Методика испытаний твердотельных СВЧ модулей применяемых в радиолокационных станциях с учетом отказов возникающих в начальный период эксплуатации тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.27.06, кандидат наук Кирьянов Александр Юрьевич

• Кирьянов Александр Юрьевич
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Кирьянов Александр Юрьевич

Введение

Глава 1. Объект исследования. Оборудование для проведения испытаний изделий электронной техники

1.1. Эксплуатационные режимы твердотельных СВЧ модулей

1.2. Предельные параметры твердотельных СВЧ модулей

1.3. Требования по стойкости к внешним воздействующим факторам

1.4. Анализ оборудования для испытаний изделий электронной техники

1.5. Выводы

Глава 2. Методика проведения отбраковочных испытаний

твердотельных СВЧ модулей

2.1. Требования к проведению отбраковочных испытаний твердотельных СВЧ модулей

2.2. Рекомендации к выбору состава внешних факторов для проведения отбраковочных испытаний твердотельных СВЧ модулей

2.3. Рекомендации по установлению режимов проведения отбраковочных испытаний твердотельных СВЧ модулей

2.3.1. Выбор режимов термоциклирования при отбраковочных испытаниях

2.3.2. Выбор режимов электротермотренировки аппаратуры и ее составных частей

2.4. Выбор воздействующих факторов для отбраковочных испытаний твердотельных СВЧ модулей, с учетом причин возникновения ранних отказов

2.5. Выводы

Глава 3. Разработка конструкции испытательного стенда для отбраковочных испытаний твердотельных СВЧ модулей

3.1. Общие требования, предъявляемые к испытательному стенду. Электрическая структурная схема

3.2. Эргономическое проектирование испытательного стенда

3.2.1. Методы получения исходной информации

3.2.2. Выбор геометрических размеров стенда в соответствии с полученной исходной информацией

3.3. Выбор системы охлаждения для РЭА заданного типа

3.3.1. Вероятностная оценка обеспечения теплового режима РЭА

3.3.2. Выбор вентилятора для принудительного воздушного охлаждения РЭА

3.4. Выбор размеров камеры конвективного теплообмена

3.5. Определение коэффициента теплоотдачи камеры конвективного теплообмена на основании экспериментальных данных

3.6. Расчет замкнутого контура конвективного теплообмена испытательного стенда для отбраковочных испытаний твердотельных СВЧ модулей

3.7. Технические характеристики испытательного стенда

3.8. Выводы

Глава 4. Эффективность внедрения отбраковочных испытаний

твердотельных СВЧ модулей на предприятии

4.1. Расчет затрат на проведение отбраковочных испытаний

4.1.1. Расчет стоимости отбраковочных испытаний

4.1.2. Затраты на работы по устранению дефектов в заводских

условиях

4.1.3. Дефекты аппаратуры, не выявленные в процессе отбраковочных испытаний, устраняются в условиях эксплуатации

4.1.4. Дополнительные затраты

4.1.5. Общие затраты на проведение отбраковочных испытаний

4.2. Сокращение затрат при испытании аппаратуры

4.3. Экономический эффект от внедрения испытаний

4.4. Выводы

Заключение

Список литературы

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методика испытаний твердотельных СВЧ модулей применяемых в радиолокационных станциях с учетом отказов возникающих в начальный период эксплуатации»

Актуальность работы

Современная радиоэлектроника представляет собой обширную отрасль науки и техники, которая стремительно развивается, проникая в новые сферы и охватывая все новые области знаний, определяя в современном мире прогресс науки и техники в целом и охватывая все более широкие сферы обеспечения жизнедеятельности человечества.

Основные области применения современной радиоэлектроники -радионавигация, радиосвязь, радиолокация, радиоастрономия, космические и информационные технологии, системы управления вооружением, включая средства радиоэлектронной борьбы и управления высокоточным оружием и средства защиты от него.

Наиболее широко в современных радиоэлектронных системах (РЭС) используются сверхвысокие частоты (СВЧ), включая диапазоны метровых, дециметровых, сантиметровых и миллиметровых волн.

Например, к числу основных РЭС только миллиметрового диапазона можно отнести радиолокационные станции (РЛС) с высокой разрешающей способностью, в том числе РЛС опознания и локации космических объектов с Земли и со спутников, РЛС обнаружения и сопровождения низколетящих целей.

Современные РЛС имеют множество разновидностей, различаются структурой, характеристиками, сферами применения, линейными размерами и т.д. Одни используются для управления воздушным транспортом в аэропортах, другие - для наблюдения за объектами на большом расстоянии.

В основе большинства развивающихся направлений, таких как беспилотные автомобили и летательные аппараты (БПЛА), для решения различных коммерческих и гражданских задач лежат твердотельные РЛС [1].

Очевидно, что в связи с непрерывным усложнением решаемых РЭС задач постоянно увеличивается и объем радиоэлектронной аппаратуры, однако простое

увеличение количества элементов всегда неизбежно приводило к снижению надежности работы, увеличению габаритов, веса, потребляемой мощности и стоимости, усложнению эксплуатации [2].

Одним из основных требований к радиолокационным станциям является эксплуатационная надежность [3]. Испытания являются необходимым средством обеспечения высокой надежности твердотельных СВЧ модулей. Суммарное число электронных компонентов СВЧ модулей измеряется сотнями и тысячами элементов. Все это определяет высокую ответственность и огромную трудоемкость работ по электрическим испытаниям твердотельных СВЧ модулей. Длительность цикла таких испытаний измеряется месяцами [4]. Проведение отбраковочных испытаний существенно снижает интенсивность отказов на стадии эксплуатации увеличивая время нормальной эксплуатации [5].

В процессе испытаний выявляются дефекты производственного характера, а также конструкторские дефекты, которые не могли быть выявлены при конструкторско-доводочных испытаниях. Основной принцип контроля - подача стимулирующих воздействий с контрольно - проверочной аппаратуры и определение (измерение) реакции модуля на стимулирующее воздействие.

Испытания могут производиться ручным и автоматическим методами. При ручном методе подача стимулирующих воздействий и определение реакции аппаратуры осуществляется непосредственно оператором. Для испытаний сложных электронных систем во всевозможных режимах, при ручном способе контроля требуется длительное время, поэтому важным аспектом проведения электрических испытаний в сжатые сроки является их автоматизация.

Состояние вопроса

В виду сложности конструкции СВЧ-изделий, и важности выполняемых ими функций, стенды безотказности и долговечности уникальны по принципу

действия, конструкции и техническим характеристикам, не имеют аналогов и отличаются высокими точностными характеристиками.

Так, в АО «НПП «Пульсар» для отбраковочных испытаний твердотельных СВЧ модулей были разработаны специализированные стенды, которые подробно рассмотрены в первой главе.

Отсутствие в последние десятилетия средств на техническое перевооружение испытательной базы привело в отдельных случаях к капитальному износу основных средств [6]. Оборудованием, отвечающим современным требованиям, оснащены лишь единицы предприятий. Прекращены поставки ЗИП испытательного оборудования, и предприятия вынуждены выводить его из эксплуатации [7].

Для проведения отбраковочных испытаний, с использованием метода электротермотренировки, применяются, в основном, термокамеры. Испытуемый образец помещается в закрытый объем, температура в котором меняется по заданной программе. Испытательные климатические камеры в общем случае состоят из источников воздействий на испытуемое изделие и средств измерения результатов этих воздействий. Задача автоматизации испытаний может быть решена достаточно быстро, если центральное место в стенде займет обычный компьютер, снабженный средствами взаимодействия — датчиками и исполнительными устройствами [8,9,10].

Недостатком применения климатических камер является использование общего объема для испытания нескольких электронных устройств, отсутствие встроенной системы для контроля и управления электрическими режимами изделия, а также системы сбора и хранения информации в процессе испытания.

Указанные недостатки известных технических решений не позволяют достичь требуемых для современных производств производительности и достоверности испытаний электронной техники.

Цель и задачи работы

Целью работы является разработка и внедрение в производство методики испытаний, учитывающей причины отказов в начальный период эксплуатации твердотельных СВЧ модулей, применяемых в РЛС.

Для поставленных целей решался следующий комплекс технических задач:

- исследование причин возникновения ранних отказов, определяющих надежность СВЧ модулей, применяемых в РЛС;

- разработка эффективной методики отбраковочных испытаний твердотельных СВЧ модулей, учитывающей причины ранних отказов твердотельных СВЧ модулей;

- разработка испытательного комплекса для отбраковочных испытаний твердотельных СВЧ модулей, позволяющего имитировать реальные условия эксплуатации твердотельных СВЧ модулей.

Объектами исследования настоящей диссертации являлись твердотельные СВЧ модули: ППМ-1300-700 «Ниобий», ППМ-4-1300-100 «Печенег», УМИ- 2750-800М «Сопка».

Научная новизна

1. Разработана методика отбраковочных испытаний твердотельных СВЧ модулей, с учетом отказов, возникающих в начальный период эксплуатации, обеспечивающая воздействие предельно-допустимых термоэлектрических режимов на функциональные узлы испытуемого модуля, учитывающая длительность импульсов СВЧ мощности, скважность импульсов СВЧ мощности, температуру и скорость воздушного потока в межреберном пространстве радиатора СВЧ модуля, напряжение питания модуля, время периодического включения и выключения модуля в процессе испытаний.

2. Разработан стенд для отбраковочных испытаний твердотельных СВЧ модулей, имеющий камеру конвективного теплообмена с контролируемой скоростью и температурой воздушного потока, позволяющий имитировать

реальные условия эксплуатации твердотельных СВЧ модулей при максимально допустимой температуре окружающего воздуха. Получен патент (полезная модель №195541 от 31.10.2019 г., Стенд для испытаний изделий электронной техники).

3. Предложен метод диагностирования твердотельных СВЧ модулей, основанный на наличии функциональной связи между изменением температуры воздушного потока камеры конвективного теплообмена и изменением температуры корпуса СВЧ модуля. Параметром диагностирования является температура воздушного потока в замкнутой камере конвективного теплообмена, отражающая протекание режимов испытаний и рабочее состояние функциональных узлов СВЧ модуля.

4. Предложен математический расчет для управления режимами работы камеры конвективного теплообмена, контроля теплового режима работы СВЧ модуля, обеспечения заданной температуры воздуха камеры конвективного теплообмена и скорости воздушного потока в каналах радиатора СВЧ модуля. Получена соответствующая формула.

5. Установлено, что проводимые мероприятия по выявлению ранних отказов твердотельных СВЧ модулей и внедрению испытательных стендов для отбраковочных испытаний, оказывают положительный экономический эффект на предприятии, при производстве твердотельных СВЧ модулей.

Теоретическая и практическая значимость работы

Теоретическая значимость состоит в распространении результатов исследований на подобные системы теплообмена, где полученные данные используются для расчета критериев подобия, являющихся безразмерными параметрами, состоящих из параметров, характеризующих данный вид теплоотдачи. Практическая ценность диссертации заключается в разработке методики испытаний и внедрении испытательного оборудования для отбраковочных испытаний, с целью обеспечения заданных показателей

надежности твердотельных СВЧ модулей, используемых в современных радиолокационных станциях различного назначения.

Методика испытаний предусматривает проведение отбраковочных испытаний твердотельных СВЧ модулей в предельных режимах эксплуатации при максимально допустимой температуре воздушного потока, поступающего в межреберное пространство радиатора модуля с заданной скоростью, позволяющих выявить ранние отказы СВЧ модулей, на производстве.

Методы исследования

При выполнении работы, использовались методы, базирующиеся на экспериментально-физических исследованиях, теории вероятностей и математической статистики. Были разработаны и изготовлены: тепловой массогабаритный макет модуля и экспериментальная камера конвективного теплообмена.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту

1. Методика испытаний, обеспечивающая прохождение воздушного потока в межреберном пространстве радиатора модуля со скоростью более 5 м/с и воздействие предельно-допустимых термоэлектрических режимов на функциональные узлы испытуемого модуля, позволяет выявить ранние отказы твердотельных СВЧ модулей.

2. Испытательный стенд для отбраковочных испытаний, имеющий в своем составе камеру конвективного теплообмена с контролируемой скоростью и температурой воздушного потока, а также блоки задания предельно-допустимых термоэлектрических режимов, позволяет имитировать реальные условия эксплуатации твердотельных СВЧ модулей, с заданной предельной температурой окружающего воздуха + 50 ^ 70°С.

3. Применение замкнутого контура конвективного теплообмена со скоростью воздушного потока более 5 м/с позволяет диагностировать твердотельные СВЧ

модули в режиме разогрева, методом, основанном на наличии функциональной связи между температурой воздушного потока камеры конвективного теплообмена и температурой корпуса СВЧ модуля.

4. Внедрение в производство испытательных стендов для отбраковочных испытаний твердотельных СВЧ модулей в соответствии с разработанной методикой, обеспечивает коэффициент экономической эффективности 1,3 за счет отношения экономии, достигаемой сокращением поставок некачественной продукции и затратами на организацию и проведение отбраковочных испытаний.

Личный вклад

Личный вклад автора состоит в постановке задачи и разработке алгоритме ее решения, проведения численного анализа исследованных процессов, обработке и обобщения результатов теоретических исследований, планировании и постановке экспериментальных исследований, анализе и обобщении полученных результатов, формулировке выводов и заключения по диссертации.

Апробация работы

Основные результаты диссертации докладывались на следующих научно-технических конференциях: Всероссийская научно-техническая конференция «Твердотельная электроника. Сложные функциональные блоки РЭА», 2017, г. Дубна; 13-я Международная научно-техническая конференция «Акустооптические и радиолокационные методы измерений и обработки информации», 2020, г. Москва; Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные вопросы радиотехники и электроники», 2021, г. Тула; 14-я Международная научно-техническая конференция «Акустооптические и радиолокационные методы измерений и обработки информации», 2021, г. Астрахань.

По результатам диссертационной работы было опубликовано 3 печатных работы в изданиях, рецензируемых ВАК, 1 работа в издании, индексируемом в Scopus, 3 работы в материалах всероссийской и международной научно-

технических конференциях. Получен патент на полезную модель «Стенд для испытаний изделий электронной техники».

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы, содержащего 102 наименования. Объем диссертации составляет 114 страниц, включая 24 рисунка и 6 таблиц.

Глава 1. Объект исследования. Оборудование для проведения испытаний изделий электронной техники

1.1. Эксплуатационные режимы твердотельных СВЧ модулей.

Для исследований в данной работе были подробно рассмотрены характеристики следующих СВЧ модулей: ППМ-1300-700 «Ниобий», ППМ-4-1300-100 «Печенег», УМИ- 2750-800М «Сопка».

Требования к аппаратуре, прочности и устойчивости к внешним воздействующим факторам устанавливают в ТЗ в разделе технических требований. После создания объекта, указанные значения внешних воздействующих факторов уточняют по результатам их применения в реальных условиях эксплуатации и проводят корректировку ТУ [11].

Рассмотрим наиболее характерные для исследований режимы эксплуатации твердотельных СВЧ модулей.

В соответствии с ТУ на модуль ППМ-1300-700 «Ниобий» [12]:

- охлаждение модулей воздушное. Температура охлаждающего воздуха не более +55 °С. Температура в корпусе модуля не более +70°С. При превышении указанной температуры модуль блокируется до остывания.

- связь между приемо-передающим модулем (ППМ) и внешними устройствами осуществляется по трем каналам («данные», «такт импульсов 1», «такт импульсов 2»), выполненных с использованием двухпроводных согласованных линий. Максимальное значение тактовой частоты - не более 5 МГц.

- физические уровни сигналов в канале управления в соответствии со стандартом RS-422/RS-485 (Е1А485) (лог. «0» - от 0 до +0.4В, лог. «1» - от +2.7В до +5В). Внутреннее сопротивление источников управления 75 Ом.

- в модуле предусмотрен контроль температуры внутри корпуса с выдачей текущего значения температуры на внешнее устройство. В случае превышения допустимой температуры внутри корпуса (+70°С), модуль блокируется до остывания (температура включения не ниже +55°С).

- примечание: испытание на воздействие повышенной температуры производится с использованием воздушного охлаждения или иным способом. При этом температура корпуса модуля не должна превышать +70°С.

Рассмотрим конструктивные особенности модуля [13, 14, 15]. Приемо-передающий модуль выполнен в герметичном дюралевом корпусе и состоит из нескольких функциональных узлов (рисунок 1) [16]. Корпус модуля закрывается крышкой. Все элементы, за исключением вводов, блока электролитических конденсаторов и блока питания, располагаются на основании корпуса. На пластине расположены мощный СВЧ усилитель и маломощная часть усилительного тракта. Блок накопительных электролитических конденсаторов, также располагающийся внутри корпуса, обеспечивает работу модуля при формировании выходного СВЧ импульса.

Рис. 1. Внешний вид приемо-передающего модуля «Ниобий», без крышки

В соответствии с ТУ, на модуль ППМ-4-1300-100 «Печенег» [17]:

- охлаждение воздушное. Температура охлаждающего воздуха не более +50°С. Температура корпуса модуля не более +70°С. При превышении температуры корпуса модуля выше +70°С модуль блокируется до остывания (температура включения не ниже +55°С).

- связь между ППМ и внешними устройствами осуществляется по четырем каналам («данные», «такт импульсов 1», «такт импульсов 2» и «контроль»), выполненных с использованием двухпроводных согласованных линий. Максимальное значение тактовой частоты - не более 5 МГц.

- физические уровни сигналов в канале управления в соответствии со стандартом RS-422/RS-485 ^^485).

- в модуле предусмотрен контроль температуры внутри корпуса с выдачей текущего значения температуры на внешнее устройство. В случае превышения допустимой температуры внутри корпуса (+70°С), модуль блокируется до остывания (температура включения не ниже +55°С).

Рассмотрим конструктивные особенности модуля.

Приемо-передающий модуль «Печенег» выполнен в герметичном дюралевом корпусе (рисунок 2). Корпус модуля закрывается крышкой. Все элементы, за исключением вводов, блока электролитических конденсаторов и блока питания, располагаются на основании корпуса. На пластине расположены мощный СВЧ усилитель и маломощная часть усилительного тракта. Блок накопительных электролитических конденсаторов, располагающийся внутри корпуса, обеспечивает работу модуля при формировании выходного СВЧ импульса.

Рис. 2. Внешний вид приемо-передающего модуля «Печенег», без крышки

В соответствии с ТУ на модуль УМИ- 2750-800М «Сопка» [18]:

- охлаждение воздушное, температура охлаждающего воздуха не более +50°С. Температура на корпусе модуля не более +60 °С.

- в модуле должен быть предусмотрен контроль, запоминание и передача на центральный пульт, в соответствии со стандартом RS-485 по экранированной витой паре, следующей информации о его функциональном состоянии (значения параметров используются в условных единицах без нормирования точности и погрешности.): напряжение питания, номер блока в соответствии с номером ячейки в шкафу аппаратуры, мощность сигнала на выходе блока, мощность сигнала на входе блока, КСВН нагрузки на выходе блока, температура внутри блока.

Усилитель выполнен в герметичном дюралевом корпусе (рисунок 3). Корпус модуля закрывается крышкой. Все элементы, за исключением вводов, блока электролитических конденсаторов и блока питания, располагаются на основании корпуса. На пластине расположены мощный СВЧ усилитель и маломощная часть усилительного тракта. Блок накопительных электролитических конденсаторов, располагающийся внутри корпуса, обеспечивает работу модуля при формировании выходного СВЧ импульса.

Рис. 3. Внешний вид усилителя «Сопка», без крышки

В таблице 1 приведены основные электрические характеристики СВЧ модулей.

Таблица 1. Электрические характеристики модулей

Единица измерения «Ниобий» «Печенег» «Сопка»

Выходная импульсная мощность передающего канала, Вт 700 - 1000 70 - 100 Не менее 800

Рабочий диапазон частот, МГц 1210 - 1320 1210 - 1320 2770 - 2850

Напряжение питания по цепи 380В, 50Гц, В 380 В +10%; 50 Гц+5% 380 В+10%; 50 Гц+5% 380 В+10%; 50 Гц+5%

Мощность потребления по цепи 380В, Вт Не более 650 Не более 190 Не более 500

Напряжение питания схемы управления, В +28 +28 +27+10%

Ток потребления цепи схемы управления, А Не более 0,2 Не более 0,1 Не более 0,25

Порог срабатывания датчика температуры, С +70-75 +70-75 +60-65

Проведем сравнительный анализ основных электрических характеристик твердотельных СВЧ модулей:

- выходная импульсная мощность передающего канала модулей находится в диапазоне 70 - 1000 Вт;

- рабочий диапазон частот находится в диапазоне 1210 - 2850 МГц;

- питание модулей осуществляется от трехфазной сети 380 В, 50 Гц;

- максимальная потребляемая мощность модулей не более 650 Вт;

- напряжение питания схем управления 24 - 30 В, и током не более 0,2А;

- порог срабатывания датчика температуры 60 - 75 °С.

1.2. Предельные параметры твердотельных СВЧ модулей.

В таблице 2 приведены предельно-допустимые электрические параметры и режимы эксплуатации модулей.

Таблица 2. Предельно-допустимые значения электрических параметров и режимов эксплуатации

Единица измерения «Ниобий» «Печенег» «Сопка»

Выпрямленное (схема Ларионова) напряжение питания 3-х фазного 480 - 600 480 - 600

переменного тока, В

Напряжение питания трехфазной сети, В 350 - 425

Служебное напряжение, В 25 - 31 25 - 31 24 - 30

Входная импульсная 1 - 2 1 - 2 2 - 4

мощность, Вт

Длительность Не более1000 Не более 500 Не более 300

радиоимпульса,

подаваемого на вход

модуля, мкс

Скважность, ед. Не менее 7 Не менее 10 Не менее 9

Продолжение таблицы 2

Единица измерения «Ниобий» «Печенег» «Сопка»

Входная максимально допустимая импульсная мощность несинхронных помех, Вт Не более 50 Не более 50

КСВН нагрузки передающих каналов, ед. Не более 1,4 Не более 1,4 Не более 1,2

Проведем сравнительный анализ предельно-допустимых значений электрических параметров и режимов эксплуатации СВЧ модулей:

- предельные значения напряжения питания по трехфазной сети составляют 350 - 425 В;

- предельные значения служебного напряжения 24 - 31 В;

- входная импульсная мощность 1 -4 Вт;

- длительность радиоимпульса, подаваемого на вход модуля не более 1000 мкс;

- скважность сигнала не менее 7 единиц;

- входная максимально допустимая импульсная мощность несинхронных помех не более 50 Вт;

- КСВН нагрузки передающих каналов не более 1,4 единицы.

1.3. Требования по стойкости к внешним воздействующим факторам.

В таблице 3 приведены характеристики требований по стойкости к внешним воздействующим факторам.

Таблица 3. Требования по стойкости к внешним воздействующим факторам

Единица измерения «Ниобий» «Печенег» «Сопка»

Повышенная

температура среды:

- рабочая, °С +55 +50 +60(корп)

- предельная, °С +70 +65 +50(среда)

Пониженная

температура среды:

- рабочая, °С -50 -50 +5

- предельная, °С -60 -60 -40

Изменение температуры среды:

- пониженная -60 -60 -40

температура среды, °С

- повышенная +70 +65 +50

температура среды, °С

Повышенная влажность 100% 98% -

воздуха при температуре +35°С

Проведем сравнительный анализ требований по стойкости к внешним воздействующим факторам СВЧ модулей [19]:

- максимальная рабочая температура окружающей среды от +55 до -50 °С;

- максимальная предельная температура окружающей среды от +70 до -60 °С;

- максимальная повышенная влажность воздуха при температуре +35 °С

- 100%.

Отбраковочным испытаниям подвергают исправные, отрегулированные и настроенные в соответствии с требованиями конструкторской документации образцы аппаратуры.

Целью отбраковочных испытаний является выявление и устранение скрытых производственных дефектов, являющихся причиной повышенной интенсивности отказов в начальный период эксплуатации. При испытаниях должны быть созданы предельные условия эксплуатации модулей, такие как: температура окружающей среды, напряжение питания модулей, входная СВЧ мощность.

В процессе отбраковочных испытаний необходимо контролировать: температуру корпуса СВЧ модуля, значения тока и напряжения в цепи питания модуля, входную и выходную СВЧ мощность.

При отклонении контролируемых параметров от заданных значений в процессе испытаний, испытания модуля прекращаются и проводится анализ его работы с целью выявления причин, вызвавших отклонение контролируемых параметров. Оказавшую при отбраковочных испытаниях аппаратуру восстанавливают, если она подлежит восстановлению или заменяют.

При соответствии контролируемых параметров заданным значениям в период проведения испытаний, испытания считаются завершенными. После проведения испытаний проверяются параметры аппаратуры в нормальных условиях по ТУ.

1.4. Анализ оборудования для испытаний изделий электронной техники.

Для испытаний твердотельных СВЧ модулей, применяемых в радиолокационных станциях, в АО «НПП «Пульсар», разработаны и изготовлены стенды для отбраковочных испытаний СВЧ модулей, с воздействием электрической и тепловой нагрузок в динамическом СВЧ режиме, изображенные на рисунках 4 и 5.

Рис.4. Стенд для испытаний Рис.5. Стенд для испытания СВЧ

четырех СВЧ модулей модуля с отдельно стоящим

компьютером

На рисунке 4 показан испытательный стенд, для отбраковочных испытаний одновременно четырех твердотельных СВЧ модулей. Недостатком является невозможность установки температуры воздушного потока для каждого СВЧ модуля в отдельности, т.к. создаваемый воздушный поток, проходит последовательно, через все испытуемые модули, вследствие чего происходит изменение его температуры. Вторым недостатком является наличие механизма ручного управления температурой воздушного потока, регулировка которого необходима каждый раз, при изменении электрической мощности СВЧ модулей или требований к внешней температуре окружающей среды.

На рисунке 5 изображен испытательный стенд с подключенным к нему компьютером, для управления модулем, сбора и обработки данных, расположенным рядом со стендом на передвижном столике. Стенд имеет систему охлаждения модуля с прямоточным обдувом. Т.е. воздушный поток, нагнетаемый вентилятором из окружающей среды, движется по направляющей трубе, через поверхность СВЧ модуля, после чего выбрасывается в окружающее пространство. Недостатком данного стенда является расположение компьютера рядом со стендом, в результате чего уменьшается полезный объем пространства в помещении. Вторым недостатком является прямоточная система охлаждения модуля, в которой температура воздушного потока имеет прямую зависимость от температуры окружающего воздуха, и производит нагрев окружающего пространства в помещении.

Автором, также рассмотрены стенды других фирм производителей, для проведения испытаний изделий электронной техники методом электротермотренировки.

Стенды типа СИНТП (Россия) предназначены для проведения испытаний на долговечность, безотказность, надежность и электротермотренировку изделий электронной техники, в первую очередь полупроводниковой техники и источников вторичного электропитания. Данные стенды предназначены для проведения

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Кирьянов Александр Юрьевич, 2022 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Пастернак Ирвин [Pasternack Irvine]. Развитие технологий РЛС и новые сферы применения [Электронный ресурс] // Астрософт: [сайт]. [2017]. URL: https://www.astrosoft.ru/articles/radar/razvitie-tekhnologiy-rls-i-novye-sfery-primeneniya (дата обращения 10.11.2021).

2. Белоус А.И., Мерданов М.К., Шведов С.В. СВЧ - Электроника в системах радиолокации и связи. Книга 1. Москва: Техносфера, 2016. - 688 с.

3. Ботов М.И., Вяхирев В.А., Основы теории радиолокационных систем и комплексов : учеб. / М. И. Ботов, В. А. Вяхирев ; под общ. ред. М. И. Ботова. -Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 2013 - 530 с. ISBN 978-5-7638-2933-4

4. Беляков И.Т., Зернов И.А., Технологии сборки и испытаний космических аппаратов. М.: Машиностроение, 1990. - 352с.

5. Фурсов С.А., Киров А.В., Основные направления снижения интенсивности отказов на стадиях жизненного цикла радиоэлектронной аппаратуры // Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения. 2015. Т. 15. № 1. С. 208-211.

6. Цай П.И., Фадеев А.А., Катанова Л.А., Дубровкин С.И., Испытательная база: современное состояние, проблемы, путь их решения и предложения по переоснащению // Электронная техника. Серия 1: СВЧ-техника. 2016. № 4 (531). С. 79-84.

7. Борисов Ю., Обеспечение качества - стратегия развития радиоэлектронного комплекса // Электроника: Наука, технология, бизнес. 2004. № 7 (57). С. 4-11.

8. Ишков А.С., Тарабрин А.И., Колдов А.С., Автоматизированная система контроля климатических испытаний радиоэлектронных компонентов // Труды международного симпозиума "Надежность и качество". 2014. Т. 2. С. 94-95.

9. Долгих А.С., Александрова Н.Ю., Попова И.С., Расширение диапазона применения климатической камеры КТК-800 // Вестник инженерной школы ДВФУ. 2017. № 2(31) - с.72-79.

10. Денисенко Виктор, Ерещенко Павел, Кильметов Рафгат, Испытания электронной аппаратуры: быстро и эффективно // Компоненты и технологии, №4, 2004 - С.216 - 220.

11. ГОСТ РВ 20.39.304-98. Аппаратура, приборы, устройства и оборудование военного назначения. Требования стойкости к внешним воздействующим факторам. М.: Стандартинформ, 2015. 54 с.

12. ТУ БКВП.434856.046 ТУ-ЛУ. Модуль приёмопередающий ППМ-1300-

700.

13. Джуринский Кива, Лисицын Александр, Конструктивные и технологические особенности модулей СВЧ // Современная электроника, № 1 2008, С. 22-27.

14. Ненашев А.П. Конструирование радиоэлектронных средств: Учеб. для радиотехнич. спец. вузов. - М.: Высшая школа, 1990. - 432с.

15. Гармаш С., Кищинский А., Маркинов Е., Радченко А., Суханов Д., Современные твердотельные СВЧ модули // Электроника, №6, 2015, С. 82-89.

16. ГОСТ 23221-78. Модули СВЧ, Блоки СВЧ. Термины, определения и буквенные обозначения. Дата введения 1980-01-01.

17. ТУ БКВП.434856.025-01 ТУ-ЛУ. Модуль приёмопередающий ППМ-4-1300-100.

18. ТУ БКВП.434816.153 ТУ. Усилитель мощности импульсный

УМИ-2750-800М.

19. ГОСТ 26883-86. Внешние воздействующие факторы. Термины и определения. Дата введения 1987-07-01.

20. Акционерное Общество «Научно Производственный Центр ЭлТест» [Электронный ресурс] // Каталог продукции: [сайт]. [2011]. URL: https://www.est-

test.ru/equipment/oborudovanie2/oborudovanie2_28.html (дата обращения 10.11.2021).

21. Камеры и оборудование для экологических испытаний Russells Technical Products [Электронный ресурс] // Каталог продукции: [сайт]. [2021]. URL: https://russells-tech.com/environmental-test-chambers (дата обращения 10.11.2021).

22. Производитель оборудования для испытаний Thermotron. Температурные камеры [Электронный ресурс] // Каталог продукции: [сайт]. [2021]. URL: https://thermotron.com/equipment/temperature-chamber (дата обращения 10.11.2021).

23. Термокамера для испытания электронных изделий: патент RU 2523098 С2, заявка 2012147384/28 - 07.11.2012, опубл. 20.07.2014. Бюл. №20.

24. Устройство для тепловых испытаний изделий электронной техники: авт. свид. 974620, №2537434/18-21, заявл. 21.10.77, опубл. 15.11.82. Бюл. №42.

25. Термокамера, патент на изобретение SU1748301A1, авторы: Кобелев Н.С., Самофалов С.Н., Машонин Ю.Г., Костин С.В., опубл. 15.07.1992г.

26. Environmental testing chamber, US6360621B1, Inventor: John Eldred, Christopher Scholten, Vincent Jasinski, Randall Beekman, Clinton Peterson, Kevin Ewing, Roger Lubbers. 1999-06-25 Application filed.

27. Н.П. Ямпурин, А.В. Баранова, Основы надежности электронных средств: уч. пособие для высш. уч. заведений; под редакцией Н.П. Ямпурина - М.: Издательский центр «Академия», 2010. - 240с.

28. Гиясов Б. И., Серегин Н. Г., Серегин Д. Н., Беляков В. А., Стендовые ускоренные испытания технических систем на надежность: Учеб. пособие. - М.: Издательство АСВ, 2017.- 74 с.

29. Глудкин О.П., Енгалычев А.Н., Коробов А.И., Трегубов Ю.В., Испытания радиоэлектронной, электронно-вычислительной аппаратуры и испытательное оборудование, М.: Радио и связь, 1987 - 272с.

30. Федоров В., Сергеев Н., Кондрашин А., Контроль и испытания в проектировании и производстве радиоэлектронных средств // М.: Техносфера, 2005 - 502с.

31. РД В 319.02.24-99. Аппаратура, приборы, устройства и оборудование военного назначения. Мытищи, 2002 - 29с.

32. Глудкин О.П., Методы и устройства испытаний РЭС и ЭВС, Учеб. для вузов. - М.: Высш.шк., 1991. - 336с.

33. ГОСТ РВ 20.57.306-98. Аппаратура, приборы, устройства и оборудование военного назначения. Методы испытаний на воздействие климатических факторов. М.: Стандартинформ, 2015. - 26 с.

34. Федосов В.В., Надежность систем автоматизированного управления. [Электронный ресурс] // Учебное пособие. - Красноярск, 2011. - 359с. URL: https://studfile.net/preview/2153057 (дата обращения 10.11.2021).

35. Горлов М., Адамян А., Ануфриев Л. и др. Тренировка изделий электронной техники и электронных блоков. [Электронный ресурс] // Рынок микроэлектроники [сайт]. [2007]. URL: http://catalog.gaw.ru/index.php?page=

document&id=992 (дата обращения 18.03.2020).

36. Горлов М., Строгонов А., Арсентьев А., Емельянов А., Плебанович В., Отбраковочные технологические испытания как средство повышения надежности партий ИС // Технологии в электронной промышленности, № 1, 2006 - с.70-75.

37. Гришаков М. Н., Синкевич В. Ф., Таран П. В. Отбраковочные испытания твердотельных СВЧ модулей // Электронная техника. Серия 2.

Полупроводниковые приборы. - 2015. - № 1 (235). - С. 41-44

38. Бережной В.П., Дубицкий Л.Г., Выявление причин отказов РЭА, М.: Радио и связь, 1983. - 232с.

39. Гришаков М.Н. Анализ отказов и разработка технических мероприятий по повышению надежности СВЧ твердотельных модулей радиолокационных станции: дис. канд. техн. наук: 17.03.10 / Гришаков Михаил Николаевич - М., 2010. - 114с.

40. ГОСТ Р 27.405-2011, Отбраковочные испытания на ранние отказы сложных систем, изготавливаемых в единичных экземплярах, Надежность в технике, дата введения 2012-09-01.

41. Малинский В.Д., Ошер Д.Н., Теплицкий Л.Я., Испытания радиоаппаратуры // М.-Л.: Издательство «Энергия», 1965 - 440с.

42. Кротова Е.И., Основы конструирования и технологии производства РЭС. Учебное пособие. - Ярославль: ЯрГУ, 2013 - 192с.

43. Стадниченко Л.И. Эргономика. Учебное пособие по специальности 080104 «Экономика труда». Воронеж, 2005. - 167с.

44. Мунипов В.М., Зинченко В.П. Эргономика: человекоориентированное проектирование техники, программных средств и среды: Учебник. - М.: Логос, 2001. - 356 с.

45. Гончаров П.Э., Лукина И.К., Драпалюк М.В. Техническая эстетика и эргономика при проектировании машин и оборудования. Тексты лекций для студентов направления подготовки бакалавров "Технологические машины и оборудование". Воронеж. 2014. - 170с.

46. ГОСТ Р ИСО 26800-2013 Эргономика. Общие принципы и понятия. Введ. 2014-12-01. - М.: Стандартинформ, 2014. - 19 с.

47. ГОСТ Р 57276-2016 Эргономика. Термины и определения. Введ. 201712-01. - М.: Стандартинформ, 2016. - 12 с.

48. ГОСТ 12.2.003-91. Система стандартов безопасности труда. Оборудование производственное. Общие требования безопасности. - Введ. 199201-01. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2001. - 11 с.

49. ГОСТ Р ИСО 14738-2007 Безопасность машин. Антропометрические требования при проектировании рабочих мест машин. - Введ. 2008-06-01. - М.: Стандартинформ, 2008. - 28 с.

50. ГОСТ 22269-76 Система человек-машина. Рабочее место оператора. Взаимное расположение элементов рабочего места. Общие эргономические требования. - Введ. 1978-01-01. - М.: Издательство стандартов, 1990. - 4 с.

51. ГОСТ Р ИСО 12100-1-2007 Безопасность машин. Основные понятия, общие принципы конструирования. Часть 1. Основные термины, методология. Введ. 2008-07-01. - М.: Стандартинформ, 2008. - 28 с.

52. ГОСТ Р 57288-2016 Принципы эргономического проектирования машин и оборудования. Часть 1. Введ. 2017-12-01. - М.: Стандартинформ, 2016.-19с.

53. ГОСТ Р ИСО 6385-2016 Эргономика. Применение эргономических принципов при проектировании производственных систем. Введ. 2017-12-01. - М.: Стандартинформ, 2016. - 15 с.

54. ГОСТ Р МЭК 60204-1-2007 Безопасность машин. Электрооборудование машин и механизмов. Часть 1. Общие требования. - Введ. 2008-07-01. - М.: Стандартинформ, 2008. - 85 с.

55. Кирьянов А.Ю. Разработка методики и конструкции испытательного стенда для отбраковочных испытаний твердотельных СВЧ модулей // Электронная техника. Серия 2. Полупроводниковые приборы. Выпуск 1 (256) 2020, с. 69-75.

56. Дульнев Г.Н. Тепло- и массообмен в радиоэлектронной аппаратуре: Учебник для вузов по специальности «Конструир. и произв. радиоаппаратуры». -М.: Высш. шк., 1984 - 247с.

57. Дульнев Г.Н., Тарновский Н.Н., Тепловые режимы электронной аппаратуры. Учебное пособие для студентов высших технических заведений. Л.: Энергия, 1971 - 248с.

58. Варламов Р.Г., Справочник конструктора РЭА. Общие принципы конструирования // М.: Сов. радио, 1980 - 480с.

59. Роткоп Л.Л., Спокойный Ю.Е. Обеспечение тепловых режимов при конструировании радиоэлектронной аппаратуры. М.: «Сов. радио», 1976 - 232с.

60. Чернышев А.А., Иванов В.И., Аксенов А.И., Глушкова Д.Н., Обеспечение тепловых режимов изделий электронной техники // М.: - Энергия, 1980 - 216с.

61. Воронин Г.И. Основы термодинамики и теплопередачи. М.: Государственное издательство оборонной промышленности, 1958. - 342с.

62. Михеев М.А., Михеева И.М., Основы теплопередачи, Изд. 2-е стереотип. М.: - Энергия, 1977 - 344с.

63. Жукаускас А.А., Конвективный перенос в теплообменниках. М.: Наука, 1982 - 472с.

64. Канцевич Л.С. Теория теплопередачи и тепловые расчеты электрических печей. Учебник для техникумов. М.: Энергия, 1977. - 304с.

65. Колпаков К.Н. Методика расчета теплового режима твердотельных

СВЧ модулей при отбраковочных испытаниях // Электронная техника.

Серия 2. Полупроводниковые приборы. Выпуск 2 (241) 2016, с. 4-8.

66. Кутателадзе С.С., Основы теории теплообмена. - Изд. 5 перераб. и доп. -М.: Атомиздат, 1979 - 416с.

67. Дрейцер Г.А., Основы конвективного теплообмена в каналах. - М.: Издательство МАИ, 1989. - 84с.

68. Уонг Х., Основные формулы и данные по теплообмену для инженеров: Пер. с англ. / Справочник. - М.: Атомиздат, 1979. -216с.

69. Дульнев Г. Н., Тихонов С. В. Основы теории тепломассообмена, - СПб: СПбГУИТМО, 2010. - 93с.

70. Кордон М.Я., Симакин В.И., Горешник И.Д., Теплотехника, Учебное пособие, Пенза, 2005 - 167с.

71. Воскресенский В.Ю., Мороз Т.Г., Фадеев В.В., Теплотехника. Учебно-практическое пособие. - М.: МГУТУ, 2004 -80с.

72. Фрумкин Г.Д., Расчет и конструирование радиоэлектронной аппаратуры: Учеб. пособие для радиотехнич. спец. техникумов. - 4-е изд. - М.: Высш. шк., 1985. - 287с.

73. Григорьев В.А., Зорина В.М., Основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент. Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1988 - 560с.

74. ГОСТ 16504-81, Испытания и контроль качества продукции, основные термины и определения, введен в действие с 01.01.1982.

75. ГОСТ 20.57.406-81, Изделия электронной техники, квантовой электроники и электротехнические, Методы испытаний, Приложение 9, дата введения 1982-01-01.

76. Таран П.В., Красильников В.Д., Синкевич В.Ф., Моделирование и расчет на ЭВМ тепловых режимов радиатора твердотельного СВЧ модуля при принудительном воздушном охлаждении // Электронная техника. Серия 2. Полупроводниковые приборы. - 2005. - № 1-2. - С. 126 -132.

77. Kiryanov A. Yu., Diagnostics of solid-state microwave modules at the initial stage of technological tests // Journal of Physics: Conference Series 2091 (2021) 012044, doi:10.1088/1742-6596/2091/1/012044.

78. Воскресенский Д.И., Канащенков А.П., Активные фазированные антенные решетки. - М.: Радиотехника, 2004. - 488с.

79. Ошер Д.Н., Малинский В.Д., Теплицкий Л.Я., Регулировка и испытание радиоаппаратуры, изд. 2-е переработ. - М.: «Энергия», 1971. - 304с.

80. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С., Теплопередача. Учебник для вузов, Изд. 3-е перераб. и доп. М.: Энергия, 1975 - 488с.

81. Чечеткин А.В., Занемонец Н.А., Теплотехника. Учебник для вузов. - М.: Высш. шк., 1986. - 344с.

82. Баскаков А.П., Берг Б.В., Витт О.К. и др. Теплотехника. Учебник для вузов. - 2-е изд. перераб. - М.: Энергоатомиздат, 1991 - 224с.

83. Гелль П.П., Иванов - Есипович Н.К., Конструирование радиоэлектронной аппаратуры, Л.: Энергия, 1972 - 232с.

84. Кириллин В.А., Сычев В.В., Шейндлин А.Е. Техническая термодинамика. 4-е изд. М.: Энергоатомиздат, 1983. - 416с.

85. Климов Г.М., Климов М.Г., Материальный и тепловой балансы котельной установки. Методическая разработка к практическим занятиям, курсовому и дипломному проектированию, для студентов очной и заочной форм

обучения специальностей: 140104 «ПТ», 270109 «ТГВ», 280101 «БЖД в техносфере». - Ниж. Новгород, ННГАСУ, 2010. - 54 с.

86. Грошева Л.П., Принципы составления энергетического (теплового)

баланса и тепловые расчеты химико-технологических процессов. Учебное

пособие. Новгородский государственный университет, 2006 - 14с.

87. Мутугуллина И.А., Устройство и расчет аппаратов воздушного охлаждения (АВО), Учебное пособие, Бугульма:, 2017 - 80с.

88. Нащокин В.В., Техническая термодинамика и теплопередача. Учебное пособие для вузов. М.: Высшая школа, 1975 - 496с.

89. Луканин В.Н., Шатров М.Г., Камфер Г.М. и др.; Теплотехника / под ред. Луканина В.Н. - 2-е изд. перераб. - М.: высшая шк., 2000 - 671с.

90. Крутов В.И., Техническая термодинамика: Учебник для вузов. М.: Высш. школа, 1981. - 439с.

91. Физические свойства воздуха: плотность, вязкость, удельная теплоемкость [Электронный ресурс] // Справочные данные по теплофизическим свойствам веществ в зависимости от температуры и давления [сайт]. [2012]. URL: http://thermalinfo.ru/svojstva-gazov/gazovye-smesi/fizicheskie-svojstva-vozduha-plotnost-vyazkost-teploemkost-entropiya. (Дата обращения 10.11.2020)

92. Теплофизические свойства воздуха [Электронный ресурс] // Справочник -таблица. URL: https:/^qjx.space/handbook/Теплофизические-свойства-воздуха (Дата обращения 10.11.2020)

93. Лариков Н.Н., Теплотехника: Учеб. для вузов.- 3-е изд., перераб. и доп., М.: Стройиздат, 1985 - 432с.

94. Климов Г.М., Климов М.Г., Материальный и тепловой балансы котельной установки. Методическая разработка к практическим занятиям, курсовому и дипломному проектированию, для студентов очной и заочной форм обучения специальностей: 140104 «ПТ», 270109 «ТГВ», 280101 «БЖД в техносфере». - Ниж. Новгород, ННГАСУ, 2010. - 54 с.

95. Телец А.В., Фурсов С.А., Метод и стенды для электротермотренировки твердотельных СВЧ модулей // Электронная техника. Серия 2. Полупроводниковые приборы. Выпуск 4 (238) 2015, С. 62-65.

96. Кирьянов А.Ю. Стенд для проведения технологических испытаний твердотельных СВЧ модулей, применяемых в радиолокационных системах // ТРУДЫ Российского научно-технического общества радиотехники, электроники и связи имени А.С. Попова. Секция 3. Физические основы приборостроения, Москва 2020 - С.81-84.

97. Аристов О. В. Управление качеством: учеб. пособие для вузов. — М.: ИНФРА-М, Высшее образование, 2006. - 240 с

98. Бердышев В.П., Радиолокационные системы. Учебник. - Красноярск: Сиб. федер. ун-т. 2012. - 400 с.

99. Муромцев Д.Ю., Муромцев Ю.Л., Тютюнник В.М., Белоусов О.А., Экономическая эффективность и конкурентоспособность: учеб. пособие. -Тамбов: Издательство ТГТУ, 2007. - 96с.

100. Кирьянов А.Ю., Технико-экономический эффект внедрения в производство испытательных стендов для отбраковочных испытаний твердотельных СВЧ модулей // Оборонный комплекс — научно-техническому прогрессу России, №1, 2020 - С43-46.

101. Столыга И.А., Комарова С.Г. Процедура создания испытательного стенда на предприятии//Успехи в химии и химической технологии. ТОМ XXXI. 2017. № 5 - С25-27.

102. Калашникова Н.П., Организация труда персонала: учеб. пособие / Калашникова Н.П., Межлумян Н.С., Полутова М.А. - Чита: ЗабГУ, 2012. - 140с.