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电子设备振动环境适应性设计
来源:可靠性网 | 作者:anscos | 发布时间: 2016-01-15 | 19862 次浏览 | 分享到:
§1.电子设备抗恶劣环境设计概论
1.1 引言
确保电子设备在生产、运输和工作全过程所历经的各类恶劣环境中,最可靠、最充分地发挥电子设备功能的工程设计,称之为电子设备抗恶劣环境设计,也可称之为电子设备环境适应性设计。
电子设备抗恶劣环境设计是一项巨大的系统工程,它是贯穿于电子设备从研制到运行的全寿期。其研究内容大致可分为三大类:
1) 电子设备全寿命期内必须历经的各类环境、环境组合及其相对应的严酷度的研究电子设备环境平台研究。可借助于广义激励F?s?来表征;
2) 电子设备在全寿命期内,能够正常工作所允许的各类环境、环境组合及其相对应的严酷度的研究 电子设备环境适应性平台(脆值平台)研究。可借助于广义响应度Z?s?来表征;
3) 将电子设备“环境平台”F?s?中各类环境的严酷度,控制到电子设备能正常工作的“环境适应性平台(脆值平台)”Z?s?中相应的严酷度所采取的工程控制技术研究环境控制
技术研究。可借助于广义传递函数G?s?来表征。
1.2 电子设备环境平台研究
众所周知,产品效能E 是可靠性(R)、维修性(M)和环境因素的函数,产品性能的先进性是至关重要的,而可靠性、可维性和环境适应性是产品性能先进性得以持久保持的保证。可靠性是指产品在规定条件下和规定时间内,完成规定功能的能力。这里所说的规定条件,包括使用时的环境条件,维护方法,贮存时间、贮存条件,以及使用时对操作人员技术等级的要求。在不同的环境条件下产品的可靠性是不同的。环境条件对产品可靠性起重要影响作用,在恶劣环境中电子设备的故障率将增大,可靠性降低。
1) 环境平台的含义
根据国家标准GB2422《电工电子产品基本环境试验规程名词术语》的规定,环境条件的定义是:产品所经受其周围的物理、化学、生物的条件。环境条件用各单一的环境参数和它们的严酷等级的组合来确定。
电子设备环境平台是指电子设备在生产、贮存、运输和使用中所历经的一切外界影响因素集合,其中还包含了在外界影响因素作用下引发的诱导环境等因素。
2) 环境平台的组成
根据各类环境自身的物理、化学、生物学和人文学特点,以及它们对电子设备失效的影响机理,典型的环境平台组成如下:
a) 气候环境 温度、湿度、气压、风、雨雪冰霜、凝露、沙尘、油雾、游离气体;
b) 机械(力学)环境 振动、冲击、离心加速度、碰撞、跌落、摇摆、静力负荷、失重、爆炸、冲击波;
c) 电磁及辐射环境电场、磁场、闪电、雷击、电晕、放电、太阳辐射、核辐射、紫外线辐射、宇宙线辐射;
d) 化学腐蚀环境 腐蚀性大气、酸、碱、盐类等;
e) 生物学环境 霉菌、微生物、昆虫、甲壳类和啮齿类;
f) 人文学因素 同一设备在包装、运输、维护保养、使用过程中的人为因素。
3) 环境平台研究的主要内容
a) 环境标准研究
环境标准是建立环境平台的依据.而环境标准的先进性、科学性、可操作性是制定环境标准必须考虑的问题。
没有先进环境标准,就没有高可靠的电子设备。标准是推动电子设备研制、发展的指挥棒和推动力(发动机)。各类环境标准应互相支撑、包容。各标准中的严酷度等级及环境组合的选定时,必须遵循实事求是原则。既不能任意放宽也不能无限制加严。
b) 环境试验方法和试验设备研究
环境试验方法研究是寻求最可靠的试验设备,最合理的技术途径,最恰当的试验结论评价体系,来实现环境标准规定的严酷度及试验目的。
环境试验的目的是为了提高、鉴定和证实产品对环境的适应性,为产品投产和验收提供依据。
可靠性试验的目的是为了提高、鉴定和证实产品的可靠性,为产品能否投产和验收提供依据。
可见,环境试验的目的不同其环境平台也不相同。高水平的环境试验设备和检测系统是确保准确地再现环境平台中各类环境条件的基本手段。
在单项环境试验时,主要考核单项参数对电子设备影响的程度,单项环境试验项目一般有20 多项,且试验时间比较短,除霉菌试验(28 天),湿热试验(240 小时)外,一般都不超过100 小时。可靠性试验中,试验时间长,而且严格要求进行综合模拟,一般应考虑湿度、振动和温度三个对可靠性起决定性作用的因素进行综合试验。
另一方面,环境试验可靠性试验选用的环境严酷度等级(即应力)基本准则也完全不同。在环境试验中,基本上采用极值准则,即采用产品贮存、运输和工作中遇到的最极端环境试验条件,即产品在极端环境条件下不破坏或能正常工作。因此环境试验时不允许出现故障,出现故障则认为产品通不过试验并立即停止;采取相应措施消除故障才能重新进行试验。而可靠性试验则更强调模拟产品的真实使用环境,选用环境条件是随时间的动态响应谱。在可靠性试验时只有一个小部分试验等级达到最严酷的环境条件,且其时间与实际暴露时间相对应。
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