Производственно-технологические факторы

Надежность РЭА и ее элементов в зна­чительной степени зависит от производст­венно-технологических факторов и прежде всего от культуры производства. Несовер­шенство технологических процессов, нару­шения технологического цикла, ошибки при выполнении сборочных и монтажных работ, загрязненность рабочих мест, воздуха, обо­рудования и приспособлений, слабый вход­ной и выходной контроль качества продук­ции, недостаточная квалификация рабочих и инженерно-технических работников ска­зываются на качестве и надежности выпу­скаемой предприятием аппаратуры. Удель­ный вес отказов, обусловленных производ­ственно-технологическими факторами, до­ходит до 20—30% всех отказов РЭА.

В процессе производства должно безусловно обеспечиваться применение преду­смотренных в конструкции элементов, материалов, допусков и т. д. Основные тех­нологические операции производственного цикла должны быть автоматизированы, при­чем каждая завершенная операция должна сопровождаться текущим контролем. Авто­матизация производства позволяет в зна­чительной мере исключить субъективные факторы, связанные с различной квалифи­кацией и специализацией рабочих, со слу­чайными ошибками, а также небрежностью отдельных участников производства. При этом наряду с обеспечением «плановой» на­дежности достигается устойчивость показа­телей надежности от изделия к изделию, что крайне важно с точки зрения обеспе­чения эффективности эксплуатации РЭА.

Входной контроль. Предприятие — из­готовитель аппаратуры получает комплек­тующие элементы и материалы (полуфаб­рикаты) от других предприятий (так назы­ваемые покупные изделия). В ряде случаев покупные изделия имеют недостатки, обус­ловленные ограниченными возможностями выборочного контроля продукции на пред­приятиях — поставщиках покупных изделий, старением, если они не сразу поступают в производство, а предварительно транспор­тируются и хранятся.

Входной контроль покупных изделий приводит к удорожанию производства ап­паратуры, но позволяет повысить ее надеж­ность за счет отбраковки дефектных изде­лий. Особенно эффективно при входном контроле применение методов интроскопии.

Текущий и выходной контроль. Теку­щий контроль имеет цель исключить посту­пление на монтаж (сборку) узла или бло­ка с дефектами, обусловленными предшест­вующим технологическим циклом. Текущий контроль, как правило, бывает сплошным, но иногда применяется и выборочный (ста­тистический) метод.

Выходной контроль качества готовой продукции является важнейшим этапом производства продукции. Выходной конт­роль также может быть сплошным и вы­борочным. При массовом (большесерийном) производстве образцов аппаратуры целесо­образно применять выборочные методы контроля. Применение выборочного текуще­го контроля позволяет не только отбрако­вать партии продукции с отклонениями от нормы, но и контролировать уровень технологических процессов, и устранить нарушения технологии произ­водства. При производстве практически не­возможно исключить отклонения в качестве продукции из-за многочисленных случайных причин, каждая из которых приводит к несущественным, часто невыявляемым при контроле отклонениям. Но иногда вследст­вие нарушения технологии, разладки станочного оборудования или менее значительные отклонения, которые можно устранить лишь путем вмеша­тельства в технологический процесс. Этиотклонения могут быть выявлены при текущем контроле путем применения стати­стических методов.

При нормальном технологическом цик­ле случайные причины ведут к отклонению измеряемых характеристик качества про­дукции таким образом, что разброс конт­ролируемых величин подчиняется во мно­гих случаях нормальному закону (рис. 1-2-2.1, а). Если произошли заметные наруше­ния в технологическом процессе, то это не­пременно приведет к изменению распределения плотности f(x) контролируемых характеристик и соответствующему изменению среднего значения Х₀ и дисперсии (рис.1-2-2.1,б). Периодический статистический текущий контроль позволяет, таким образом, вскрыть нарушения технологиче­ского процесса и устранить их причины. Практически закон распределения по опыт­ным текущим данным не строят, а пользу­ются специальными контрольными картами, на которые наносят нормальные средниезначения Х₀ контролируемых характеристик и среднее квадратическое отклонение.

Рис. 1-2-2.2. К объяснению принципа статистическо­го текущего контроля качества продукции.а— нормальный технологический процесс; б — нарушенный технологический процесс.

Все чаще для выполнения контрольных операций пользуются автоматическими или полуавтоматическими приборами. При оче­редном контроле, которому подвергается выборка изделий (желательно, чтобы объ­ем выборки был более 10 изделий), вычис­ляют выборочное среднее значение X₁ исреднее квадратическое отклонение σ_х. Эти значения и наносят на контрольные карты для сопоставления с соответствующими зна­чениями X₀ и σ_х [15, 24].

Эксплуатационные факторы

Эксплуатационные факторы определя­ются качеством и уровнем организации экс­плуатации аппаратуры (субъективные фак­торы), воздействием внешних условий, а также наработкой аппаратуры, временем хранения и цикличностью работы (объек­тивные факторы).

Субъективные эксплуатаци­онные факторы. Эти факторы связа­ны с действиями инженерно-технического персонала, эксплуатирующего аппаратуру, организацией работы, наличием условий для проведения профилактических (регламент­ных) и ремонтных работ, в том числе на­личием достаточного количества запасного имущества и принадлежностей (ЗИП). Так, например, высокие характеристики ремонто­пригодности позволяют в минимальные сроки проводить профилактические работы и в случае возникновения отказов и неис­правностей быстро их обнаруживать и уст­ранять. Недостаточная квалификация об­служивающего персонала, отсутствие не­обходимого количества ЗИП могут не по­зволить реализовать полностью показатели ремонтопригодности [21, 23, 32, 33]. Гру­бые нарушения инструкций по эксплуата­ции аппаратуры (нарушение порядка и пра­вил включения и выключения, несоблюде­ние установленных режимов работы, перио­дичности и объема планово-профилактиче­ских и регламентных работ и др.) приводят нередко к отказам и поломкам аппаратуры. Многое зависит и от качества, четкости и простоты инструкции по эксплуатации, че­му, к сожалению, не всегда уделяется должное внимание.

Объективные эксплуатационные факторы. Эти факторы связа­ны со специфическими условиями работы аппаратуры, а также с внешними фактора­ми, определяемыми воздействием на РЭА внешней среды.

Специфические условия работы аппара­туры (стационарная, подвижная, самолет­ная, судовая, ракетная, космическая РЭА) в значительной степени влияют на показа­тели надежности. На надежность РЭА мо­гут влиять расположенные вблизи техниче­ские устройства, например выделяющие большое количество тепла, что может при­вести к тяжелым температурным режимам РЭА.

Надежность РЭА зависит от внешних климатических факторов (температура и влажность воздуха, давление и т. д.), био­логических факторов (грибок, насекомые, грызуны и т. д.), радиационных факторов (воздействие ионизирующих излучений)и др.

Рассмотрим подробнее влияние на на­дежность некоторых основных специфиче­ских условий работы и внешних факторов.

Ударно-вибрационные нагрузки. Часто действие ударов и вибраций может прева­лировать над влиянием электрического и температурного режимов. Удары и вибра­ции сопровождают эксплуатацию любой транспортируемой аппаратуры, причем в за­висимости от условии транспортировки (ра­боты на носителе РЭА) ударно-вибрационные нагрузки могут быть самыми различ­ными по частотному диапазону и амплитудевибраций, по величине ускорении при уда­рах. Вследствие случайности вибраций, т. е. случайного наличия в спектре колебании составляющих с различными частотами, результирующее действие вибрации обычно оказывается более легким, чем действие од­ной гармонической составляющей.

В табл. 1-2-2.1 приведены основные ориен­тировочные характеристики ударно-вибрационного режима работы на различных транспортных средствах («носителях»).

Таблица 1-2-2.1

В результате знакопеременного дейст­вия ударно-вибрационных нагрузок происходит быстрое накопление признаков уста­лости племен гон с последующим, обычно внезапным, отказом. Под воздействием виб­раций и ударов возникают многочисленные механические повреждения элементов, осо­бенно таких, как ЭВП, реле, конденсаторы, ослабляется крепление деталей, нарушает­ся работа контактных групп реле, появля­ется переменный контакт в резьбовых сое­динениях, разрушаются пайки и др. Вслед­ствие вибраций и ударов параметр потока отказов самолетной РЭА примерно в 10 раз выше однотипной наземной аппаратуры, а для аппаратуры ракет это соотношение достигает иногда 100 и более.

В этих условиях надежность РЭА в значительной степени зависит от качества амортизационных устройств, их характери­стик. Помимо применения аморти­зационных устройств защита аппаратуры от ударов и вибраций достигается выбором места се установки на транспортном сред­стве (носителе). Например, аппаратура, устанавливаемая в нижней носовой части реактивного самолета, имеет значительно более тяжелый ударно-вибрационный режим по сравнению с размещением ее в верхней средней части фюзеляжа.

Климатические воздействия. Вредное влияние климата проявляется главным об­разом за счет высокой или низкой темпе­ратуры воздуха и повышенной влажности. Температурные влияния сказываются тем сильнее, чембольше скорость изменения температуры и чем чаще эти изменения по­вторяются.

Низкая температура окружающей сре­ды вызывает разрушение изоляционных ма­териалов (пластмасс, резины) и компаун­дов, замерзание электролита в аккумулято­рах, загустевание смазок. При низкой тем­пературе в герметизированных элементах возникает внутреннее разрежение, в герме­тизированных конденсаторах тина КБГ происходит усадка пропиточного материа­ла, приводящая к пробоям. При темпера­туре -60^oС емкость таких конденсаторов падает на 12-15%.

При температуре -40°С и ниже силь­но уменьшается емкость электролитических конденсаторов, могут не возбуждаться ко­лебания в кварцевых резонаторах. Кроме того, могут возникать нарушения работо­способности электромеханических и механи­ческих изделий: штепсельных разъемов, пе­реключателей, потенциометров, реле, приво­дов антенн из-за существенного различия в значениях коэффициентов объемного рас­ширения разнородных материалов и загустевания смазок.

При низких температурах сопротивле­ние резисторов (угольных и композицион­ных) возрастает до 20% (при температуре -65° С). Сохраняют при этом свои пара­метры остеклованные константановые рези­сторы.

Высокая температура воздуха ухудша­ет теплоотвод от энерговыделяющих эле­ментов, которые могут испытывать перегре­вы; возможны разрушения органическихматериалов.

Наиболее чувствительны к действию высоких температур германиевые ППП: при температуре выше +70°С их параметры изменяются значительно, а при температуре выше +100° С эти приборы полностью те­ряют свою работоспособность. До темпера­туры +300° С способны работать лишь ППП на основе арсенида галлия и алма­за [14].

Резкие колебания температуры способ­ствуют появлению трещин и ослаблению механических соединений. При колебаниях температуры в условиях влажного воздуха на узлах аппаратуры конденсируется вла­га, что создает благоприятные условия для образования электрических пробоев. Повышенная влажность воздуха (более 70%) является одним из серьезных факторов, сни­жающих надежность РЭА. При этом ухуд­шается и без того тяжелый тепловой ре­жим ряда узлов. Обладая большой проникающей способностью, вода заполняет меж- структурные каналы элементов, в результате чего проводимость диэлектриков повышает­ся до проводимости воды. Происходят утечки и замыкания в соединительных ка­белях, высокочастотных разъемах.

Негерметизированные конденсаторы из­меняют свои характеристики из-за диффу­зии влаги через пластмассу и выводы. По­вышенная влажность является одной из основных причин отказов негерметизированных трансформаторов и дросселей. Необра­тимые изменения сопротивления высокоом­ных резисторов типа ВС и МЛТ происхо­дят при систематическом увлажнении лако­вого покрытия.

Большинство изделий электронной тех­ники и электротехники (резисторы, конден­саторы, негерметизированные реле, катуш­ки индуктивности и др.) отказывают, если масса поглощенной воды более 0,1-0,2% массы изделий. Кварцевые резонаторы от­казывают в случае, когда количество паров внутри герметичного корпуса оказывается большим 0,004% объема корпуса.

В районах с систематическим наличием повышенной влажности РЭА быстро разру­шается вследствие коррозийных явлений.

Биологические факторы. Среди биоло­гических факторов наибольшее значение имеет действие грибка (плесени), насеко­мых и грызунов. Грибковая плесень возни­кает при наличии питательной среды, теп­ла и недостаточной циркуляции воздуха. Особенно благоприятные условия для об­разования плесени имеются в тропических и субтропических районах (комбинация вы­сокой влажности и высоких температур). Наиболее подвержены действию плесени пластмассы на целлюлозной основе. Пле­сень появляется также на неорганических изоляционных материалах, металле и стек­ле. Грибок способствует коррозии, разруша­ет контактные соединения. Для борьбы с плесенью применяют специальные лаки.

Неисправности, вызванные насекомыми в областях с умеренным климатом, встре­чаются сравнительно редко. Однако в райо­нах с жарким климатом насекомые очень опасны. Они поселяются в разъемах, нару­шая контакты; некоторые насекомые объ­едают изоляцию. Особенно опасны термиты.

Влияние циклического режима работы. Циклическим считается режим работы, свя­занный со сравнительно частыми включе­ниями и выключениями аппаратуры. При каждом включении и выключении возника­ют переходные токи и напряжения, вели­чины которых обычно намного превышают, хотя и кратковременно, допустимые по ТУ; коэффициент электрической нагрузки при этом становится больше единицы. В рядеслучаев значения интенсивности отказов элементов в переходном режиме работы возрастают до двух и более порядков по сравнению с установившимся режимом [27].

Замечено, что наиболее часто отказы возникают в первые минуты работы аппа­ратуры, причем число отказов в этом про­межутке времени растет с увеличением час­тоты циклов.

На рис. 1-2-2.3 представлен график зави­симости параметра потока отказов аппара­туры от числа циклов работы в единицу

времени. Для аппаратуры, работающей при большой частоте включений и выключений, безотказность может быть в несколько де­сятков раз ниже надежности аппаратуры, работающей квазинепрерывно.

Влияние факторов космического прост­ранства. В связи с освоением околоземного и межпланетного космического простран­ства, созданием различного рода автомати­ческих и пилотируемых космических лета­тельных аппаратов (КА) при анализе рабо­тоспособности и расчете надежности их бортовой аппаратуры наряду с другими следует учитывать новые факторы, воздей­ствию которых обычно не подвергается на­земная, корабельная, авиационная и даже ракетная аппаратура. К таким факторам необходимо отмести воздействие глубокого вакуума, высоких и сверхнизких темпера­тур, микрометеоритных потоков и косми­ческой радиации (космических ионизирую­щих излучений).

Глубокий вакуум. Глубокий ва­куум наблюдается уже на высотах поряд­ка 100 км [14] и определяется давлением около Ю^-4 мм рт.ст. С увеличением высо­ты давление среды непрерывно понижается и на высоте порядка 2000 км падает до 10^-13 мм рт.ст. Однако вблизи космического летательного аппарата всегда существу­ет «локальная атмосфера» и только при очень длительном космическом полете у внешней поверхности аппарата давление может достигнуть (на значительных удалениях от Земли) величин, меньших 10^-6 мм рт. с г.

Глубокий вакуум может воздействовать на антенные устройства, изоляторы, про­водники, оптические элементы РЭА, расположеннше на внешней поверхности косми­ческого объекта, а также на те узлы и блоки РЭА, которые расположены в негерметизированных приборных отсеках. Спе­цифические воздействия глубокого вакуума на элементы РЭА связаны:

с сублимацией (переходом вещества из твердой фазы в газообразную, минуя жид­кую фазу) металлических и неметалличе­ских элементов; испарением смазочных ма­териалов;

с ухудшением трения, поскольку в ва­кууме улетучиваются поверхностные газо­вые пленки материалов и исчезают оксид­ные пленки, защищающие поверхность ма­териалов. При очень глубоком вакууме данное явление может привести даже к схватыванию (свариванию) контактирую­щих материалов;

с изменением значений электропровод­ности. Так, на поверхности диэлектриков могут накапливаться электрические заряды, появляются поверхностные токи утечки. В результате газовыделения с поверхности элементов (при длительном пребывании в космосе) изменяются значения объемной теплопроводности;

с ухудшением теплопередачи, посколь­ку в вакууме отсутствуют конвективный теплообмен и теплопроводность среды (при вакууме ниже 10^-4 мм рт. ст.). Теплопере­дача в вакууме осуществляется только пу­тем излучения и кондуктивного тепло­отвода через хорошие тепловые кон­такты.

Для элементов РЭА, расположенных в негерметизированных отсеках и не имею­щих трущихся деталей, глубокий вакуум оказывает влияние на работоспособность в основном вследствие ухудшения теплообме­на, что и должно учитываться при анали­зе надежности узлов РЭА космических объектов. Другие воздействия глубокого вакуу­ма важны для элементов, имеющих тру­щиеся детали и быстро сублимирующие ве­щества.

Высокие и сверхнизкие тем­пературы. Аппаратура, установленная на космических объектах, подвергается не­посредственно (для элементов, расположен­ных на внешней поверхности) или косвен­но (для элементов, расположенных в при­борных отсеках) действию тепловых пото­ков. Эти потоки вызываются: прямымизлучением Солнца, собственным излучени­ем Земли (для ИC3) или планет, отражен­ным от Земли (планет) солнечным излуче­нием, т. е. альбедо Земли (планет), под ко­торым понимают отношение отраженной энергии ко всём падающей энергии. Данные излучения влияют на тепловой режим рабо­ты узлов и блоков РЭА, особенно тех, ко­торые расположены на наружной поверхно­сти космического объекта.

Суммарная интенсивность прямого сол­нечного излучения составляет в околозем­ном космическом пространстве около 1400 Вт/м², альбедо Земли — 550 Вт/м². Собственное излучение Земли меняется в зависимости от характера земной поверхно­сти (океан, пустыни, горы и т.д.) и в сред­нем принимается равным 210 Вт/м². Теп­ловой режим космической аппаратуры, а следовательно, и бортовой аппаратуры зависит от многих факторов, характеризу­ющих поглощаемую и излучаемую тепло­вую энергию: конфигурации космического объекта, параметров орбиты; коэффициента поглощения, удельной теплоемкости и сте­пени черноты оболочек объекта; энерговыделения бортовой аппаратуры и др.

Металлические элементы (например, антенны), хорошо поглощающие в видимой части солнечного спектра, могут в космиче­ском полете разогреваться до достаточно высокой температуры, в связи с чем иног­да применяют специальные покрытия (стек­ла, краски), имеющие малые значения ко­эффициента поглощения в видимой части спектра и большие—в инфракрасной.

Кроме оптических свойств, температу­ра поверхности наружных элементов кос­мического объекта определяется качеством обработки поверхности, причем у шерохова­тых поверхностей коэффициент поглощения значительно больше, чем у гладких (поли­рованных) поверхностей.

1.2.3 Факторы влияющие на надёжность в процессе эксплуатации

1. Квалификация обслуживающего персонала. Этот фактор доказан практикой

2. На надёжность влияют внешние условия: климатические условия, вибрации, перегрузки, удары. Частое включение и выключение аппаратуры нежелательно

3. На надёжность влияет фактор времени. Продолжительность эксплуатации аппаратуры с момента выпуска с завода до капитального ремонта может составлять несколько лет. К концу этого периода повышается опасность возникновения отказов отдельных элементов.

1.3 Пути повышения надёжности

1. Устранение влияния факторов, приводящих к снижению надёжности аппаратуры.

2. Резервирование (вместо одного изделия ставят два). Второе изделие резервное. Если откажет 1-е изделие, то подключают 2-е изделие.

3. Сбор во время эксплуатации аппаратуры полных и достоверных данных об отказах и простоях аппаратуры. Эта информация может использоваться при решении задачи повышения надёжности аппаратуры

5-7. СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙАППАРАТУРЫ

Способы повышения надежностив процессе проектирования и производства

В процессе проектирования и произ­водства повышение надежности может быть достигнуто проведением прежде всего сле­дующих мероприятий:

совершенствованием принципов кон­струирования узлов аппаратуры (в частно­сти, применение схем, малокритичных к уходу параметров элементов);

установкой в аппаратуру элементов и материалов с высокими показателями на­дежности;

обеспечением облегченных (по сравне­нию с предельными по ТУ) электрических, тепловых, вибрационных и других режимов работы элементов в аппаратуре;

применением граничных и других ви­дов испытаний при отработке новых узлов аппаратуры (вновь разрабатываемые узлы должны подвергаться испытаниям на воз­действие всего комплекса внешних фак­торов);

широким применением гибридных и ин­тегральных микросхем; применением резерв­ных узлов и блоков;

использованием входного контроля ма­териалов и элементов на заводе-изготовителе РЭА;

использованием при электрическом мон­таже и сборке узлов РЭА автоматизирован­ного оборудования;

широким применением встроенных или автономных устройств автоматического кон­троля работоспособности;

заменой паяных соединений сварными.

При этом целесообразно добиваться: электрической нагрузки элементов, где это возможно, не более 30—35% номи­нальной;

всемерного облегчения температурных режимов узлом путем их рационального размещения (источники, интенсивно выде­ляющие тепло, должны располагаться как можно дальше от других элементов) и соз­дания системы принудительного терморегу­лирования;

герметизации высоковольтных блоков;

минимального воздействия на элементы электрических перегрузок во время пepeходных процессов применением автоматов постепенного повышения (изменения) пита­ющих напряжений при включении аппаратуры, а равно постепенного уменьшения (изменения) напряжений при выключении аппаратуры.

С целью повышения влагостойкости и вибростойкости некоторые узлы (иногда н блоки) следует заливать смолами или пластмассами, образующими жесткую обо­лочку. Подобные заливки ухудшают тепло­вой режим работы элементов (плохая теп­лоотдача материала заливки), и это долж­но быть предусмотрено при проектиро­вании.

При производстве РЭА важно обеспе­чить надежность электрических соединений. Известно, что даже высококачественные пайки служат причиной многих отказов при эксплуатации РЭА, а сам процесс пайки часто отрицательно сказывается на элемен­тах, расположенных вблизи места пайки (распространение тепла от паяльника). Там, где можно, следует пайку заменять сваркой электронным или лазерным лучом. При этом значительно увеличивается на­дежность соединений и сводится к минимуму температурное воздействие технологи­ческого процесса на радиоэлементы.

Много отказов возникает и в соедини­тельных и кабельных линиях. Основным пу­тем повышения надежности здесь является предельное ограничение номенклатуры про­водов и кабелей по маркам и сечениям.

Ометоде матричных (г р а н и ч н ы х) и с п ы т а и и й. Матричные (граничные) испытания применяют для ана­литического или экспериментального изуче­ния правильности подбора параметров эле­ментов, питающих напряжений, регулиро­вочных элементов в узлах аппаратуры. При матричных испытаниях представляется воз­можность изучить влияние внезапных и по­степенных отказов элементов на работо­способность узлов. Матричные испытания проводятся на стадии макетирования кон­струкции аппаратуры и особенно ее узлов (блоков).

Сущность метода матричных испыта­ний чаще всего сводится к эксперименталь­ному определению области безотказной ра­боты узла при изменениях параметров эле­ментов. Параметрыy_i узлов (схем), на которые накладываются ограничения, обыч­но называются определяющими выходными параметрами схем (узлов). Каждый такой параметр зависит от большого числа факто­ров (характеристик изделий электронной техники и электротехники, параметров источников питания и, конечно, характери­стик внешней среды), называемых входны­ми параметрами (x_j).

Для каждого выходного параметра уз­ла можно установить область допустимых значений y_iмин≤y_i≤y_iмакс(при двусто­роннем допуске), причем

Следовательно, область безотказной работы узлов (схем) по выходному пара­метру y_iописывается двумя криволинейны­ми поверхностями в n-мерном пространстве входных параметров:

Где x_i иx_j могут быть различными, но

Рис. 1-3.1. График матричных (граничных) испытаний.

а — построение проекции сечении области безотказной работы; б — выбор положениярабочей области.

обычно они соответственно равны X_jмин иX_iмакс

Если бы все параметры изделий, входя­щих в узел (схему) принимали номиналь­ные (точечные) значения, то они определи­ли бы одну номинальную рабочую точку выходного параметра y_iи (при данных внешних условиях). Но параметры x_jиме­ют технологический разброс, изменяются за счет изнашивания, нестабильности источни­ков питания, изменения внешних условий и т. д. Поэтому рабочая точка у_i подвиж­на и при некотором сочетании параметров x_jможет выйти за пределы области безот­казной работы, что и обусловит постепен­ный пли даже внезапный отказ узла (схе­мы). Геометрическое место всех возможных рабочих точек образует д-мерную рабочую область. Если она не выходит за пределы области безотказной работы, то устройство спроектировано правильно и сохраняет свою работоспособность при изменении входных параметров x_jв тех или иных пределах (x_jмин, x_jмакс). Различают два способа матричных испытаний: испытания узлов (схем) в процессе их проектирования; испытания узлов (схем) в процессе их эксплуатации в составе РЭА.

Аналитически матричные (граничные) испытания возможно провести для несложных схем при известных зависимостях вы­ходных параметров от входных и установ­ленных значении уi мин, yi макс. Для узлов (схем), для которых зависимости yi=fi(x1, …, xj, …, xn) сложны, применяетсяэкспериментальный метод нахождения гра­ниц области безотказной работы. Этот метод часто называют граничными испыта­ниями. Поскольку число входных парамет­ров X_jобычно велико, то область безотказ­ной работы получают в видедискретных сеченийеё плоскостями, параллельными координатным плоскостям (рис. 1-3.1, а). С этой целью обычно собирают макет узла(схемы), в котором можно изменять вели­чины параметров xj,представляющих собой сопротивления, емкости, характеристики электронных приборов (тепло, холод), и т.д. Всем моделируемым входным пара­метрам X_jпридают некоторые исходные значения. Затем варьируют значения одно­го из параметров (например, Х_с)и опреде­ляют при этом соответствующие значения другого параметра (например, х_с), прикоторых выходные параметры (часто это один-два параметра) выходят за установ­ленные для них границы. Как правило, мат­ричные испытания возможно провести (осо­бенно при подборе элементов схемы с раз­личными параметрами) при нескольких дискретных значениях входных параметров.Поэтому на графике испытаний (рис. 1-3.1, а) будет получено несколько точек, по кото­рым строят кривые. Образованная пересе­чением полученных кривых область, очевид­но, является проекцией сечения области безотказной работы плоскостью, параллель­ной координатным осям x_lt,х_с . Но т.к. навходные параметры Xjимеются допуски, указанные, например, в ТУ на данный эле­мент схемы, то по ним можно построить рабочую область (на рис. 1-3.1, а заштрихо­вана). Если рабочая область не выходит за границы области безотказной работы, то при выбранном сочетании входных пара­метров x_j(j≠R; j≠C)данный узел (схема) работает безотказно. Можно определить также «запас» по изменению исследуемых параметров (в данном случае Х_R, х_с), прикотором узел или схема сохраняет свою работоспособность при неизменных значени­ях параметров прочих элементов.

Очевидно, если хотя бы один из осталь­ных входных параметров изменяет свое значение, конфигурация области безотказ­ной работы и, следовательно, проекции ее сечения изменятся. Поэтому для полного обследования положения рабочей области необходимо повторить процедуру испыта­ний, варьируя значения входных парамет­ров x_j(j≠R; j≠C)в пределах допусков на них. Для сложных узлов (схем) подобные испытания оказываются далеко не просты­ми. Однако у разработчиков узлов (схем) по опыту эксплуатации близких по назна­чению и конструкции блоков РЭА имеются сведения о том, какие параметры и каких элементов наиболее критичны, а какие ма­ло сказываются на работоспособности узлов (схем).

По результатам матричных испытаний можно изменить первоначально выбранные номинальные значения и допуски входных параметров для того, чтобы обеспечить наи­большую безотказность узла (схемы) по постепенным отказам элементов с учетом условии эксплуатации (тепловых, ударно­вибрационных и других нагрузок). Дей­ствительно, если в процессе испытаний уда­ется определить характер постепенного из­менения положения рабочей области в зависимости от наработки узла (схемы), можно установить оптимальное начальное положение рабочей области, как это иллю­стрируется на рис. 1-3.1,б, где t_нач — поло­жение рабочей области в начальный период эксплуатации узла (схемы). Особенно боль­шой эффект матричные испытания дают в случае, когда известны зависимости изме­нения параметров элементов от температу­ры, влажности, наработки, а также других факторов и эти зависимости положены в основу моделирования параметров элемен­тов. Опыт показывает, что невнимание к матричным (граничным) испытаниям при разработке узлов и блоков РЭА ведет к созданию аппаратуры, недостаточно стой­кой к воздействию эксплуатационных фак­торов.