Исследование, методы и средства испытаний электронных приборов на воздействие влаги Гр. 92-16 эа

2.2. Средства для испытания ЭС и их элементов на воздействие влаги

Для испытания ЭС и их элементов на воздействие влаги используют камеры влажности или комбинированные термовлагокамеры. Камеры должны обеспечивать получение воздуха с определенной температурой, влажностью и скоростью движения. При этом должен воспроизводиться постоянный или циклический режим испытаний.

Камеры тепла и влаги, используемые для проведения испытания на влагоустойчивость, отличаются габаритами размерами, точностью поддержания режима, диапазоном характеристик. Так, камеры, предназначенные для воспроизведения циклического режима испытания, должны обеспечивать циклическое изменение относительной влажности и температуры в пределах заштрихованных областей на рис. 1.1. Камеры же, предназначенные для воспроизведения непрерывного режима, должны поддерживать режим испытания в рабочем объеме в пределах +-3 % нормированного значения влажности 32°С нормированного значения температуры. Учитывая, что незначительные изменения температуры сопровождаются значительными колебаниями относительной влажности, следует применять камеры с точностью регулировки температуры по сухому термометру +0,4 °С, а по влажному — от +0,4 до —0,2°С. Понижение температуры более чем на 0,5 °С при высокой относительной влажности и повышенной температуре может привести к выпадению росы, что является недостатком камеры.
Если на потолке и стенах испытательной камеры образуются капли конденсированной влаги, то они не должны попадать на испытываемые изделия. Для этого над изделиями следует устанавливать двускатный навес из не корродируемого материала, а сами изделия располагать в камере таким образом, чтобы капли конденсированной воды не попадали с одних изделий на другие. Стенки камеры и детали, находящиеся внутри нее, должны быть устойчивы к коррозионному действию влажности, воспроизводимой камерой.
Влажный воздух в замкнутом пространстве можно получить либо испарением с открытой поверхности воды и водных растворов различных химических соединений, либо циркуляцией воздуха через увлажнительное устройство. Первый способ применяют в том случае, если влажность воздуха постоянна в течение продолжительного времени. Хотя он и прост, но требует строгого поддержания постоянной разности температур воздуха и воды, а также заданной точности регулирования температуры в пределах психрометрической разности (Психрометрическая разность - разность показаний сухого и смоченного термометров психрометра, служащего для измерения температуры и влажности воздуха). Второй способ увлажнения имеет в настоящее время более широкое распространение, так как позволяет создавать переменные температуру и влажность воздуха в период испытания. Камера для увлажнения воздуха может обогреваться либо в результате циркуляции нагретого воздуха или воды в системе циркуляции, окружающей камеру, либо электрическим нагревателем, расположенным внутри камеры за тепловым экраном. Равномерное распределение температуры и относительной влажности воздуха в рабочем объеме камеры достигается перемешиванием воздуха с помощью вентилятора. Характеристики термовлагокамер приведены в табл. 1.5.

Таблица 1.5 Характеристики термовлагокамер

Камера КТВ-0,4-155, схема которой представлена на рис. 1.2, а основные характеристики - в табл. 1.5, может работать в ручном и автоматическом режимах. Положительная температура в камере создается в результате теплообмена между воздухом, находящимся в полезном объеме 21, и нагретым воздухом, циркулирующим в пространстве 22 между ее стенками. Для принудительной циркуляции воздуха служит вентилятор 10, а для лучшего теплообмена и выравнивания температуры путем перемешивания воздуха в полезном объеме камеры вентилятор 4. Температура воздуха регулируется электронным мостом 20, датчиками температуры, в качестве которых применяют платиновые термометры сопротивления 6 и 25, установленные соответственно вблизи нагревателя 7 и в противоположном углу камеры. Регулирование производится по среднему значению температур в этих точках.

Рис 1.2. Внешний вид и схема камеры тепла и влаги КВТ-0,4-155: 1- сухой термометр; 2 - мокрый термометр; 3 - чехол; 4,10 -вентиляторы; 5,6,18,25 - платиновые термометры сопротивления; 7,15 - нагреватели; 8 - змеевик; 9 - заслонка; 11,12,19 – соленоидные вентили; 13,14 -датчики уровня воды, 16 - паровой увлажнитель; 17,20,27,28 - электронные мосты; 21 - полезный объём камеры; 22 - пространство для циркуляции воздуха; 23 – пароотвод; 24 - стакан подпитки; 26 - емкость с дистиллированной водой.


Воздух, циркулирующий между стенками камеры, нагревается нагревателем 7. Для охлаждения воздуха (при превышении заданной температуры) служат заслонка 9 и змеевик 8, через который при открывании соленоидного вентиля 1 пропускается вода. Подача напряжения на нагреватель, соленоидный вентиль и электромагнит, управляющий заслонкой, осуществляется электронным мостом 20 через исполнительные реле и контакторы. Контроль и непрерывная запись температуры в камере выполняются электронным мостом 28, датчиком температуры для которого служит платиновый термометр сопротивления 5. По его показаниям включаются световая и звуковая сигнализации при превышении заданной температуры, на пример в случае неисправности системы управления нагревателями или охлаждением, Для создания необходимой относительной влажности используются паровой увлажнитель 16, представляющий собой бак с водой, подогреваемой нагревателем 15. Уровень воды в увлажнителе регулируется соленоидным вентилем 12, управляемым датчиком нижнего 13 и верхнего 14 уровней, а температура воды — электронным мостом 17 с помощью термометра сопротивления 18. Относительная влажность регулируется электронным мостом 27, в плечи которого включены датчики термометры сопротивления: «сухой» 1 и «мокрый? 2. На термометр 2 надет чехол 3 из батиста, который смачивается дистиллированной водой, для чего его нижний конец опущен в стаканчик подпитки 24, соединенный трубкой с резервуаром 26, содержащим воду. Батист должен быть всегда чистым, мягким и влажным.
Камера может работать в режимах тепла и повышенной относительной влажность. В режиме повышенной относительной влажности на электронном мосте 27 устанавливают стрелку задатчика на требуемую относительную влажность, а стрелку задатчика электронного моста 17-на отметку 100...110 °С. Когда камера выйдет на заданный режим температуры, включают переключатель «подача пара». Из увлажнителя 16 пар поступает в камеру по трубопроводу 23 через соленоидный вентиль 19, управляемый электронным мостом 27. В результате камера выходит на требуемый режим относительной влажности.
При работе камеры в режиме тепла зажимом пережимают трубку, соединяющую резервуар с водой 26 и стаканчик подпитку 24. Затем удаляют воду из стаканчика, с «мокрого» термометра снимают чехол. Задатчик температуры электронного моста 20 устанавливают на требуемую температуру. Левую стрелку задатчика электронного моста 28 устанавливают на ту отметку температуры, которая на 0,5.2 °C выше заданной, а правую — на предельно допустимую. После этого камеру включают нова выходит на заданный режим тепла.
Для Измерения электрических параметров испытываемых ЭС в камере предусмотрены вводы, рассчитанные на напряжение до 5000 В. Кроме того, для подачи напряжений питания в камере имеются отверстия диаметром 80 мм, через которые пропускают кабель от измерительной аппаратуры. Предварительно на кабели надевают пробки из теплоизолирующего материала с малым влагопоглощением (пенопласт, фторопласт), которые затем плотно вставляют в отверстия камеры. Щели между кабелями и пробками и между пробками отверстием в камере заливают герметикой,
Для измерения влажности воздуха и газов используют гигрометры. Наибольшее распространение получили психрометры. Принцип их действия основан на зависимости влажности воздуха от психрометрической разности. Психрометры применяют для измерения влажности в широком диапазоне температур (10...200°C). Они позволяют проводить градуировку не по влажности, а по температуре, что повышает точность измерений.
Испытательная камера, как правило, состоит из рабочего отсека, в котором размещают испытываемые изделия, осушительно-увлажнительного устройства, вентиляторов, измерителя влажности, вспомогательных устройств и электрооборудования. Для получения в камере заданного режима необходимо достаточно точно регулировать влаго- и теплосодержание воздуха, поскольку незначительные изменения температуры сопровождаются значительными ко­лебаниями относительной влажности около точки росы. Для поддержания от­носительной влажности 95±3 % в диапазоне температур 40-70 ^оС требуется точность регулирования по сухому термометру ±0,3^оС, а по мокрому до ±0,2^оС.

Рис.1.3. Способы увлажнения воздуха.

Для обеспечения требуемой влажности воздуха в испытательных камерах применяется ряд способов (рисунок 1.3). Наиболее простым является открытый способ (рисунок 1.3. а), воспроизводящий природные условия увлажнения. Его недостатком является трудность поддержания необходимого режима. Характерной особенностью закрытых способов увлажнения является рециркуляция воздуха из рабочего объема камеры через увлажнительное устройство. В увлажнителе воздух либо продувается через слой подогретой воды (рисунок 1.3. б), либо смешивается с распыленной водой (рисунки 1.3, 1.2). Иногда для имитации быстрых суточных изменений температуры и влажности воздуха в испытательный объем вводится водяной пар.

Управление, сигнализация и контроль режима испытания выполняются вручную или автоматически. Автоматическое поддержание режима работы тепловлагокамеры основано на совместном действии датчиков температуры и влажности с программными устройствами и исполнительными механизмами

Рис 1.4 Внешний вид камеры тепла и влаги КВТ-0,4-155

Для измерения влажности воздуха в испытательных камерах применяют гигрометры, в которых используется психрометрический или сорбционный метод измерения влажности. Психрометрический метод основан на принципе сравнения температуры воздуха и температуры тела, с поверхности которого происходит испарение воды. Сорбционный метод основан на использовании гигроскопических тел, свойства которых изменяются в зависимости от количества поглощенной влаги. В зависимости от свойства материала, использованного для измерения, различают деформационные, весовые, цветовые и другие сорбционные гигрометры.

В системах автоматического регулирования температуры и влажности в качестве датчиков наиболее часто используются ртутные контактные термометры, терморезисторы, термопары и деформационные гигрометры. Внешний вид и схема камеры тепла и влаги КВТ-0,4-155 приведены на рисунке 1.4 и 1.2 соответственно.