков.

Материалы, применяемые для крепления малогабаритных изделий в камере холода, должны обладать высокой теплопроводностью. По достижении стабильной температуры внутри камеры холода температура стенок должна отличаться не более чем на 8 %. Поскольку отечественная промышленность не выпускает камеры холода, то используют импортные или камеры термоциклирования.

Тепловые испытания. Камеры тепла

Испытания на воздействие повышенных температур предназначены для определения способности изделий АТЭ и АЭ сохранять свои параметры и внешний вид в процессе и после воздействия максимального значения температуры. Имеются два метода тепловых испытаний: испытания термической нагрузкой и совместной термической и электрической нагрузками. При проведении испытаний первым методом (он иногда называется термовыдержкой) изделия помещают в термостат или камеру тепла и выдер живают в течение не менее 3 ч. Измерение параметров и оценку внешнего вида испытываемых изделий проводят до нагревания и после него.

Этот метод получил наибольшее распространение при входном контроле комплектующих изделий и, особенно, изделий электронной техники. Он является одним из трех методов технологических стресс испытаний.

При проведении испытаний под совмещенной тепловой и электрической нагрузками изделия помещают в тепловую камеру и испытывают под номинальной или максимально допустимой для данных изделий электрической нагрузкой, соответствующей максимальное значению температуры окружающей среды. Таким образом, ускоряются процессы деградации составных частей изделия и быстрее вырабатывается его ресурс.

Важными методическими моментами проведения этих испытаний являются тепловое равновесие изделия и определение места установки датчиков температуры для контроля. Для работающего изделия обычно определяют время теплового равновесия. Крупногабаритные изделия достигают теплового равновесия через 3...4 ч. Тепловая камера должна иметь достаточный объем и приспособление (вентилятор и др.) для перемешивания воздуха, обеспечивающее выравнивание температуры в объеме камеры.

Параметры испытательных режимов (напряжение, частота вращения и т.д.) должны быть приближены к эксплуатационным условиям. Например, у генераторных установок в процессе испытаний меняют скоростной режим, у распределителей и датчиков-распределителей во временной циклограмме присутствуют режимы разгона и торможения.

Электропривод кратковременного режима работы с продолжительностью не более 3 мин, фары и осветительную арматуру, работающие только ночью, испытывают в неработающем состоянии. Изделия АТЭ и АЭ, испытывающиеся в неработающем состоянии, проверяют не позднее чем через 5 мин после извлечения из камеры, а изделия малой массы -- не позднее чем через 2 мин.

После извлечения из тепловой камеры и охлаждения до температуры окружающей среды изделие должно восстановить свои характеристики до исходных (перед тепловыми испытаниями). Дополнительно предусматривается разборка изделия и осмотр деталей, при этом не должно быть изменений, деформаций и т.п.

Для проведения испытаний на термовыдержку применяют специальные камеры тепла, в которых предусмотрены коммутационные цепи для подключения электрической нагрузки и измерения параметров изделий. Размещение датчиков температуры при испытании теплорассеивающих изделий должно быть таким, чтобы учитывалось взаимное влияние изделий. Тогда при контроле температурного режима измерительные приборы покажут истинную температуру испытываемых изделий.

Для воспроизводимости результатов испытаний камеры тепла имеют следующие конструктивные особенности. Внутренние стенки выполняют из материала, имеющего степень черноты не менее 0,82 ...0,85. Температура стенок тепловой камеры не должна отличаться от задаваемой больше чем на 3 %, что ограничивает влияние излучения от стенок. Испытываемые образцы изделий не должны испытывать прямого влияния тепла от тенов. Точность поддержания температуры в полезном объеме камеры не должна быть ниже 3 °С. Относительная влажность перед испытаниями внутри камеры должна быть 50 % при температуре 35 °С.

Минимально допустимое расстояние между испытываемым изделием и стенкой тепловой камеры не должно быть меньше 100 мм. Применяемые для крепления малогабаритных изделий материалы должны обладать высокой теплостойкостью и низкой теплопроводностью.

Для испытаний на воздействие повышенной температуры применяются камеры тепла.

Получение необходимой температуры в тепловой камере достигается с помощью циклического включения и выключения тенов в зависимости от устанавливаемой температуры испытаний.

Для измерения и автоматического регулирования температуры в камере применяют электронные мосты и автоматические электронные потенциометры. Широко используют микропроцессорную технику и вывод информации на персональный компьютер, и цифровое информационное табло. В качестве чувствительного элемента используют п-переход, медные и платиновые сопротивления.

· Влажность от 30% до 80%

Испытание изделия на воздействие повышенной влажности проводят по одному из следующих режимов:

- постоянный (без конденсации влаги);

- циклический (с конденсацией влаги).

Изделие испытывают в выключенном состоянии, если нет других указаний в стандартах и (или) технических условиях на изделия.

Испытание проводят следующим образом:

- проводят внешний осмотр изделия, после чего изделие помешают в камеру тепла и влаги, в которой установлены нормальные условия испытаний. После начальной стабилизации проводят начальные проверки характеристик изделия, затем его выключают;

- температуру в камере устанавливают равной 40 °С и изделие выдерживают в течение 2 часов, если иное время не указано в стандартах и (или) технических условиях ;

- относительную влажность в камере повышают до (93±3) % и этот режим придерживают в камере в течение времени, установленного в стандартах и (или) технических условиях на изделия, выбирая его из ряда: 2; 4; 10; 21; 56 суток;

- после выдержки, проводят проверку характеристик, указанных в стандартах и (или) технических условиях на изделия. Во время выдержки допускается проводить промежуточные измерения параметров;

- в камере устанавливают нормальные условия испытаний и после конечной стабилизации проверяют внешний вид и проводят заключительные проверки характеристик.

При наличии требований к прочности проверку характеристик и внешнего вида изделия при повышенной влажности не проводят.

Изделие считают выдержавшим испытание, если во время и (или) после испытания его внешний вид и характеристики соответствуют требованиям, установленным в стандартах и (или) технических условиях на изделия конкретных групп (видов).

Испытание по циклическому режиму проводят при верхнем значении температуры 40 °С.

Испытания на устойчивость к воздействию влаги предназначены для определения способности изделий сохранять свои параметры в условиях длительного воздействия влажности и после прекращения этого воздействия. В соответствии с ГОСТ изделия электрооборудования должны выдерживать воздействие влажной тепловой среды в течение четырех суток при температуре (40 ± 2) °С и относительной влажности (95 ± 3) %. Влагоустойчивость изделий электрооборудования проверяется в течение 21 суток при температуре (40 + 2) "С и относительной влажности (95 + 3) %. Если после 96 ч выдержки в камере влажности изделия работоспособны без предварительной просушки (проверка проводится при отсутствии росы и не позднее чем через 15 мин после извлечения из камеры влажности), то изделия считаются выдержавшими испытания.

Рисунок 6- Схема камеры тепла и влаги :1 -- регулятор температуры в камере; 2 -- регулятор влаги камере; 3--сухой и мокрый термометры; 4-- термометр; 5-- окно и дверь для загрузки изделий; 6 -- вентилятор обдува; 7 -- электронагреватель; 8 -- вентилятор влаги; 9 -- компенсационный бачок; 10 -- увлажнитель воздуха

Детали, не имеющие защитного покрытия, и детали с оксидным покрытием (детали магнитопроводов, посадочные места и т.д.) могут после испытаний иметь очаги коррозии.

Кроме режима выдержки при постоянных значениях влажности и температуры применяют циклический режим испытаний, который характеризуется воздействием повышенной влажности при циклическом изменении температуры воздуха в камере. Этот циклический режим вызывает выпадение росы на наружных поверхностях изделий (при снижении температуры) и последующее ее испарение (в период повышения температуры), что способствует интенсивному развитию процессов коррозии. При этом влага проникает внутрь изделия через микроканалы в сварных, паянных швах, местах соединений материалов с различными температурными коэффициентами линейного расширения. Это явление наиболее характерно для изделий, имеющих свободные внутренние полости в пластмассовых или металлических корпусах и т.д.

Испытания изделий на влагоустойчивость под электрической нагрузкой способствуют разрушению вследствие действия электролиза и электрохимической коррозии, поэтому они применяются в исключительных случаях, например при проведении сравнительных испытаний изделий одинакового функционального назначения, но разных конструкций или разных производителей. Такие тесты позволяют выявить резервы повышения надежности разрабатываемого изделия. Их в основном применяют для изделий автоэлектроники.

Параметры испытываемых изделий измеряют в конце испытания (при циклических -- в последнем цикле, в конце последнего часа выдержки при максимальном значении температуры без извлечения изделий из камеры влажности).

В зависимости от целевого назначения камеры, предназначенные для воспроизведения циклического режима испытаний, должны обеспечивать точность поддержания температуры +2,5 %, а камеры, предназначенные для воспроизведения постоянного режима испытаний -- температуры ±2 °С при влажности ±3 %. Это обусловливает применение установки относительной влажности по сухому термометру при температуре ±0,4 °С, а по влажному термометру +0,4 ...-0,2 "С, поскольку понижение температуры более чем на 0,5 °С при высокой относительной влажности и повышенной температуре может привести к выпадению росы, что является недостатком камеры. Образовавшаяся на потолке и стенках камеры конденсированная влага не должна попадать на испытываемые изделия, для чего над изделиями устанавливают навес из некорродируемого материала. Испытываемые в камере изделия располагают так, чтобы конденсат не попадал с одних изделий на другие.

Влажный воздух получают в результате циркуляции его через увлажняющее устройство (рис.6), а равномерное распределение температуры и относительной влажности воздуха обеспечивают вентилятором.

Для измерения влажности воздуха применяют гигрометры, действие которых основано на «психрометрической разности», т.е. разности показаний «сухого» и «мокрого» термометров, находящихся в термодинамическом равновесии. Их широко применяют, несмотря на недостатки, связанные с загрязнением смачиваемого термометра и невозможностью применения при отрицательных температурах.

Калибровку гигрометров осуществляют пьезосорбционными гигрометрами, измеряя резонансную частоту колебаний пьезо-элемента в зависимости от относительной влажности.

· Атмосферное давление от 86 до 106,7 кПа

Испытания на повышенное давление проводят следующим образом: Изделие помещают в барокамеру и проводят начальные проверки характеристик изделия, после чего изделие выключают, если нет других указаний в стандартах и (или) технических условиях на изделия конкретных групп (видов).

Давление в камере понижают до 66 кПа со скоростью, не превышающей 10 кПа/мин, и поддерживают о течение времени, указанного в стандартах и (или) технических условиях на изделия, выбирая его из ряда: 5; 15; 30 минут; 1; 2; 4 часов.

При заданном пониженном давлении проверяют характеристики изделия, установленные в стандартах и (или) технических условиях на изделия.

Затем давление повышают до первоначального со скоростью, не превышающей 10 кПа/мин. Изделие может оставаться во включенном состоянии в течение всего времени изменения давления.

После выдержки изделия в нормальных условиях испытаний проводят заключительные проверки его характеристик.

Изделие считают выдержавшим испытание, если во время и (или) после испытания его характеристики соответствуют требованиям, установленным в стандартах и (или) технических условиях на изделия.

При наличии требований только к прочности проверку характеристик и внешнего вида изделия при пониженном давлении не проводят.

Испытания в условиях пониженного атмосферного давления (Барокамеры):

Испытания на устойчивость к воздействию пониженного атмосферного давления предназначены для проверки способности изделий сохранять работоспособность в условиях высокогорья и после авиаперевозки. Эти испытания проводят в условиях нормальной и повышенной рабочих температур для изделий, работающих при давлении ниже 670 мм рт.. Первый метод предназначен для нетепловыделяющих или тепловыделяющих изделий, для которых нагревание при электрической нагрузке несущественно. Второй метод применяют для всех тепловыделяющих изделий, в том числе тех, для которых нагревание при электрической нагрузке имеет значение.

Рисунок 7- Схема барокамеры [правая половина условно повернута на 45 градусов, чтобы был виден диффузионный насос]:
1 -- ферменная конструкция, к которой подвешены коллимирующие зеркала 11; 2 -- направление потока воздуха при вакуумировании; 3 -- диффузионный насос; 6 -- рабочая часть камеры; 7 -- стенка, охлаждаемая жидким азотом; 8 -- установка для имитации солнечного излучения; 9 -- мозаичная система линз; 10 -- стенка, охлаждаемая жидким азотом; 11 -- коллимирующие зеркала; 12 -- платформа обслуживания.

Чтобы обеспечить воспроизводимость результатов испытаний тепловыделяющих изделий на воздействие пониженного атмосферного давления, требуется правильно выбирать соотношения площади поверхности, окружающей изделия, и общей площади поверхности изделия. Также важно определить минимальное расстояние между тепловыделяющими изделиями.

Продолжительность испытания обычно не превышает 30 мин, иногда 2...3 ч. Испытания в условиях пониженного атмосферного давления проводят в барокамере, которая представляет собой шкаф, в верхней части которого расположены испытательная камера, аппаратура системы автоматики контроля и регулирования, а также кнопки управления и вентилятор. В нижней части расположен вакуумный насос. В камеру встроены разъемы для обеспечения подвода электрического тока к испытываемым изделиям и измерения их параметров в процессе испытаний. Для повышения коэффициента использования испытательного оборудования барокамеру совмещают с тепловой и холодильной камерами для создания в ней низких и высоких температур, например термобарокамеру типа КТХБ-К-0,025-65/155 (барокамеру тепла, холода с диапазоном температур -65...+ 155°С).

· Испытание изделий на воздействие твердых тел

Такие испытания предназначены для проверки устойчивости изделий к работе в среде с повышенной концентрацией пыли (пыленепроницаемость) и разрушающим (абразивным) воздействием пыли. Испытания проводят в камерах пыли.

Изделия помещают в камеру пыли, максимальное расстояние до стенок камеры и между изделиями не менее 0,1 м, температура воздуха + 55 °С при относительной влажности не более 50%.

В процессе испытания изделия обдувают в течение 2 ч, затем вентилятор отключают и в течение 2 ч происходит оседание пыли без циркуляции воздуха. В процессе испытаний на сохранение работоспособности при воздействии пыли изделия могут находиться под электрической нагрузкой. При испытаниях на пыленепроницаемость изделия вскрывают и оценивают наличие пыли внутри корпуса.

Испытание проводят с помощью специальной камеры пыли, при этом насос циркуляции пыли в камере может быть заменен любым другим устройством, позволяющим поддерживать порошок талька во взвешенном состоянии в закрытой испытательной камере. Используемый порошок талька должен проходить через сито с размерами квадратной ячейки 75 мкм и толщиной проволочки 50 мкм. Количество порошка талька составляет 2 кг на 1 мі объема испытательной камеры. Тальк не следует использовать при испытаниях более 20 раз.

Защиту считают удовлетворительной, если в результате проверки обнаруживают, что порошок талька не накапливается в таком количестве либо в таком месте, что нормальная работа оборудования или требования безопасности могли бы быть нарушены при попадании на эти места пыли любого другого вида. За исключением специальных случаев, точно указанных в стандартах на конкретный вид изделия.

Испытательная установка состоит из камеры пыли с аппаратурой (рисунок8), обеспечивающей контроль заданного режима испытай; трубопровода с аппаратурой, регулирующей и контролирующей заданный режим в оболочке изделия; вакуумной установки, обеспечивающей необходимое разрешение в оболочке изделия.

Камера пыли состоит из испытательного бункера, центробежного вентилятора и трубопровода, обеспечивающего замкнутую циркуляцию воздушного потока.

Размеры испытательного бункера должны обеспечивать свободный обдув оболочки изделия со всех сторон. Минимальное расстояние между стенками оболочки и бункера камеры должно быть не менее 0.2 м.

Циркуляция воздушного потока должна обеспечиваться центробежным вентилятором пылевого типа производительностью 36000--40000 м3/ч.

Камера пыли должна иметь устройство (поворотная заслонка), обеспечивающее регулирование скорости циркулирующего потока от 0.5 до 1.0 м/с при статическом воздействии пыли йот 1 до 10 м/с при динамическом воздействии пыли.

Нагрев циркулирующею потока воздуха -- при помощи встроенного герметичного нагревателя. Регулирование температуры нагрева -- контактным термометром.

Камера пыли должна иметь дозирующее устройство, обеспечивающее непрерывную подачу пыли в камеру с заданной производительностью. В качестве дозирующего устройства рекомендуется использовать дисковый питатель.

Контроль концентрации ныли должен осуществляться наборным устройством, использующим фильтрацию запыленного воздуха через фильтр.

Контроль заданного режима испытаний в оболочке изделия должен осуществиться с помощью манометра (разрежение) по техническим условиям, утвержденным в установленном порядке, и реометром (расход прокаченного воздуха).

Для поддержания заданного перепада давления в оболочке применяют вакуумный насос.

Рисунок 8- Установка для испытаний на воздействие пыли:

1-испытуемое изделие, 2- заборное устройство, 3- маномерт, 4-стекляное окно, 5- контактный термометр, 6- нагреватель, 7- кабель, 8- дозирующее устройство, 9-направляющая коронка, 10- вентилятор, 11- поворотная задвижка, 12-сетка, 13-фильтродержатель, 14-раскольдер, 15- вентиль, 16- вакуумный насос

Определение концентрации пыли в камере:

Для определения концентрации пыли в камере используют заборное устройство схема которого приведена на чертеже (рисунок 9).

Рисунок 9- Заборное устройство

Отбор пробы пыли для определения концентрации производят внешней фильтрацией запыленного воздуха через фильтр.

Отбор пробы производят следующим образом:

· фильтр типа АФА- B-18 взвешивают на аналитических весах и устанавливают в фильтродержателе;

· поворотным устройством производят установку заборной трубки. Отверстие насадки задорной трубки должно быть установлено перпендикулярно направлению пылевого потока;

· включают вакуумный насос и производят отбор пробы. Время отбора должно быть таким, чтобы навеска отфильтрованной пыли на фильтре была не менее 0,11 г;

· после окончания отбора вакуумный насос выключают, заборную трубку при помощи поворотного устройства устанавливают под углом 90° к пылевому потоку. Фильтр извлекают и взвешивают на аналитических весах.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5