Температура. 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.
3 Влияние 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 tg δ 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.
4 Влияние 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.
При 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].
6 Определения 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.
7 Определения (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.
8 Теплопроводность Значения коэффициента теплопроводности для веществ
9 Теплопроводность Значения коэффициента теплопроводности для материалов
10 Конвекция Коэффициент теплоотдачи конвекцией где а – коэффициент температуропроводности, м 2 /с: а = λ/с р ρ ; β – коэффициент термического расширения среды, 1/К; λ – коэффициент теплопроводности; ν - коэффициент кинематической вязкости, м 2 /с; ρ – плотность среды, кг/м 2 ; с р – удельная теплоемкость среды, кДж/кг·К; g – ускорение сил тяжести, м/с 2 ; L – параметр формы тела.
11 Системы 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.
12 Выбор системы охлаждения РЭС Δ t=T imin -T c, q=P/k p S, где S=2(L 1 L 2 +(L 1 +L 2 )L 3 K з ). Δ t,K lg q
13 Интенсивность теплопередачи различных способов охлаждения
14 Влажность. 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.
При 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.
16 Характеристики Абсолютная влажность – объемная концентрация водяных паров в воздухе, г/м 3. Критическая абсолютная влажность ( С кр ) -- 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/С кр = 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.
17 Влияние 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.
18 Воздействие 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.
19 Воздействие 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.
20 Воздействие 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-SiO 2 ; образованию слоя накопления зарядов в полупроводнике под влиянием поверхностных ионов.
21 Воздействие 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.
22 Законы 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.
23 Законы 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 м 2 ; 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.
24 Защита 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.
25 Классификация конструкторско-технологических средств защиты от влаги Средства защиты Монолитные оболочки Полые оболочки Неорганические материалы: Пассивация SiO 2 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.
26 Степень защиты IP ( ГОСТ 14254-96 )
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.
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/м 3 ). 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 см 3 воздуха на данной высоте над уровнем моря. С увеличением высоты уменьшается влажность воздуха. Так, на высоте 15 км она не превышает 2–3 %.
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.
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.
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].
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].
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.
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.
35 Внешние 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.
36 Виды 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.
37 Свойства 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.
38 Методы 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.
39 Амортизация 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).
40 Жесткость 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.
41 Классификация 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.
42 Амортизаторы 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). АП АЧ
43 Амортизаторы 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. АД
44 Амортизаторы 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; АФД
45 Амортизаторы цельнометаллические со структурным демпфированием К цельнометаллическим амортизаторам относятся амортизаторы типа ДК, АЦП, АРМ, AT. ДК АРМ АЦП
Вопросы электромагнитной совместимости (ЭМС) РЭС
47 Сущность 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.
48 Сущность 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).
49 Сущность 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.
50 Основные 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.
51 Основные 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.
52 Основные 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.
53 Классификация 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
54 Классификация 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
55 Помехи. 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.
56 Нормативно-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.
57 Нормативно-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.
58 Нормативно-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.
59 Методы обеспечения ЭМС Экранирование. Фильтрация помех. Заземление. Монтажные соединения. Элементная база. Защита от молний (мощный электромагнитный импульс).
60 Сущность 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.
61 где – 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.
