Основы оптико-электронного приборостроения (стр. 68 )

Под испытаниями в соответствии с ГОСТ 16504 – 81 понимается экспериментальное определение параметров и показателей качества продукции (в нашем случае - ОЭП) в процессе функционирования или при имитации условий эксплуатации, а также при воспроизведении воздействий на продукцию по заданной программе. Испытания могут быть производственными или эксплуатационными, т. е. проводиться на стадии изготовления ОЭП или на стадии их эксплуатации.

Цели испытаний могут быть различными. Исследовательские испытания проводят для изучения определенных свойств ОЭП, в частности, для определения зависимости между предельно допустимыми значениями конструктивных параметров ОЭП и значениями режимов их функционирования (граничные испытания). Контрольные испытания проводят для оценки качества ОЭП, сравнительные – для сравнения характеристик качества двух или нескольких ОЭП. Доводочные испытания выполняются для оценки влияния вносимых изменений в целях достижения требуемых показателей качества, а аттестационные испытания проводят для оценки уровня качества ОЭП при их аттестации.

Контрольные испытания достаточно разнообразны [14]. Так например, приемочные испытания, выполняемые для решения вопроса о целесообразности постановки на производство опытных образцов (партий) ОЭП, могут осуществляться ведомственными, межведомственными или государственными комиссиями. В зависимости от этого их называют соответственно ведомственными, межведомственными и государственными.

Приемо-сдаточные испытания являются составной частью производственного процесса и завершают изготовление прибора. Этому виду испытаний подвергаются все собранные приборы для проверки их соответствия требованиям технических условий (ТУ). Испытуемые приборы должны пройти предварительный контроль, выполняемый на всех стадиях производства. Сведения о результатах этого контроля должны содержаться в прилагаемом к каждому прибору заключении отдела технического контроля и представителя заказчика.

Процесс проведения приемно-сдаточных испытаний включает ряд этапов. На первом этапе проверяют и изучают сопроводительную документацию и выполняют внешний осмотр приборов. Это позволяет оценить дефекты, выявленные и исправленные в процессе предварительной подготовки прибора к испытаниям. Далее проводят собственно испытания, в процессе которых проверяют общие и специальные характеристики прибора, установленные техническими условиями и инструкциями с учетом особенностей конструкции, назначения и условий эксплуатации прибора. На заключительном этапе проверяют прибор на отсутствие механических повреждений и коррозии, которые могли возникнуть в процессе испытаний.

В процессе испытаний ведут технологический паспорт (журнал), в котором отображают весь ход испытаний, помещают сведения о возникших дефектах, об их устранении, а также протоколы, в которых записывают результаты испытаний.

На основании указанных материалов в сопроводительные документы прибора (паспорт и формуляр) вносят следующие данные: заключение о пригодности к эксплуатации, отметки о результатах заводских и приемо-сдаточных испытаний, гарантийные сроки эксплуатации.

В зависимости от объемов и сроков испытания делятся на следующие виды [14 ]:

-  нормальные испытания, обеспечивающие получение необходимой информации в такие же сроки, как и в предусмотренных условиях в обычном режиме эксплуатации;

-  ускоренные испытания, позволяющие получить необходимую информацию в более короткий срок, чем в предусмотренных условиях и режимах эксплуатации;

-  форсированные испытания, основанные на интенсификации процессов, вызывающих отказ и повреждения;

-  сокращенные ускоренные испытания без интенсификации процессов, вызывающих отказы и повреждения.

В зависимости от условий проведения испытания могут быть натурными (полигонными), стендовыми и эксплуатационными. При натурных испытаниях ОЭП функционирует в соответствии со своим алгоритмом при взаимодействии с оператором или системой управления, окружающей средой и связанными с ними системами, т. е. в условиях, близких к эксплуатационным.

Проведение натурных испытаний ОЭП и их узлов не всегда может быть организовано при их разработке и изготовлении, например для ОЭП, предназначенных для космических аппаратов. Кроме того, натурные испытания дороги и требуют длительного времени для их проведения.

Стендовые испытания проводятся на специально изготовленных испытательных стендах, с помощью которых имитируют внешние воздействия на ОЭП. При этом используется как физическое, так и математическое моделирование. В этом случае взаимодействующие с ОЭП системы и окружающую среду заменяют имитаторами или моделями.

В связи с развитием методов и средств вычислительной техники в последние десятилетия при проектировании ОЭП широкое применение находит компьютерное моделирование [20]. Если до недавнего времени оно использовалось, главным образом, на начальных этапах разработки систем, то в последние годы все чаще встречаются примеры эффективного использования компьютерного моделирования на последних этапах этого процесса. Например, после создания опытных образцов ОЭП и предварительных их испытаний проводится компьютерное моделирование процесса их работы в сложных условиях эксплуатации и по результатам такого моделирования делается вывод о целесообразности проведения сложных и дорогостоящих приемо-сдаточных, натурных и др. испытаний. Если по результатам компьютерного моделирования выявляется невозможность получения заданных показателей качества ОЭП, то с помощью тех же математических моделей можно произвести параметрический или схемотехнический анализ разрабатываемой конструкции и путем изменения отдельных параметров прибора или его схемы прийти к требуемому результату. Затем процесс последовательных испытаний изделия продолжается.

Испытания на воздействие внешних факторов и условий эксплуатации разделяют на несколько групп: механические, климатические, термобарические, специальные.

Аппаратура и методики механических испытаний подробно описываются в специальной литературе и нормативной документации (ГОСТ, ОСТ, инструкции и т. п.) и здесь не рассматриваются. Отметим лишь, что наиболее часто ОЭП подвергаются следующим воздействиям:

-  синусоидальным вибрациям заданной частоты для оценки прочности;

-  синусоидальным вибрациям с изменяющимися частотами для определения резонансных частот и проверки устойчивости параметров;

-  случайным вибрациям для оценки устойчивости параметров;

-  одиночным и многократным ударам для проверки прочности и устойчивости ОЭП и его элементов;

-  линейному ускорению для проверки устойчивости параметров;

-  транспортной тряске для проверки устойчивости ОЭП в упакованном виде;

-  качке для проверки устойчивости параметров ОЭП при изменении направления движения с изменяющимся ускорением.

Указанные воздействия могут быть реализованы в одной, двух или трех плоскостях в зависимости от технических условий на прибор.

Проверка на механическую прочность проводится в нерабочем состоянии приборов. Проверка на механическую устойчивость выполняется при рабочем (включенном) состоянии ОЭП.

При испытаниях на вибропрочность выявляют дефекты сборки и юстировки, прочность конструкции и ее отдельных узлов, надежность контактов и т. п.

Испытания на воздействие ударных нагрузок проводят обычно в нерабочем состоянии ОЭП, т. е. проверяют ударную прочность системы. В некоторых случаях проверяется и ударная устойчивость системы. Используемые на практике ударные стенды различных типов отличаются друг от друга диапазоном ударных ускорений, частотой ударов, наибольшей массой испытуемых приборов и наибольшей высотой падения.

При испытаниях на ударные воздействия оговариваются частота ударов в минуту, общее число ударов за весь период испытания, длительность ударного импульса и ударное ускорение. Некоторые ОЭП подвергаются ударным испытаниям при падении.

Испытания приборов на воздействие линейных ускорений проводят на центрифугах. При испытаниях прибор крепится на траверсе или столе центрифуги на определенном расстоянии от оси вращения. С противоположной стороны устанавливается противовес или аналогичный прибор.

Испытания на транспортную тряску для ОЭП, упакованных в ящики, проводят в натурных условиях, т. е. в кузове грузового автомобиля, который движется по неровной дороге со скоростью 20… 40 км/ч на расстояние до 1000 км. Используются также стенды, имитирующие транспортную тряску с частотой 40… 80 Гц. Платформа стенда испытывает ускорения за счет работы кулачковых механизмов, которые воспроизводят функцию, имитирующую реальную тряску.

Многие ОЭП должны нормально функционировать в сложных климатических условиях при изменении температуры, влажности, воздействии на них атмосферных осадков, агрессивных сред (морской воды, тумана и т. п.), пыли и других факторов. Поэтому такие ОЭП подвергают климатическим испытаниям:

-  на устойчивость к быстрому изменению температуры окружающей среды от минимальной до максимальной и к циклическим изменениям температуры в этом диапазоне;

-  на воздействие окружающей среды повышением и понижением температуры и влажности;

-  на воздействие атмосферных конденсированных осадков (росы или инея);

-  на воздействие дождя;

-  на водозащищенность;

-  на воздействие соляного (морского) тумана и других агрессивных сред;

-  на статическое и динамическое воздействие пыли и песка.

Комплексные и климатические испытания проводят при различном сочетании указанных воздействий. Кроме того, возможны и дополнительные испытания, оговариваемые в частных технических условиях на прибор.

Можно выделить две группы климатических испытаний:

1)  на устойчивость эксплуатационных параметров при предельных рабочих значениях влияющих факторов и при их изменениях;

2)  на устойчивость показателей качества при предельных допустимых значениях влияющих факторов и при их изменениях.

В первом случае параметры приборов должны находиться в заданных пределах при их эксплуатации, во втором – параметры приборов, их внешний вид и другие показатели не должны иметь необратимых изменений после прекращения испытаний.