|
|
|
НАДЕЖНОСТЬк примеру, если в документации говорится, что датчик должен работать при температуре, не превышающей 50°С, и наибольшей относительной влажности 85% при максимальном рабочем напряжении +15 В, его рекомендуется тестировать в цикличном режиме при температуре 100°С, относительной влажности 99% и напряжении +18 В. Для оценки количества циклов («) можег применяться следующая эмпирическая формула, предложенная в Sandstrand Aerospace, (Rockford, IL) и Interpoint Corp. Надежность — это способность датчика выполнять требуемые функции при соблюдении определенных условий в течение заданного промежутка времени. Если использовать статистические термины, можно дать следующее определение: надежность — это вероятность того, что устройство будет функционировать без поломок в течение указанного интервала времени или заданного количества циклов. рекомендуется отметить, что надежность не является характеристикой дрейфа или шума. Она отражает время до выхода устройства из строя (отказа), либо временного, либо постоянного при соблюдении регламентированных условий эксплуатации. Несмотря на то, что надежность является очень важной характеристикой, она редко указывается производителями сенсоров. Возможно, причина этого заключается в отсутствии общепринятых способов ее измерения. В США для многих электронных приборов в качестве способа определения эксплуатационной надежности применяется процедура вычисления среднего времени между отказами (СВМО), описанная в стандарте MIL-HDBK-217. Эта процедура основана на определении СВМО всего устройства после вычисления СВМО его отдельных элементов, при этом необходимо учитывать влияние внешних факторов: температуры, давления, механических напряжений, степени экранирования и т.д. К сожалению, процедура нахождения СВМО не позволяет оценить надежность напрямую, и такую характеристику трудно применять на практике. Поэтому часто для определения надежности сенсоров их подвергают квалификационным испытаниям, которые проводятся в наихудших условиях. Напри— мер, датчики заставляют непрерывно работать при максимальной рабочей температуре в течение 1000 часов (эта методика описана в стандарте MIL-STD-883). Но этот метод не учитывает ситуации резких изменений внешних условий, к примеру, быстрого повышения температуры. Он имитирует работу датчика в модели реального окружения, но при этом стремится сжать годы в недели. Перед такими квалификационными испытаниями стоят три задачи: оценка СВМО, определение самого уязвимого места конструкции (места первой поломки) для последующего усовершенствования датчика и нахождение эксплуатационного срока жизни всей системы. Другим возможным способом «ускоренного старения» является использование той же самой совокупности параметров, что и в реальных режимах эксплуатации, включая максимальную нагрузку и циклы включения/выключения, но проверку системы проводить в расширенных диапазонах окружающих условий (по сравнению с регламентированными в паспортных данных). При этом допускается, чтобы рабочие характеристики сенсоров выходили за пределы, указанные в их описаниях, но в нормальных условиях эксплуатации они должны возвращаться к требуемым значениям. (Redmond, WA) [1]:
где N — приблизительное количество циклов за весь
эксплуатационный период, AT — максимально возможная флуктуация температуры, a
ATlest — максимальная флуктуация температуры, зафиксированная во время
тестирования. к примеру, пусть нормальная рабочая температура датчика равна
25°С, максимальная рабочая температура, указанная в описании, составляет 50°С,
тестирование проводилось при температуре 100°С. Также было оценено, что датчик
за период своей эксплуатации (допустим, 10 лет) подвергается 20000 рабочим
циклам, тогда количество тестовых циклов, определенное по формуле (2.26),
составит:
Это значит, что для тестирования, моделирующего весь срок
эксплуатации, проведенного при вышеуказанных условиях, потребуется 1300 циклов
вместо 20000. рекомендуется отметить, что коэффициент 2.5 получен для мест соединения
припоем, поскольку именно эти элементы наиболее подвержены выходу из строя. Но
некоторые датчики не имеют паянных соединений, а элементы других устройств
обладают более высоким коэффициентом, чем 2.5 (к примеру, соединения при помощи электропроводных
эпоксидных смол), поэтому на практике этот коэффициент может либо слегка
снижаться, либо слегка увеличиваться. В результате тестирования на «ускоренное
старение», надежность выражается через вероятность отказов. к примеру, если при
проведении тестирования 100 сенсоров два из них вышли из строя (при оцененном
сроке службы 10 лет), можно утверждать, что надежность данного типа устройств
составляет 98% в течение первых 10 лет их эксплуатации. Датчик, в зависимости
от области применения, может подвергаться воздействию и других факторов
окружающей среды, которые потенциально могут менять его рабочие характеристики
или помогать обнаруживать скрытые дефекты. Поэтому иногда применяются следующие
виды дополнительных испытаний:
• Тестирование при высокой температуре и высокой влажности
при максимальном напряжении питания. к примеру, датчик заставляют работать при
максимально допустимой температуре и относительной влажности 85–90% в течение
500 часов. Такое тестирование является очень полезным для обнаружения
загрязнений и оценки целостности корпусов устройств. Срок службы сенсоров часто
определяется по тесту ускоренного старения, проводимого при температуре 85°С и
относительной влажности 85%. Такую проверку часто называют «тестированием 85–85».
• Для моделирования неблагоприятных условий окружающей среды
при проверке надежности соединений: проводных, клеевых и т.п., датчики часто подвергаются
воздействию механических ударов и вибрациям. Для получения высоких значений
ускорений моделируется падение датчика. Часто требуется проводить такие
испытания относительно разных осей устройства. Частота гармонических колебаний,
прикладываемых к датчику при вибрационном тестировании, должна изменяться в
интервале, включающем его собственную частоту. В США в оборонной промышленности
при проведении механических тестов часто используются методы 2016 и 2056
стандарта 750.
• Для моделирования экстремальных условий хранения и
перевозок датчик, как минимум, 1000 часов выдерживается либо при очень высоких
(+100°С), либо при очень низких температурах (-40°С). Этот вид тестирования
проводится, как правило, на неработающих устройствах. Выбор верхнего и нижнего
температурных пределов должен проводится в соответствии с физической природой
сенсоров. к примеру, для пироэлектрических TGS сенсоров фирмы Philips,
характеризуемых точкой Кюри +60°С, эта температура никогда не должна превышать
+50°С, что всегда должно быть четко указано на их корпусах.
• Для проверки поведения сенсоров при экстремально
изменяющихся внешних условиях их подвергают воздействию теплового шока или
циклических температур. к примеру, устройство находится в течение 30 минут в
среде с температурой -40°С, после чего быстро перемещается на 30 минут в среду
с температурой + 100°С и так много раз. Количество таких циклов, как правило,
лежит в пределах 100... 1000. Этот тест помогает обнаруживать дефекты разных
типов соединений и проверяет целостность корпуса.
• Для моделирования условий морских перевозок датчики могут
подвергаться воздействию соляных туманов в течение определенного интервала
времени (к примеру, 24 часов). Такое тестирование помогает определять
устойчивость устройств к коррозии и обнаруживать дефекты корпусов.
ХАРАКТЕРИСТИКИ сенсоров, ДИКТУЕМЫЕ УСЛОВИЯМИ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ Для возможности применения в различных областях важными становятся следующие характеристики сенсоров: их конструкция, вес и габариты. Если для сенсоров главными параметрами являются точность и надежность, такая характеристика, как стоимость отходит на второй план. Так если устройства предназначены для систем жизнеобеспечения, оборонных комплексов или космических кораблей, их высокая стоимость всегда оправдана предъявляемыми требованиями по точности и надежности. Однако существует ряд других областей применения сенсоров, где их стоимость является основополагающей. .
Информация исключительно в ознакомительных целях. При использовании материалов этого сайта ссылка обязательна.Правообладатели статей являются их правообладателями. |
По вопросам размещения статей пишите на email:
|
