Слайд 1Факторы, влияющие на надежность радиоэлектронных средств
Слайд 2Температура. Различают воздействие повышенной, пониженной и температуры циклического изменения.
значения температуры воздуха (газа) при эксплуатации изделий и установленные ГОСТ
16962–71 степени жесткости:
При транспортировании и хранении РЭС для верхних значений температур устанавливают следующие степени жесткости: при +50 С – 1-я степень, при +60 С – 2-я степень; а для нижних значений: при –50 С – 1-я степень, при –60 С – 2-я степень, при –85 С – 3-я степень.
Слайд 3Влияние температуры на ЭРЭ
Воздействие температуры приводит
к изменению физико химических и механических свойств материалов электроэлементов, что
вызывает отклонение параметров РЭС и как внезапные, так и постепенные отказы [45].
С ростом температуры:
увеличивается удельное сопротивление металлов. Углеродистые резисторы при повышении температуры уменьшают свое сопротивление, а композиционные резисторы увеличивают.
У диэлектриков уменьшается сопротивление и пробивное напряжение, возрастает tgδ и уменьшается диэлектрическая проницаемость.
Полупроводники значительно увеличивают свою проводимость.
У конденсаторов растет tgδ, уменьшается пробивное напряжение, изменяется величина емкости. При отрицательных температурах плохо работают электролитические конденсаторы.
Моточные изделия изменяют свою индуктивность и добротность за счет изменения магнитной проницаемости сердечника, геометрических размеров обмотки и их сопротивления.
Слайд 4Влияние температуры на надежность ЭРЭ
При повышении температуры с 20° С
до 80° С интенсивность отказов возрастает у:
электронно-выпрямительных приборов в 1,5
– 2 раза;
резисторов в 2 –3 раза;
полупроводников в 3 – 4 раза;
конденсаторов в 6 – 8 раз;
микросхем в 6 –10 раз.
Слайд 5При оценке надежности необходимо учитывать, что изменения температуры РЭС происходят
под воздействием как внешних, так и внутренних факторов. Уровень воздействия
внешних факторов определяется объектом, на котором устанавливаются РЭС, а внутренних – схемно-конструктивными решениями.
Воздействия температуры бывают непрерывными, периодическими
и апериодическими.
Непрерывному воздействию температуры подвергаются как правило, стационарные РЭС; периодическому – аппаратура возимая, самолетная; апериодическому – РЭС космической техники и некоторые другие [50].
Слайд 6Определения
Тепломассообмен – раздел физики, в котором рассматриваются процессы переноса тепла
(энергии) и массы (вещества).
Различают три вида переноса энергии:
Теплопроводность –
молекулярный перенос теплоты в сплошной среде за счет разности температур.
Конвекция – процесс переноса теплоты при перемещении макроскопических объемов жидкости или газа из области повышенной температуры в область с пониженной температурой. Процесс конвекции связан с переносом вещества и сопровождается теплопроводностью.
Тепловое излучение – процесс переноса тепла за счет энергии электромагнитного излучения.
Слайд 7Определения (продолжение)
Совокупность тел с различными теплофизическими
параметрами и явно выраженными
границами раздела называются системой тел или неоднородным телом, а каждая
часть такой системы – однородным телом. Однородные тела могут быть изотропными и анизотропными.
Температурное поле – совокупность числовых значений температур в различных точках системы в данный момент времени, характеризует количественно тепловое состояние тела.
Тепловой поток Р – количество тепла, переносимое в единицу времени через какую-либо поверхность, направлен в сторону убывания температуры.
Удельный тепловой поток q – плотность теплового потока:
где S – площадь поверхности.
Слайд 8Теплопроводность
Значения коэффициента теплопроводности для веществ
Слайд 9Теплопроводность
Значения коэффициента теплопроводности для материалов
Слайд 10Конвекция
Коэффициент теплоотдачи конвекцией
где а – коэффициент температуропроводности, м2/с:
а =
λ/срρ;
β – коэффициент термического расширения среды, 1/К;
λ – коэффициент теплопроводности;
ν
- коэффициент кинематической вязкости, м2/с;
ρ – плотность среды, кг/м2;
ср – удельная теплоемкость среды, кДж/кг·К;
g – ускорение сил тяжести, м/с2;
L – параметр формы тела.
Слайд 11Системы охлаждения РЭС
Системой охлаждения (СО) называется совокупность устройств и элементов,
предназначенных для охлаждения РЭС.
Системы охлаждения подразделяются на:
Воздушные.
Жидкостные.
Испарительные.
Кондуктивные.
Радиационные.
Специальные.
Комбинированные.
Слайд 12Выбор системы охлаждения РЭС
Δt=Timin-Tc,
q=P/kpS, где S=2(L1L2+(L1+L2)L3Kз).
Слайд 13Интенсивность теплопередачи различных способов охлаждения
Слайд 14Влажность.
В процессе производства, хранения и эксплуатации РЭС подвергаются воздействию различных
факторов (влаги, пыли, грибков, агрессивных сред и т.д.).
Защита от
влаги является защитой и от этих факторов.
Влага обладает:
высокой проникающей способностью (размер молекулы воды 25 нм);
высокой химической активностью;
диэлектрической проницаемость (ε = 81);
электропроводностью (при наличии ионизированных примесей).
В ГОСТ 16962–71 приведены значения относительной влажности и соответствующие им степени жесткости.
Влажность воздуха рассматривают во взаимосвязи с давлением, температурой, плотностью.
Слайд 15При организации испытаний на воздействие влаги необходимо учитывать то обстоятельство,
что абсолютно чистой воды в природе не бывает. Это химически
активное соединение, которое легко вступает в реакции со множеством веществ. В зависимости от количества примесей различают дождевую воду, воду рек и озер, морскую и подземную.
Наиболее чистой является дождевая вода. Например, в 1 л дождевой воды содержится 1,5 мг азотных соединений, в тумане – 4,4 мг, в снегу – 7,5 мг.
В тропическом поясе в дожде и тумане больше азотных соединений, в континентальных осадках преобладают сульфаты и гидрокарбонаты, в морских – хлориды [50, 54, 55].
Дождь оценивают интенсивностью, которая показывает, сколько миллиметров воды выпадает в одну минуту на горизонтальную поверхность. Морской дождь – 0,05 мм/мин, диаметр капель 0,4 мм; в ряде случаев интенсивность дождя достигает 1–2 мм/мин при диаметре капель до 6–8 мм.
Слайд 16Характеристики
Абсолютная влажность – объемная концентрация
водяных паров в воздухе, г/м3.
Критическая абсолютная влажность (Скр) -- максимально возможная абсолютная влажность, при
которой происходит конденсация водяного пара, зависит от температуры воздуха и его давления. Мерой абсолютной влажности является точка росы. Точка росы – температура, до которой необходимо охладить воздух (газ), чтобы содержащийся в нем водяной пар достиг состояния насыщения. При этой температуре в воздухе и на предметах конденсируются водяные пары.
Относительная влажность воздуха – отношение:
С/Скр = φ [%],
при одной и той же температуре.
Нормальной считается φ = 45-80% при t ≤ 30° C.
Адсорбция – поглощение влаги поверхностью вещества.
Абсорбция – поглощение влаги объемом вещества.
Сорбция – одновременное поглощение влаги объемом и поверхностью вещества.
Десорбция – обратный процесс сорбции.
Слайд 17Влияние влаги на надежность РЭС
Воздействие влаги приводит к:
параметрическим отказам;
внезапным отказам.
Уменьшение параметрической надежности обусловлено искажением сигналов до уровня,
при котором нормальное функционирование РЭС становится невозможным.
Увеличение интенсивности внезапных отказов уменьшает среднее время наработки аппаратуры на отказ и увеличивает стоимость ее эксплуатации.
Слайд 18Воздействие влаги
на органические материалы
Органические материалы склонны к поглощению влаги
через капилляры или путем диффузии и сопровождается явлениями:
увеличением диэлектрической
проницаемости ε;
увеличением потерь tgδ;
уменьшением объемного сопротивления;
уменьшением электрической и механической прочности;
изменением геометрических размеров вследствие набухания.
Слайд 19Воздействие влаги
на неорганические материалы
Неорганические материалы взаимодействуют с влагой, конденсирующейся
или адсорбируемой на поверхности.
Воздействие влаги на металлы сопровождается явлениями, связанными
с коррозией:
разрушение паяных и сварных швов, что нарушает герметизацию и снижает механическую прочность;
обрыв электромонтажных связей;
увеличение сопротивления контактных пар, что ведет к увеличению шумов неразъемных и обгоранию разъемных контактов;
уменьшение прочности и затруднение разборки крепежа, потускнением отражающих и разрушением защитных покрытий.
Слайд 20Воздействие влаги
на гибридные и интегральные элементы РЭС
Влияние влаги на
тонкопленочные пассивные элементы приводит к электролитической или химической коррозии; образованию
закорачивающих перемычек; увеличению диэлектрической проницаемости; потерь и утечек в диэлектриках.
Влияние влаги на полупроводниковые бескорпусные компоненты ИС (транзисторы, диоды, "чипы") приводит к:
сорбции влаги поверхностью;
скоплению положительных зарядов (Na+ и др.) на границе Si-SiO2;
образованию слоя накопления зарядов в полупроводнике под влиянием поверхностных ионов.
Слайд 21Воздействие влаги
на дискретные элементы РЭС
Резисторы – постепенное увеличение или
уменьшение номинального значения вплоть до обрыва или короткого замыкания, увеличение
уровня шумов.
Конденсаторы – увеличение сопротивления в цепи обкладок или обрыв; рост емкости, потерь, утечек; появление коротких замыканий обкладок; уменьшение пробивного напряжения.
Индуктивность – уменьшение добротности вследствие увеличения собственной емкости и потерь в диэлектрике.
Контакты и металлизация – обрыв, короткое замыкание, увеличение паразитных связей.
Слайд 22Законы
проникновения влаги
Взаимодействие воды с материалами проявляется в двух формах:
а)
вода проникает по всем возможным каналам или удерживается на поверхности;
б)
вода оказывается химически связанной с элементами вещества.
Вторая форма взаимодействия воды с материалами способствует более быстрому протеканию коррозии металлов, гидролизу и в отдельных случаях распаду некоторых материалов конструкций РЭС, что приводит к постепенным и внезапным отказам или к снижению эффективности функционирования.
Слайд 23Законы
проникновения влаги
Пути проникновения влаги: макроскопические поры, трещины или капиллярное
проникновение жидкости.
Первый закон Фика описывает процесс диффузии для установившегося процесса:
Г
= -DgradC,
где Г – удельный диффузный поток, равный массе водяных паров, прошедших в 1 с через поверхность равную 1 м2;
С – концентрация водяных паров;
D – коэффициент диффузии водяных паров.
Закон растворимости Генри позволяет связать концентрацию пара и его парциальное давление p:
C = hp,
где h – коэффициент растворимости пара в материале.
Слайд 24Защита РЭС от влаги
Физический смысл защиты от влаги заключается в
стабилизации процессов на поверхности и в объеме материала защищаемого изделия,
т.е. в стабилизации его параметров в заданных пределах при изменении свойств окружающей среды или в период перехода ее из одного равновесного состояния в другое в процессе производства, эксплуатации и хранения в течение заданного периода времени.
Слайд 25Классификация конструкторско-технологических средств защиты от влаги
Средства защиты
Монолитные оболочки
Полые оболочки
Неорганические материалы:
Пассивация
SiO2 и др.
Различные стекла.
Органические материалы:
Пассивация этилированием.
Пропитка.
Заливка.
Обволакивание.
Опресовка.
Неразъемные
Разъемные:
Полимерные и резиновые прокладки.
Металлические прокладки.
Разъемный
паяный шов.
Сочетания материалов:
Металлополимерные.
Металлостеклянные.
Металлокерамические.
Керамические, стеклянные.
Тип соеденения:
Пайка.
Сварка.
Клейка.
Заполнение:
Вакуум.
Инертные газы.
Кремнийоргани-
ческие жидкости.
Слайд 26Степень защиты IP (ГОСТ 14254-96)
Слайд 27Атмосферное давление
создается массой воздуха, лежащей в данном
месте. Оно падает с ростом высоты (табл. 4.3) и зависит
от состояния погоды и других факторов [54, 55]. В табл. 4.4, 4.5
Числовые значения атмосферного давления, принятые за международную стандартную атмосферу, приведены в ГОСТ 4401–81. Степени жесткости в зависимости от значений атмосферного давления представлены в соответствии с ГОСТ 16962–7.
Слайд 28 Международная стандартная атмосфера характеризуется следующим составом, %: азот –
78,03, кислород – 20,99, аргон – 0,94, углекислота – 0,04;
воздух абсолютно сух (относительная влажность равна 0 %; давление на уровне моря составляет 1013 Па при температуре 15 С и плотности 1,225 кг/м3). Принято считать, что состав воздуха одинаков до 15 км. В пределах стандартной тропосферы температура воздуха изменяется линейно с высотой до 11 км с градиентом 0,65 С на 100 м.
Плотность атмосферы характеризуется числом молекул, содержащихся в 1 см3 воздуха на данной высоте над уровнем моря.
С увеличением высоты уменьшается влажность воздуха. Так, на высоте 15 км она не превышает 2–3 %.
Слайд 29 Уменьшение давления окружающей воздушной среды влияет на параметры
РЭС непосредственно и косвенно.
Непосредственное влияние сводится к уменьшению емкости
и допустимого рабочего напряжения конденсаторов с воздушными диэлектриками, увеличению вероятности пробоя между и внутри различных конструктивных элементов РЭС из-за уменьшения электрической прочности воздуха, увеличению нагрузки на оболочке герметизированных электрорадиоэлементов.
Косвенное влияние пониженного давления сводится к ухудшению теплоотвода от конструкции РЭС конвективным путем.
Слайд 30Примеси в воздухе.
Выделяют воздействия пыли, морского тумана (соль) и
промышленных газов.
Пыль (аэрозоль) – мельчайшие частицы органического и неорганического происхождения.
Органическая пыль – споры растений, плесневые грибки, бактерии, мельчайшие остатки насекомых и растений, волокон органических материалов и т. п. В городах 40 % органических аэрозолей – сажа и смолы. Органическая пыль является хорошей питательной средой для развития плесени. С увеличением высоты концентрация органической пыли убывает по экспоненциальному закону.
Неорганическая пыль состоит из частиц кварца, полевого шпата, слюды хлоридов и т. п.
Неорганическая пыль составляет до 75 % всех аэрозолей.
Слайд 31Примеси в воздухе.
Соотношение и состав органических
и неорганических аэрозолей определяется географическим положением, временем года и наличием
промышленных предприятий.
Пыль хорошо поглощает влагу из воздуха, что приводит к увеличению вероятности короткого замыкания в монтаже РЭА или к коррозии металлов. Лакокрасочные покрытия под воздействием пыли и влаги разрушаются значительно быстрее, чем при нормальных условиях функционирования.
Пыль, попадая на коммутационные элементы, уменьшает механическую прочность, приводит к образованию коронного разряда, а также к быстрому износу. Абразивные свойства пыли способствуют непрогнозируемым отказам механизмов РЭС.
Морская пыль и промышленные газы усиливают коррозию металлов, так как содержат хлорные, сернистые и другие химически активные соединения [50].
Слайд 32Солнечная радиация.
спектр волн представляет собой диапазон от 100 до 1
000 000 Å
Энергия распределяется следующим образом: ультрафиолетовая часть – около
9 % энергии солнечного излучения; видимая часть спектра – 41 %; инфракрасные волны – 50 %. Атмосферой и находящимися в ней паром и пылью поглощается около 19 % солнечной энергии; 35 % поглощается космическим пространством; около 46 % солнечной энергии достигает земли в диапазоне от 2900 до 40000 Å [49, 55].
Слайд 33Солнечная радиация.
Ультрафиолетовые волны поглощаются и рассеиваются сильнее, чем инфракрасные.
Ультрафиолетовое излучение
приводит к количественному изменению значительной части материалов органического происхождения, являясь
катализатором реакции окисления полярных диэлектриков, или к частичному химическому разложению полимеров, содержащих хлор (поливинилхлорид и т. п.).
В термореактивных пластмассах, а также в слоистых диэлектриках (гетинакс, текстолит, стеклотекстолит и т. п.) наблюдается изменение органической связки и цвета материала.
Слайд 34Солнечная радиация.
Видимый свет приводит к химическому разложению ряда органических материалов
(пластмасс, красителей и т. п.) и ряду других явлений.
Инфракрасное излучение
приводит к существенному повышению температуры, что влечет более нагруженный режим функционирования РЭС.
Слайд 35Внешние
механические воздействия
В процессе эксплуатации, транспортировки и хранения изделия могут
испытывать механические воздействия, характеризуемые:
диапазоном частот колебаний,
амплитудой,
ускорением,
временем
действия.
Причинами механических воздействий могут быть:
вибрации движущихся частей двигателя,
перегрузки при маневрировании,
стартовые перегрузки,
воздействие окружающей среды (ветер, волны, снежные лавины, землетрясения, обвалы и т. д.),
взрывные воздействия (в том числе, атомные),
небрежность обслуживающего персонала (падение аппаратуры) и т.д.
Слайд 36Виды механических воздействий
Качественно все виды механических воздействий можно разделить на:
вибрации;
удары;
линейные ускорения;
акустические шумы.
Количественно все перегрузки можно охарактеризовать:
спектром гармонических
частот
стационарностью процесса.
Особенностью удара является то, что нагрузка действует небольшое время (неустановившийся процесс) и характеризуется широким спектром частот.
Слайд 37Свойства конструкций
Вибропрочность – свойство конструкции противостоять разрушающему действию вибрации в
заданном диапазоне частот и ускорений и продолжать выполнять свои функции
после окончания воздействия вибрации. Для этого не должно происходить силовых и усталостных разрушений, соударений частей конструкции.
Виброустойчивость – свойство конструкции выполнять функции при воздействии вибрации и ударов в заданных диапазонах частот и ускорений.
Ударостойкость – способность противостоять возникающим при ударах силам и после их многократного воздействия сохранять тактико-технические характеристики в пределах нормы.
Удар – кратковременный процесс воздействия, длительность которого равна двойному времени распространения ударной волны через объект.
Как правило, обеспечение вибростойкости, виброустойчивости и ударостойкости связано с отсутствием резонанса и люфтов.
Слайд 38Методы защиты
Методы защиты от внешних механических воздействий:
виброизоляция аппаратуры с помощью
амортизаторов;
обеспечение механической жесткости и прочности конструкции.
При виброизоляции на пути распространения
волновой энергии механических колебаний располагается дополнительное приспособление, отражающее или поглощающее определенную часть этой энергии. Возникают ограничения по массе, размерам, прочности и т.д.
При воздействии на амортизированный объект вибраций (ударов), спектр частот которых лежит выше частоты собственных колебаний системы, амортизатор работает как линейный фильтр нижних частот.
Слайд 39Амортизация
Амортизация - система упругих опор, на которые устанавливается объект с
целью защиты его от внешних динамических воздействий.
Основное свойство таких
опор (амортизаторов) – колебания несущей конструкции, возникающие в результате действия внешних вибраций и ударов, передаются аппаратуре через упругий элемент.
Демпфирование – поглощение энергии, обусловленное рассеянием энергии в результате трения в материале амортизатора (резина), в сочленениях (сухой демпфер), в среде (воздушный или жидкостный демпфер).
Слайд 40Жесткость конструкции
Жесткость конструкций – отношение силы к деформации, вызванной этой
силой.
Критерий высокой жесткости – обеспечение собственной резонансной частоты конструкции
в три раза большей частоты воздействующих колебаний.
Пример:
Резонансная частота отрезка многожильного провода длиной 10 мм составляет 1000-2000 Гц, а элементов диаметром 0,6...1 мм (масса 0,3...12 г) и общей длиной с учетом проволочных выводов, равной 30 мм – 200-450 Гц, то воздействующая частота не должна превышать 70 Гц.
Слайд 41Классификация амортизаторов
Технические требования подразделяются на группы:
динамических параметров;
климатических условий эксплуатации;
конструктивных параметров.
По
конструктивному признаку амортизаторы подразделяются на:
резинометаллические;
пружинные с воздушным демпфированием;
пружинные с фрикционным
демпфированием;
цельнометаллические со структурным демпфированием.
Слайд 42Амортизаторы резинометаллические
К резинометаллическим амортизаторам относят серии АП, АЧ, АКСС, AM,
АН, АО, АР и др.
Преимуществами амортизаторов являются простота изготовления
и возможность установки под любым углом.
К недостаткам относятся:
сравнительно высокая частота собственных колебаний (11... 33 Гц);
старение резины под воздействием температуры, солнечных лучей, воздействия агрессивных сред (паров топлива, масел, морской воды), длительного приложения статических нагрузок;
недостаточное внутреннее демпфирование (~ 0,05);
ограниченный температурный диапазон (от - 45 до +50...80°С).
Слайд 43Амортизаторы пружинные
с воздушным демпфированием
В амортизаторах серии АД использован воздушный
демпфер, выполненный в виде резинового баллончика с калиброванным отверстием. Трение,
возникающее при проходе воздуха через отверстие, обеспечивает необходимое демпфирование.
Основные параметры:
Минимальный интервал рабочих температур -50... +70°С, максимальный -60...+ 150°С.
Частота собственных колебаний 8-30 Гц.
Относительный коэффициент демпфирования 0,03... 0,25.
Особенностью является работа преимущественно с осевой нагрузкой.
Слайд 44Амортизаторы пружинные
с фрикционным демпфированием
Амортизаторы с фрикционным демпфером (АФД, АПН,
АПНМ, АПНМТ, РПП, ППА) характеризуются:
повышенным коэффициентом демпфирования;
силой сухого
трения в боковом направлении (0,15... 0,25 осевой нагрузки);
температурным диапазоном -60... +150° С;
собственной частотой в диапазоне 10... 20 Гц;
Слайд 45Амортизаторы цельнометаллические
со структурным демпфированием
К цельнометаллическим амортизаторам относятся амортизаторы типа ДК,
АЦП, АРМ, AT.
Слайд 46Вопросы электромагнитной совместимости (ЭМС) РЭС
Слайд 47Сущность обеспечения ЭМС
Электромагнитная совместимость РЭС – способность этих средств функционировать
одновременно в реальных условиях эксплуатации при воздействии непреднамеренных электромагнитных помех
(НЭМП) и не создавать недопустимых электромагнитных помех (ЭМП) другим средствам.
Области рассмотрения вопросов ЭМС:
Радиочастотный ресурс (РЧР)
Изучение условий пользования радиоканалами различными радиослужбами и разработка принципов управления, прогнозирования ресурсов, нормирования его параметров, совершенствование нормативно-технической документации (НТД).
В соответствии с нормами Международного консультативного комитета по радио (МККР) весь нормируемый от ЭМП диапазон частот разбит на полосы:
9 - 535 кГц;
535 - 1605 кГц;
1605 - 4000 кГц;
4 - 29,7 МГц;
29,7 - 100 МГц;
100 - 470 МГц;
470 - 2450 МГц;
2450 - 10500 МГц;
10500 - 40000 МГц;
40000 - 275000 МГц.
Слайд 48Сущность обеспечения ЭМС
Непреднамеренные электромагнитные помехи (НЭМП)
Выявление источников и определение энергетических,
частотных и временных характеристик НЭМП, статистический анализ, моделирование и изучение
влияния среды на их распространение. Изучение влияния НЭМП на работу различных приемников (рецепторов) помех, создание научно-технической документации на допустимые уровни помех и т.п.
Характеристики ЭМС
Технические характеристики любой РЭС можно разделить на группы:
функциональные, например, мощность радиопередатчика и чувствительность приемника;
влияющие на ЭМС. Например, мощность побочного излучения и восприимчивость приёмника на боковом канале.
Уровни ЭМС:
внутриаппаратная (в блоке, узле и т.п.);
внутрисистемная ЭМС (внутри радиоэлектронного комплекса);
межсистемная ЭМС (между различными системами и комплексами).
Слайд 49Сущность обеспечения ЭМС
Электромагнитная обстановка (ЭМО)
Определение реальных условий, в которых работает
или будет работать конкретное изделие при наличии или отсутствии полезного
сигнала на входе в случае действия НЭМП через этот вход или помимо него. В соответствии с тремя уровнями ЭМС определяют аналогично и три вида ЭМО.
Методы и способы обеспечения ЭМС:
Организационные мероприятия относятся в основном к уровню межсистемной ЭМС и заключаются в рациональном выборе частот радиоканалов для различных радиослужб, определяют места размещения средств и т.д.
Технические мероприятия делятся на конструкторско-технологические и схемотехнические. Конструкторско-технологические реализуются в основном на внутрисистемном и внутриаппаратном уровнях обеспечения ЭМС. Требования обеспечения ЭМС должны быть составной частью технического задания (ТЗ) на разработку и в последующем техническими условиями (ТУ) на изделие в производстве и эксплуатации.
Слайд 50Основные понятия ЭМС
Электромагнитная помеха – электромагнитный, электрический или магнитный процесс,
созданный любым источником в пространстве или проводящей среде и влияющий
на операции с полезным сигналом в РЭА.
ЭМП, созданная в пространстве, называется излучаемой помехой, а созданная в проводящей среде – кондуктивной помехой.
НЭМП возникают вследствие случайных процессов, протекающих в источниках помех, и потому они носят вероятностный характер и описываются статистическим аппаратом.
Рецептор – любое техническое устройство, реагирующее на электромагнитный полезный сигнал или на ЭМП.
Электромагнитная обстановка (ЭМО) - совокупность электромагнитных, электрических, магнитных полей, токов и напряжений помех и сигналов в заданной области пространства, которая влияет или может влиять на работу рецептора.
Количественно ЭМО определяется характеристиками ЭМС рецептора.
Слайд 51Основные понятия ЭМС
Радиочастотный ресурс - совокупность возможных для использования радиочастотных
электромагнитных полей для передачи и приема информации или энергии.
Восприимчивость рецептора
- мера реакции на внешнюю ЭМП как при наличии, так и при отсутствии полезного сигнала.
Порог восприимчивости - максимально допустимый уровень НЭМП, при котором рецептор работает с приемлемым качеством.
Помехоустойчивость рецептора - свойство противостоять внешним и внутренним ЭМП за счет выбора структуры полезного сигнала и принципа построения рецептора.
Помехозащищенность рецептора - свойство противостоять внешним и внутренним ЭМП за счет схемных и конструкторских способов, не нарушающих выбранную структуру полезного сигнала и принципа построения рецептора.
Слайд 52Основные понятия ЭМС
Экран – элемент конструкции РЭА в виде металлической
заземленной оболочкой с высокой электрической или магнитной проводимостью, служащий для
ослабления ЭМП в определенной области пространства в широком диапазоне частот.
Экранирование – способ ослабления ЭМП с помощью металлической оболочки (экрана), обладающей высокой электрической или магнитной проводимостью.
Фильтрация – ослабление напряжения и токов помехи с помощью электрической цепи (фильтра), вносящей затухание в заданных пределах и в заданных полосах частот.
Заземление – электрическая цепь, обладающая свойством сохранять минимальный (нулевой) потенциал.
Слайд 53Классификация ЭМП
по классу и типу
Станционные
Индустриальные
Естественные
Излучаемые
Основное и неосновное излучение:
внеполосное;
на гармониках;
на
субгармониках;
комбинационное;
интермодуляционное;
шумовое;
паразитное.
Излучаемые
электромагнитная;
электрическая индукция;
магнитная индукция
Кондуктивные
симметричная;
несимметричная;
провал напряжения;
перенапряжение;
коммутационная;
индуцированная;
помеха отражения
Излучаемые
атмосферная;
космическая;
электростатическая;
электромагнитный импульс
(ЭМИ)
ЭМП
Слайд 54Классификация ЭМП
по виду
По частоте и спектру
НЧ;
ВЧ;
синусоидальная;
модулированная;
импульсная;
шумовая;
импульсно-шумовая.
ЭМП
По времени
непрерывная;
постоянная;
кратковременная;
регулярная;
нерегулярная.
По отношению помехи
к рецептору
узкополосная;
широкополосная;
аддитивная;
мультипликативная;
внешняя;
внутренняя;
когерентная;
некогерентная.
По воздействию
недопустимая;
допустимая;
блокирующая;
перекрестная.
Излучаемые:
от одиночного облучателя;
от нескольких облучателей;
интермодуляционная;
контактная
Слайд 55Помехи. Определения
Станционные – помехи от антенны радиопередающего центра.
Индустриальные – помехи
от электротехнических, электронных и радиоэлектронных бытовых, промышленных, медицинских и научных
устройств и установок и т.п.
Ввиду разнообразия источников помех индустриальные помехи − наиболее распространенный вид, и он занимает широкий диапазон частот (от десятков герц до нескольких гигагерц).
Естественные – помехи, вызванные природными физическими процессами в виде электромагнитного излучения (космические и атмосферные шумы, реликтовое излучение, радиоизлучение Солнца, атмосферики, электростатические поля различных атмосферных образований и летательных аппаратов и т.п.).
Контактные – помехи, возникающие при переизлучении от токопроводящих механических контактов с нелинейной токовой проводимостью при облучении последних достаточно мощным радиопередающим устройством.
Эти помехи характерны для движущихся объектов (корабли, танки, самолеты, автомобили и т.п.), и уровень таких помех возрастает с увеличением скорости движения объекта.
Слайд 56Нормативно-техническая документация по ЭМС
Международные документы в области ЭМС:
“Регламент радиосвязи”;
“Публикации” Международного
специального комитета по радиопомехам (СИСПР).
К международной НТД по ЭМС относятся
требования к характеристикам ЭМС радиоэлектронной и электротехнической аппаратуры летательных аппаратов, разработанные Международной организацией гражданской авиации (ИКАО), членом которой является Россия.
Аналогичная НТД существует на морскую и автомобильную аппаратуру. Основная отечественная НТД по ЭМС - это Государственные стандарты (ГОСТ) и общегосударственные нормы Госкомитета по радиочастотам (ГКРЧ) России.
Слайд 57Нормативно-техническая документация по ЭМС
ГОСТ 11001-80 (СТ СЭВ 502-77). Приборы для
измерения индустриальных радиопомех. Технические требования и методы измерения.
ГОСТ 16842-82 (СТ
СЭВ 784-77). Радиопомехи индустриальные. Методы испытаний источников радиопомех.
ГОСТ 13661-72. Электрические фильтры для подавления радиопомех. Методы измерения вносимого затухания.
ГОСТ 14777-76. Радиопомехи индустриальные. Термины и определения.
ГОСТ 23611-79. Совместимость радиоэлектронных средств электромагнитная. Термины и определения.
ГОСТ 23872-79. Совместимость радиоэлектронных средств электромагнитная. Номенклатура параметров и классификация технических характеристик.
Слайд 58Нормативно-техническая документация по ЭМС
ГОСТ 23450-79. Радиопомехи индустриальные от
промышленных, научных
и медицинских высокочастотных установок. Нормы и методы измерения.
Межведомственные требования “Нормы
летной годности самолетов”. НГЛС-2 “Оборудование самолетов”. Издание МВК НГЛ СССР, 1974 г.
Общесоюзные нормы на уровни побочных излучений радиопередатчиков всех категорий и назначений (гражданских образцов).- М.: Связь, 1972 г.
Общесоюзные нормы допускаемых индустриальных радиопомех (нормы 1-72-9-72).- М.: Связь, 1973 г.
Общесоюзные нормы допускаемых индустриальных радиопомех.
Промышленные, научные, медицинские и бытовые высокочастотные установки. Допускаемые величины и методы испытаний (нормы 5Б-80). - М.:Радио и связь, 1981 г.
Слайд 59Методы обеспечения ЭМС
Экранирование.
Фильтрация помех.
Заземление.
Монтажные соединения.
Элементная база.
Защита от молний (мощный электромагнитный
импульс).
Слайд 60Сущность метода экранирования
Анализируется структура помехонесущего поля в ближней и дальней
зонах распространения;
на основе структуры ЭМП
выбирается тип и материал экрана, определяются требования к конструкции экрана;
анализируется принцип действия экрана на основе теории поля и радиотехнических цепей, рассчитывается эффективность экранирования с учетом конструктивных особенностей экрана;
определяется эффективность экранирования функциональных узлов, в т.ч., микросборок;
определяется эффективность экранирования проводов, витых пар проводов, кабелей всех видов на основе теории емкостных и индуктивных связей;
реализуются практические рекомендации по конструированию экранов, способам их заземления, применения уплотняющих прокладок, методам и материалам соединений и пр.;
реализуются технологические мероприятия, обеспечивающие надежность и стабильность экранирования при длительной эксплуатации и воздействии вредных факторов окружающей среды;
составляются методики контроля качества и надежности экранов при оценке эффективности экранирования.
Слайд 61где – заряд, – напряженность электрического поля,
– скорость перемещения заряда, – индукция магнитного поля.
Взаимодействие электромагнитного
поля с зарядами и токами
Воздействие поля на электрический заряд (сила Лоренца):
Воздействие поля на электрический ток (сила Ампера):
где – вектор тока в проводнике.