Основные факторы, влияющие на надежность РЭО

К основным факторам, которые оказывают влияние на надежность судовой аппаратуры, относятся тепловые поля, влажность окружающей среды, механические воздействия, солнечная радиация, режимы работы.

Все факторы можно разделить на конструктивные, производственные и эксплуатационные.

Конструктивные и производственные факторы оказывают влияние на надежность РЭО и СА в процессе проектирования и изготовления. К ним относятся выбор схемных и конструктивных решений, технология производства, выбор элементов и режимов работы, входной контроль комплектующих элементов.

Эксплуатационные факторы проявляются вне сферы проектирования и производства. По характеру воздействия на объект их можно подразделить на объективные деградационные факторы, обусловленные естественными процессами старения, износа, коррозии, усталости, и субъективные факторы, обусловленные несоблюдением или нарушением правил технической эксплуатации обслуживающим персоналом. Объективные факторы могут быть внешними и внутренними.

Рассмотрим внешние воздействия, которые влияют на надежность РЭО и СА, построенных с использованием полупроводниковых приборов и интегральных микросхем.

Механические воздействия. В процессе эксплуатации радиоэлектронная аппаратура подвергается динамическим воздействиям: вибрациям и ударам. Эти воздействия передаются на элементы РЭО, вызывая нарушение нормального режима работы и их механические повреждения.

Под действием механических нагрузок в элементах конструкции приборов возникают динамические и статические деформации, сопровождающиеся сложными колебательными процессами, так как корпусные и активные элементы прибора представляют собой своего рода колебательную систему, состоящую из блока, стержней с различными видами закреплений концов, нагруженных сосредоточенной и распределенной массой.

Для элементов конструкции наиболее опасными являются вибрации с частотой 15 -150 Гц и 175-500 Гц. Первому частотному диапазону соответствуют вызывающие резонансные явления в элементах конструкции, второму - резонансные колебания электрических элементов.

В случае ударно-вибрационных нагрузок механическое воздействие на прибор передается элементам его конструкции через области крепления в аппаратуре. С другой стороны, элементы конструкции в местах крепления приборов служат своего рода демпфирующими устройствами, ослабляющими воздействие источника вибрации на остальные конструктивные элементы прибора.

Конструктивные элементы прибора по-разному реагируют на механические воздействия. Например, реакция корпуса электронного прибора и внутренней арматуры обусловлена их деформацией за счет вибраций и проявляется в виде:

-деградации конструкции элементов внутренней арматуры (за счет усталостного разрушения, отслаивания);

-деформации токопроводящих элементов на поверхности полупроводникового кристалла, отслаивания и обрыва проводников;

-    деформации переходного слоя между активным элементом и основанием, отрыва кристалла от кристалл од ержателя;

-    деградации активного элемента прибора, растрескивания и разрушения кристалла.

Для предотвращения механических перегрузок аппаратурные блоки размещают в местах с наименьшими перегрузками и, кроме того, применяют различного рода амортизационные устройства.

Климатические воздействия и агрессивные среды. Климатические факторы, такие как влажность, высокие и низкие температуры, солнечная радиация, в комплексе характеризуют окружающую среду, в которой эксплуатируется РЭО.

Наличие высокого содержания соли в атмосфере в сочетании с высокой относительной влажностью и высокой температурой создает исключительно благоприятные условия для интенсивной коррозии металлов.

Воздействие колебаний температуры. Воздействие колебаний температуры на приборы обусловлено сезонными и суточными изменениями температуры окружающей среды. Внешние температурные факторы могут действовать как самостоятельно при хранении РЭО и СА, так и в сочетании с собственным тепловым режимом РЭО и СА.

Суда рыбопромыслового флота неограниченного плавания ведут промысел в разных районах Мирового океана. В табл. 2.1 приведены колебания температур внешней окружающей среды в различных районах земного шара.

Реакция полупроводниковых приборов и интегральных микросхем на стационарное тепловое воздействие связана с температурной зависимостью их электрических параметров. Если режимы работы приборов выбраны правильно, грамотно сконструирована аппаратура, то изменения электрических параметров приборов при температурном воздействии будут находиться в допустимых пределах, не вызывая отказов аппаратуры. Вместе с тем длительная эксплуатация приборов при повышенных температурах приводит к старению исходных конструктивных материалов.

Во время длительной эксплуатации при высоких рабочих температурах многие современные материалы, выполненные на органической основе, стекло и керамика претерпевают структурные изменения.

Увеличить

Так, у сплавов с высоким электрическим сопротивлением всегда нелинейно меняется проводимость, при высоких температурах становится нелинейным коэффициент температурного расширения,диэлектрические потери и диэлектрическая проницаемость материалов с повышением температуры, как правило, увеличиваются.

Изменение температурного режима РЭО и СА, обусловленное как поступлением тепла извне, так и выделением его термоактивными элементами внутри блока, способствует увеличению хрупкости металлических и пластмассовых конструкций РЭО и СА, снижению их устойчивости к вибрационным ударным воздействиям.


Воздействие влажности.

Другим фактором, определяющим климатические условия работы аппаратуры, является влажность окружающей среды. Влияние влажности на полупроводниковые приборы и интегральные микросхемы связано с адсорбцией воды, содержащейся в окружающей атмосфере, на поверхности корпуса и выводов прибора. Влага в атмосфере содержится в парообразном состоянии и в виде растворов солей и кислот. Осаждаясь на поверхности корпусов приборов, она образует пленку электролита. Протекающие при этом химические реакции ускоряются под воздействием света и электрических полей. Коррозия металлических элементов корпусов приборов приводит к снижению их механической прочности. Объемная коррозия, связанная с проникновением влаги в поры и микротрещины, приводит к нарушению герметичности корпусов приборов.

Морская вода является весьма активным химическим соединением. Она легко взаимодействует с жидкостями, газами, твердыми веществами. Это активный катализатор, поэтому многие химические реакции существенно ускоряются в присутствии даже незначительного количества воды.

Интенсивность физических и химических процессов, обусловливающих воздействие влаги на приборы, связана не только с активностью морской воды как растворителя и катализатора, но и с ее способностью смачивать те или иные материалы и проникать в них. С повышением температуры способность воды к смачиванию поверхности и проникновению в поры материалов,в микротрещины в местах спаев разнородных материалов увеличивается. При повышении температуры от 20 до 80°С вязкость воды уменьшается.

Следует отметить, что рассмотренные выше факторы действуют, как правило, в комплексе, усиливая друг друга и оказывая неблагоприятное влияние на надежность аппаратуры, вызывая определенного вида отказы того или иного механизма.

Внешние факторы в сочетании с электрическими и тепловыми режимами работы приборов одновременно воздействуют на все элементы аппаратуры, ускоряя в них деградационные процессы. Вероятны случаи, когда быстрее выходят из строя или изменяют свои параметры такие элементы, как резисторы, конденсаторы, проводники и изоляционные покрытия. Выход из строя или значительное изменение электрофизических параметров этих элементов может нарушить режим питания полупроводниковых приборов и интегральных микросхем или привести к отказам этих приборов.


Воздействие биологической среды и пыли.

В условиях повышенной влажности значительную опасность для приборов представляют плесневые грибки, обладающие исключительно высокой способностью к размножению. Грибковые образования, развиваясь на корпусных деталях приборов, выделяют лимонную, уксусную и/или щавелевую кислоты, другие биологически активные соединения.

Плесневые грибки поражают даже такие материалы, как стекло, которое не является для них питательной средой. Под действием биологически активных веществ, выделяемых грибками, изменяются электрические характеристики герметизирующих пластмасс, повышается их хрупкость, резко возрастает влагопроницаемость. Под действием выделяемых грибками кислот и щелочей активизируется коррозия корпусных деталей и выводов приборов. Активность плесневых грибков значительно возрастает при повышенных температурах и влажности, а также под воздействием солнечной радиации.

Существенное влияние на состояние оборудования оказывают соли, содержащиеся в атмосфере (соляной туман) и морской воде. Процессы, протекающие в приборах в условиях соляного тумана, являются разновидностью атмосферной коррозии, имеющей электрохимический механизм.

Содержащиеся в атмосферном воздухе частицы пыли, оседая на металлических деталях приборов, могут стать причиной их отказов. В пыли различных материалов содержатся углекислые, хлористые и сернокислые соли и другие соединения, которые оседают на поверхностях приборов и, поглощая влагу из окружающего воздуха, ускоряют коррозию металлических деталей. Кроме коррозии, увлажненный налет пыли на поверхности приборов может вызвать поверхностные токи утечки и пробой воздушного промежутка между выводами корпуса, находящимися под напряжением. На лакокрасочных покрытиях корпусов увлажненная пыль вызывает медленную химическую реакцию, приводящую к потере изоляционных свойств покрытий.

На работу РЭО и СА существенное влияние оказывают солнечная радиация, электромагнитные и радиационные излучения. Длинноволновая часть спектра солнечного излучения приводит к нагреванию блоков, а коротковолновая оказывает фотохимическое воздействие, вызывая старение материалов, потерю упругости, прозрачности и цвета. Мощные электромагнитные излучения могут привести к нарушению электромагнитной совместимости РЭО и перегрузкам входных каскадов приемных устройств. Радиационное излучение особенно опасно для аппаратуры, выполненной на полупроводниковых приборах и интегральных схемах, так как приводит к изменению их характеристик.

Увеличение количества одновременно функционирующих радиотехнических средств (РТС) на судне приводит к возникновению так называемых взаимных помех. Возможность одновременной работы РТС без ухудшения их функционирования из-за электромагнитных излучений называется электромагнитной совместимостью. Она достигается путем неукоснительного соблюдения норм и правил для обеспечения эффективного использования радиочастотного ресурса (радиочастотного спектра) и проведением ряда специальных технических мероприятий, в частности улучшением технических характеристик РЭО и СА.

Требования к радиотехническим системам и правила их использования изложены в международных и национальных нормативно-технических документах. Основная международная нормативно-техническая документация, относящаяся к использованию радиочастотного спектра, издается Международным союзом электросвязи (МСЭ) - специальным органом Организации Объединенных Наций. МСЭ издает Регламент радиосвязи, определяющий нормы и правила использования радиотехнических систем. Отечественная нормативно-техническая документация издается Государственной комиссией по радиочастотам и Государственным комитетом по стандартам.

Особенности эксплуатации радиооборудования в судовых условиях отражены в специальных нормативных документах Службы морского флота (отраслевых стандартах, руководящих документах и требованиях), Правилах классификации и постройки морских судов Российского морского регистра судоходства (далее - Правила Регистра).Таким образом, для создания оптимальных условий использования приборов по прямому назначению необходимо принимать специальные меры по их защите от внешних воздействий и учитывать влияние последних на показатели безотказной работы приборов при расчете надежности РЭО и СА.




Вы можете скачать файл реферат "Основные факторы, влияющие на надежность РЭО" курсовую работу абсолютно бесплатно. Скачивая файл, помните, что он служит основой для самостоятельной работы.

Чтобы получить полную информацию, подпишись на нас Vk.com/enciklopediyatehniki