Влияние механических воздействий на
работу ЭПиУ
Механические воздействий в ЭПиУ могут вызывать обратимые и необратимые процессы. Обратимые изменения происходят, как правило, в электрорадиоэлементах. Необратимые – характерны для функциональных и конструктивных элементов РЭА.
Механические воздействия приводят к искажению формы передаваемого сигнала, снижается точность функционирования прибора, ухудшается стабильность работы, происходит частый уход параметров.
В электрическом тракте радиоприемных устройств возникают помехи в виде шорохов, потрескиваний, фона и т.д. Такие явления получили название виброшумов.
Интенсивные механические нагрузки приводят к изменениям параметров полупроводниковых приборов: смещаются ВАХ, изменяется коэффициент усиления по току транзисторов, изменяются время жизни и подвижность основных носителей. В основе этих явлений лежит деформация, которая вызывает смещение энергетических уровней и приводит к изменению ширины запрещенной зоны полупроводников.
Под действием ударной нагрузки изменяется ток, проходящий через диод, увеличивается концентрация свободных носителей в базовой области транзистора. Влияние механической деформации сказывается на работу (p-n) переходов в которых контакт осуществляется с помощью пружины или проволоки, прижатой или впаянной в полупроводник.
Нарушение электрических контактов в разъемах, розетках приводят к отказу аппаратуры.
Аналогичные явления могут возникать в резьбовых соединениях (рис.7.).
рис.7. Появление зазора в резьбовом соединении
1,2 – соединяемые детали; 3 – пружинная шайба; 4 - винт
При нагружении соединения за счет деформации деталей давление в стыке изменяется и может появиться зазор δ. В результате изменяется переходное сопротивление. Появление зазоров в затянутых соединениях при воздействии динамической нагрузки является причиной появления виброшумов в РЭА, так как упругие волны в материалах конструкции передаются от одного элемента к другому.
Под воздействием механических факторов возможно растрескивание деталей, изготовленных из хрупких материалов (керамика, стекло и т.п.), происходит выгорание контактных дорожек потенциометров и других устройств со скользящими контактами. Большие деформации испытывают печатные платы, происходит нарушение печатного монтажа, обрывы внешних выводов радиоэлементов.
Механические нагрузки являются причиной такого явления, как усталость материала. Усталость материала вызвана постепенным накоплением переменных напряжений. Механизм этого процесса связан с неоднородностью структуры материала.
Усталостная прочность (рис.8.) зависит от величины и характера изменения напряжений, от числа циклов.
Кривая 1 имеет резкий перелом при числе циклов N=106, после чего она идет параллельно оси абсцисс. Физически это означает. Что если амплитуда переменного напряжения σа будет меньше напряжения σ-1 , соответствующего точке перелома, то усталостное разрушение не наступает при неограниченном числе циклов.
рис.8. Кривые усталости
1 – для стали; 2 – для алюминиевого сплава
Напряжение (σ-1) получило название предела выносливости или предела усталости.
Цветные металлы и сплавы (кривая 2) не имеют вырожденного предела усталости. С увеличением числа циклов N их прочность продолжает падать.
Конструкции ЭПиУ, работающие в условиях механических воздействий, должны отвечать требованиям прочности и устойчивости. Ударопрочность - способность устройства выполнять заданные функции и сохранять свои параметры после воздействия механических факторов
Удароустойчивость – способность аппаратуры выдерживать все виды удара в течение всего срока службы.
Характеристики некоторых видов механических воздействий на РЭА в зависимости от объекта установки представлен в табл.1.
Табл.1.
|
Вид транспорта |
Частота возбуждающих колебаний, Гц |
Коэффициент виброперегрузки |
|
Автомобильный |
3…12 15…60 |
3 1 |
|
Железнодорожный |
2 100 |
1,5 2,0 |
|
Гусеничный |
400…780 |
- |
|
Морской |
2…50 |
0,4…2 |
|
Воздушный |
3…500 |
0,2…20 |
Для определения ударо и вибропрочности аппаратуры применяют специальное лабораторное оборудование. Вибростенды и ударостенды (рис.9).
рис.9. Виброустановка
1- задающий генератор; 2- усилительмощности; 3- вибратор; 4 – испытуемое устройство; 5 – вибропреобразователь; 6 – виброизмерительная аппаратура.
В состав испытательных установок входит аппаратура, задающая определенные параметры вибрации.
При виброиспытаниях применяют следующие методы: испытание на фиксированной частоте гармонической вибрации, на качающейся частоте, на полигармоническую вибрацию.
Воспроизведение линейных ускорений обычно проводят на центрифугах.
