СТЕНД ТЕПЛОВАКУУМНЫХ ИСПЫТАНИЙ

Полезная модель относится к испытательной технике, в частности к термовакуумным испытаниям радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов для диагностирования ее тепловых режимов в условиях эксплуатации, имитирующих реальные.
Существуют аналоги стенда тепловакуумных испытаний.
Стенд для тепловакуумных испытаний космических аппаратов (патент на изобретение №2302983, РФ). Изобретение относится к области испытательной техники, в частности к тепловакуумным испытаниям космических аппаратов (КА) в условиях, приближенных к эксплуатации КА в открытом космическом пространстве, а также может найти применение в тех областях техники, где предъявляются повышенные требования к вопросам теоретических и экспериментальных исследований излучательных, поглощательных и отражательных характеристик покрытий различных изделий.
3
-7
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является стенд для тепловых испытаний космических объектов, разработанный Институтом вычислительного моделирования Сибирского отделения РАН (http://icm.krasn.ru/rprojects.php?id=74&scid=80) и реализующий способ климатических испытаний радиоэлектронной аппаратуры под электрической нагрузкой в вакуумной среде путем циклического изменения температуры в камере. Стенд тепловакуумных испытаний предназначен для исследования тепловых режимов узлов, блоков и радиоэлектронного оборудования космических аппаратов негерметичного исполнения. Вакуумная камера объемом 1,5 м (диаметр камеры - 1,0 м, длина - 2,0 м) имеет вакуумную систему безмасляной откачки с помощью магниторазрядных насосов НОРД-250 и турбомолекулярного насоса ТМН-500, обеспечивающую предельный вакуум около 10 мм. рт. ст. Камера снабжена имитатором Солнца, который облучает объекты с плотностью и спектральным составом излучения, близким к солнечному, и азотным экраном, моделирующим излучение энергии из космоса. Камера имеет иллюминаторы для наблюдения (в том числе в ИК диапазоне вплоть до значения 10 мкм) и гермовводы для подачи электропитания и съема информации. Стенд оснащен тепловизионной измерительной системой с цифровой обработкой изображения и автоматизированной системой сбора и обработки информации на базе персонального компьютера.
Этот стенд принят за аналог, наиболее близкий к полезной модели (прототип).
Недостатком данного прототипа является невозможность проверки тепловых режимов каждого электрорадиоизделия, установленного на поверхности печатной платы радиоэлектронного блока, отсутствие поворотного устройства, невозможность обеспечения термостабилизации основания радиоэлектронного блока и создания тем самым близких к реальным, условий функционирования аппаратуры, установленной на термостабилизированную установочную поверхность, отсутствие необходимого программно-методического обеспечения для проведения динамического контроля температуры электрорадиоизделий (ЭРИ) во всех возможных режимах функционирования радиоэлектронной аппаратуры.
Цель полезной модели - диагностирование тепловых режимов бортовой радиоэлектронной аппаратуры в условиях эксплуатации имитирующих реальные.
Указанная цель достигается за счет стенда тепловакуумных испытаний, оснащенного системой имитации тепловых воздействий на радиоэлектронную аппаратуру в условиях открытого космоса и системой теплового диагностирования радиоэлектронной аппаратуры с использованием интегрированных программных средств для сбора и обработки информации на базе персонального компьютера. При этом температура поверхности блока измеряется с помощью термодатчиков, расположенных вблизи контрольных точек.
Устройство поясняется фиг.1, где представлена структурная схема стенда тепловакуумных испытаний.
В состав стенда тепловакуумных испытаний, входят следующие компоненты:
1 - вакуумная камера;
2 - термопары;
3 - имитатор тепловой;
4 - комплект соединительных кабелей;
5 - термоплата;
6 - коробка разъемная;
7 - источник питания;
8 - адаптер (блок питания);
9 - ИК-иллюминатор;
10 - тепловизор;
11 - оптическая платформа;
12 - рабочее место испытателя;
13 - блок измерения температур;
Стенд тепловакуумных испытаний, оснащенный системой имитации тепловых воздействий 3 на радиоэлектронную аппаратуру 5 в условиях открытого космоса, созданного посредством вакуумной камеры 1 и системой теплового диагностирования 10 радиоэлектронной аппаратуры 5 с использованием интегрированных программных средств для сбора и обработки информации на базе персонального компьютера 12. При этом, температура поверхности блока измеряется с помощью термодатчиков, расположенных вблизи контрольных точек 2.
Синхронное использование способа измерения тепловых полей позволяет реализовать технологию диагностирования тепловых режимов радиоэлектронной аппаратуры при ее наземной экспериментальной отработке и приемо-сдаточных испытаниях, при этом обеспечивается сокращение временных и энергетических затрат и повышение информативности и достоверности результатов термовакуумных испытаний электронной аппаратуры.
Способ измерения тепловых полей электрорадиоизделий, включающий использование интегрированных программных средств и стенда тепловакуумных испытаний, оснащенного системой имитации тепловых воздействий на радиоэлектронную аппаратуру в условиях открытого космоса и системой теплового диагностирования радиоэлектронной аппаратуры. При этом измерение температуры всей поверхности панели или блока радиоэлектронной аппаратуры с установленными электронными компонентами осуществляют тепловизионной измерительной системой через иллюминатор, обладающий высокой степенью пропускания излучения в инфракрасном диапазоне, с записью информации в цифровом виде. Температуру поверхности блока измеряют с помощью термодатчиков вблизи контрольных точек.
Суть полезной модели.
2
Испытуемая радиоэлектронная аппаратура (РЭА) (узел или прибор) устанавливается на термостабилизированной платформе в вакуумной камере испытательного стенда, в которой обеспечивается высокая степень достоверности имитации тепловакуумных воздействий на РЭА при ее функционировании. Температура платформы задается и поддерживается постоянной в широких пределах. Измерение температуры поверхности панели осуществляется тепловизионной измерительной системой через инфракрасный иллюминатор из BaF с записью информации на компьютере. Одновременно температура поверхности блока измеряется с помощью термодатчиков, расположенных вблизи контрольных точек.
Методологическая реализация изобретения: в общем случае тепловизор регистрирует тепловой поток с поверхности радиоэлектронной платы в виде:
РЭА
W=тε(x,y)W,
где τ - коэффициент пропускания иллюминатора;
ε(x,y) - поле коэффициентов излучения поверхности блока;
РЭА
W - мощность теплового потока с поверхности РЭА, Вт.
При сравнении температуры, измеренной тепловизором, и температуры, измеренной термодатчиками, вычисляется ε(x,y), а по известному ε(x,y), полученному из термоизображения тепловизора, вычисляется реальная температура. В процессе испытаний проводится контроль тепловых полей внешних поверхностей РЭА, а также контроль температуры в локальных точках, недоступных для тепло-визионного контроля. Интегрированные программные средства испытательного стенда позволяют проводить сравнение измеренных тепловых полей РЭА с результатами тепловых расчетов. Испытания проводят последовательно по двум уровням: “узел” и “прибор”. На уровне “узел” определяются тепловые режимы ЭРИ в диапазоне рабочих температур посадочного места узла, уточняются параметры математической модели узла, выявляются недостатки компоновки, выявляются дефекты сборки и монтажа, формируется “тепловой паспорт” узла. На уровне “прибор” проводят контроль тепловых полей наружных поверхностей прибора, измерения температуры в контрольных точках внутри прибора, уточняется тепловая модель прибора, проводится расчет тепловых полей узлов с учетом граничных условий установки их в приборе, формируется «тепловой паспорт» прибора.
На этапе приемо-сдаточных испытаний штатных узлов проводится сравнение термограмм узлов с термограммами “тепловых паспортов” и отбраковка дефектных узлов, а также проводится сравнение термограмм поверхностей прибора с термограммами “теплового паспорта” и таким образом контролируется качество сборки прибора.
Технический результат заключается в расширении технологических возможностей, повышении точности диагностирования тепловых режимов ЭРИ, блоков радиоэлектронной аппаратуры и радиоэлектронной аппаратуры, обеспечении контроля тепловых режимов каждого ЭРИ, установленного на поверхности блока.
Система контроля температуры блока и ЭРИ в составе блока предназначена для диагностирования тепловых режимов электронного оборудования космических аппаратов негерметичного исполнения при проверке функционирования в условиях вакуума, а также для расчета теплофизических характеристик и формирования базы данных ЭРИ. Тепловизионное измерительное оборудование, входящее в состав системы контроля температур, позволяет осуществлять получение, предварительную обработку, оперативный контроль, накопление, окончательную обработку и документальное представление информации о пространственном распределении теплового излучения поверхности РЭА в инфракрасной области.
Сравнительный анализ заявляемого решения с другими техническими решениями в данной области техники не позволил выявить признаки, сходные с совокупностью признаков заявляемого технического решения.