Материал: Методы и средства испытаний и контроля приборов и систем. Никитин Л.Н., Пирогов А.А

ускоренных испытаний, время наработки на отказ и другие параметры надежности.

На третьем этапе испытаний, пользуясь полученными данными, разрабатывают методику ускоренных испытаний, в соответствии с которой осуществляют испытания других экземпляров или партий аналогичных приборов и систем. По результатам испытаний для каждого воздействующего фактора находится распределение частоты отказов и

параметры М[Тср] и Х интервала при заданном уровне достоверности.

По полученным данным выводятся аналитические зависимости (1.1) и (1.2) и строится график функции параметра распределения от воздействующего фактора. Затем параметры ускоренных испытаний пересчитывают для условий нормальной эксплуатации. В ходе пересчета определяют коэффициенты, связывающие время обычных и ускоренных испытаний. Как показывает практика, при рационально разработанной методике ускоренных испытаний возможно сокращение времени испытаний в 2 - 4 раза.

Задавшись уровнем достоверности, относительной (абсолютной) погрешностью, предполагаемым сроком службы, режимом испытаний, а также пользуясь полученными графической и аналитической (эмпирической) зависимостями, определяют объем испытаний и степень ускорения. Объем испытания существенно зависит от предполагаемого срока службы приборов и систем.

Недостатком рассмотренной программы подготовки к проведению ускоренных испытаний является ее длительность.

Предложенная последовательность работ справедлива при проведении испытании любых элементов и аппаратов. Однако установление интересующих нас зависимостей для сложных приборов и систем или систем оказывается длительным и трудоемким процессом. Поэтому, если предположить, что надежность приборов и систем не зависит от их взаимодействия и законы распределения отказов у них

26

одинаковы и экспоненциально, то закон распределения отказов испытуемых средств будет также экспоненциальным при всех принятых допущениях.

Отсюда оказывается возможным во многих случаях на основании испытаний элементов сделать вывод о надежности приборов и систем в целом.

Рассмотрим ряд примеров, показывающих, как, пользуясь экспериментальными или аналитическими зависимостями, можно выбрать режим ускоренных испытаний различных электрорадиоэлементов.

Известно, что надежность электровакуумных приборов зависит от внешних условий эксплуатации и от электрических режимов аппарата. Основными параметрами, характеризующими электрические режимы, являются коэффициент электрической нагрузки, напряжение накала и напряжения на аноде и экранной сетке. Коэффициентом электрической нагрузки электронных ламп называют отношение суммарной мощности рассеивания на электродах к суммарной допустимой мощности рассеивания:

где РН - реальная мощность накала; Ра, РЭ - реальные мощности рассеивания на аноде и

экранной сетке; Рмакс.а, Рмакс.Э - максимальные мощности рассеивания

на аноде и экранной сетке; РН0 - номинальная мощность накала.

Очевидно, что в нормальном режиме при коэффициенте нагрузки КН=1 средний срок службы лампы ранен Т1. Увеличение мощности, рассеиваемой на электродах лампы, т. е. работа при перегрузке, приводит к сокращению среднего срока службы лампы до Т2 и росту интенсивности отказов.

Наличие зависимости относительного изменения

27

среднего срока службы (Т2/Т1) лампы от коэффициента погрузки (КН) позволяет установить степень надежности лампы (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Зависимость относительного изменения среднего срока службы сверхминиатюрных ламп

от коэффициента нагрузки

Если относительное изменение среднего срока службы при увеличении КН оказывается больше допустимого значения, то надежность лампы выше заданной. В противном случае лампа оказывается ненадежной. Так, например, из графика на рис. 1.3 следует, что при увеличении КН на 20% (КН = 1,2) T2/T1=14%. Это означает, что средний срок службы сокращается в семь раз (100/14 7). Следовательно, если при КН=1,2 T2/T1>14%, то лампа в нормальном режиме будет работать в течение времени T1. Если же в процессе ускоренных испытаний значение T2/T1<14% (при КН=1,2), то это свидетельствует о ненадежности лампы.

Знание электрической зависимости интенсивности отказов приемно-усилительных ламп от напряжения накала позволяет осуществить ускоренные испытания за счет увеличения напряжения накала. Интенсивность отказов при рабочем напряжении UН определяется формулой:

28

где Н0 - интенсивность отказов при номинальном напряжении накала;

UH - рабочее напряжение накала;

UH0 - номинальное напряжение накала.

Аналогично можно воспользоваться эмпирической формулой зависимости интенсивности отказов от анодноэкранного напряжения (Uа):

где Uа - рабочее анодно-экранное напряжение;

Uа0 - номинальное анодно-экранное напряжение. Наличие экспериментально установленной связи

среднего времени безотказной работы транзисторов (П13, П16) от мощности, рассеиваемой на коллекторном переходе и от температуры окружающей среды позволяет осуществить их ускоренные испытания:

нормальной мощности рассеивания (P1) и нормальной температуре (t1);

T2 - среднее время безотказной работы при повышенной мощности рассеивания (P2) и повышенной температуре (t2).

Из формул следует, что увеличение мощности рассеивания или температуры окружающей среды приводит к уменьшению среднего времени безотказной работы T2.

Одним из наиболее широко применяемых в приборах

29

элементов являются резисторы (около 40% всех элементов). Интенсивность отказов резисторов в значительной степени зависит от температуры окружающей среды и рассеиваемой мощности. Аналитическая зависимость, связывающая относительную интенсивность отказов с температурой окружающей среды и рассеиваемой мощностью, имеет вид:

где - интенсивность отказов в рабочем режиме при реально рассеиваемой мощности (Рр);

0 - интенсивность отказов при допустимой (номинальной) рассеиваемой мощности (РН) и предельно допустимой (номинальной) температуре окружающей среды

(tH);

tP - реальная температура окружающей среды;

Rt - тепловое сопротивление теплоотдачи с поверхности в окружающую среду;

В- постоянная, определяемая из опыта.

Всоответствии с приведенной формулой для конкретного типа резистора строят зависимости / 0 = f(t0, Рр/РН) при определенных путем обработки статистических

данных постоянных В, Rt и 0. Пользуясь графиком (рис. 1.4), можно найти величину в зависимости от РP и tt.

Столь же широкое применение в приборах имеют конденсаторы, интенсивность отказов которых того же порядка, что и резисторов. Интенсивность отказов конденсаторов существенно зависит от электрических режимов, температуры и влажности окружающей среды на средний срок службы конденсаторов выражается следующей эмпирической, зависимостью:

30