 |
Оформление лицевых панелей
|
|
|
|
Компоновку лицевой панели следует начинать с анализа работы оператора с прибором. Для этого графически изображают все элементы панели и устанавливают взаимосвязь между ними и оператором.
Рабочие операции необходимо распределить между правой и левой рукой оператора. Для правой руки выделить органы управления, связанные с наиболее ответственными и точными операциями. Количество и траектории рабочих движений должны быть сокращены до минимума.
При размещении внешних установочных изделий следует выполнять общее правило: органы индикации располагают вверху, органы управления – в средней части и органы подключения – внизу лицевой панели.
Наружные размеры конструкций, а также расстояния между установочными изделиями приборов (кнопками, тумблерами, ручками настройки) должны обеспечивать удобство осуществления переключений и настройки.
Защита конструкций РЭС
От дестабилизирующих факторов
Классификация дестабилизирующих факторов
РЭС эксплуатируются в помещениях, на открытом воздухе, на различных подвижных объектах и т.д. При эксплуатации они подвергаются воздействием внешних и внутренних дестабилизирующих факторов (рис 6.1).
Рис.6.1. РЭС при воздействии внешних и внутренних
дестабилизирующих факторов:
Аф – функционально обусловленное входное воздействие (входной сигнал); Ад – внешнее дестабилизирующее воздействие; Вф – функционально обусловленный выходной сигнал; Вп – паразитное выходное воздействие (температура, шум и т.д.); Свн – паразитное внутреннее воздействие РЭС
на его же элементы
Классификация дестабилизирующих факторов, воздействующих на аппаратуру при различных условиях эксплуатации и на различных объектах, представлена на рис 6.2.
|
|
|
Рис. 6.2. Классификация дестабилизирующих факторов
Механические воздействия
Наиболее употребительной является следующая классификация механических воздействий:
- вибрации;
- удары;
- линейные нагрузки;
- акустические шумы;
- комплексные воздействия.
Вибрации в свою очередь могут быть гармоническими, негармоническими, периодическими, случайными (рис. 6.3).
 
| 
|
Рис. 6.3. Разновидности вибраций
Ударные нагрузки на аппаратуру могут воздействовать не только при ее эксплуатации на подвижных объектах, но и при транспортировании, при погрузочно-разгрузочных работах.
Линейные нагрузки возникают при разгоне и торможении транспортных средств, изменении направления движения.
Акустические шумы возникают при работе мощных двигателей (особенно реактивных), а также из-за возникающих аэродинамических эффектов при движении самолетов или ракет в достаточно плотных слоях атмосферы.
Комплексные воздействия - это комбинация из первых четырех вышеназванных. Это, например, может быть одновременное воздействие на аппаратуру вибраций и ударов, вибраций и линейных нагрузок и т.д. Подобные воздействия наиболее часто встречаются в реальных условиях эксплуатации, но их и наиболее трудно воспроизводить в лабораторных условиях при испытаниях аппаратуры.
6.2.1. Параметры гармонических вибраций
Гармонические вибрации редко встречаются на подвижных объектах в чистом виде, однако их широко используют при анализе отклика конструкции на механическое воздействие, при проведении испытаний аппаратуры и, кроме того, любой сложный периодический колебательный процесс можно представить в виде суммы более простых – гармонических. Гармонические вибрации характеризуются амплитудой, периодом колебаний или частотой.
|
|
|
Кроме того, для характеристики гармонического вибрационного процесса используются понятия виброскорости и виброускорения. Если гармоническая вибрация описывается выражением.
,
где y – смещение колеблющегося объекта;
А – амплитуда вибрации;
t – текущее время;
f - 
– частота,
то виброскорость можно определить как первую производную по времени от вибросмещения y:
.
Амплитуда виброскорости
.
Виброускорение определяется как первая производная от виброскорости или вторая производная от вибросмещения:
.
Амплитуда виброускорения:
В технической литературе и в инженерной практике величину виброускорения часто выражают в единицах ускорения свободного падения – 
.
Для перехода от одной единицы измерения величины ускорения к другой
можно воспользоваться формулой:
Задача
Конструктивный элемент РЭС колеблется с амплитудой 0,1 мм на частоте 50 Гц. Определить величину воздействующего на него виброускорения.
Решение
Периодические вибрации в виде искаженной синусоиды или другой сложной формы наиболее часто встречаются на реальных подвижных объектах, где могут эксплуатироваться РЭС. Подобные периодические процессы при анализе представляют в виде ряда Фурье:
где 
– коэффициенты ряда Фурье;
п – номер гармонической составляющей.
Амплитуда любой гармоники с номером п определяется из выражения
Графическая интерпретация преобразования Фурье представлена на рис. 6.4.
аб в
Рис.6.4. Представление периодического процесса сложной формы:
а –;б – во временной области; в – в частотной области
Некоторые современные вычислительные комплексы в библиотеке стандартных программ имеют программу, с помощью которой можно осуществить преобразование периодического процесса сложной формы в ряд Фурье.
Исходные данные для расчета на ЭВМ по такой программе (
) представлены на рис. 6.5.
Рис. 6.5. Подготовка данных для анализа сложного
периодического процесса на ЭВМ
Если внешнее воздействие синусоидально, а рассматриваемая линейная система устойчива, то по истечении некоторого промежутка времени свободные колебания системы затухают и остаются только вынужденные колебания, параметры которых вычислить несложно. Однако, если внешняя сила является случайной, то свободные колебания постоянно возобновляются и движение системы является сложной смесью свободных и вынужденных колебаний. Именно такие колебания блоков и элементов РЭС имеют место на подвижных объектах, двигательные установки которых или условия движения создают случайные механические воздействия на борту.
|
|
|
Случайная вибрация в отличие от детерминированной не может быть описана точными математическими соотношениями. Для ее характеристики можно использовать математическое ожидание и дисперсию случайной величины. Однако вибрационные процессы могут иметь одинаковые математическое ожидание и дисперсию, но различный характер изменения по оси времени (различная растянутость вдоль временной оси). Поэтому целесообразнее случайную вибрацию характеризовать с помощью метода частотного анализа, а не временного. Для этой цели используются такие характеристики, как спектральная плотность мощности колебательного процесса и корреляционная функция, которые взаимосвязаны между собой соотношением Хинчина–Винера.
Для стационарных случайных функций, математические ожидания которых сохраняют одно и то же постоянное значение при всех значениях аргумента 
и корреляционные функции которых зависят только от разности аргументов 
, спектральная функция
Корреляционная функция
Функцию частоты 
называют спектральной плотностью мощности случайной функции 
, так как при 
Поскольку 
есть мощность стационарной случайной функции 
, то 
отражает распределение этой мощности по частотам (рис. 6.6).
Риc.6.6. Спектральные плотности:
а – гармонический процесс; б – гармонический процесс плюс случайный;
в – узкополосный случайный процесс; г – широкополосный случайный процесс
6.2.2. Воспроизведение механических воздействий на испытательных стендах
Соответствующими стандартами предусмотрены различные виды испытаний РЭС на механические воздействия. Определены и степени жесткости испытаний, количество которых различно для разных видов. Так, например, для вибраций установлено 14 степеней жесткости, для ударов – 4 и т.д.
|
|
|
Для воспроизведения вибраций используются механические, электродинамические, гидравлические, пьезоэлектрические и другие разновидности вибростендов. Наибольшее распространение при испытаниях РЭС получили электродинамические и механические вибростенды (рис. 6.7).
а б
Рис. 6.7. Конструкции механического (а)
и электродинамического (б) вибростендов:
1 – рабочий стол; 2 – подвижная катушка сигнала возбуждения;
3 – катушка подмагничивания
Ударные испытательные установки могут быть механические (со свободным падением рабочего стола и маятниковые копры), электродинамические и др.
Конструктивное исполнение и принципы действия наиболее употребительных механических установок представлены на рис. 6.8.
а б
Рис. 6.8. Ударные испытательные установки:
а – со свободным падением рабочего стола; б – кулачкового типа
для воспроизведения многократных ударных процессов;
1 – рабочие столы вибростендов; 2 – прокладка
Линейные нагрузки воспроизводят на центрифугах (вращающихся дисках), создающих в горизонтальной плоскости радиально-направленные ускорения (рис. 6.9).
Рис. 6.9. Диск центрифуги
Величина возникающего ускорения на расстоянии R от центра вращающегося диска определяется выражением
где V – линейная скорость движения объекта испытаний по окружности.
Акустические шумы воспроизводят в специально оборудованных помещениях либо в реверберационных камерах (рис. 6.10).
Рис. 6.10. Реверберационная камера
Отсутствие параллельных стенок в подобных камерах позволяет получить в объеме равномерное акустическое поле (исключается появление стоячих волн).
Источниками акустического шума в испытательных установках могут служить:
динамические сирены;
статические сирены;
мощные электродинамические громкоговорители.
Уровни звуковых давлений акустического шума или тона меняющейся частоты могут достигать при испытаниях РЭС 160...170 дБ. Уровень звукового давления определяется из выражения
где Р – звуковое давление шума или тона, Па;
Па – звуковое давление порога слышимости.
При производстве РЭС возможны следующие виды испытаний:
обнаружение резонансных частот;
виброустойчивость;
вибропрочность;
ударная прочность;
воздействие одиночных ударов;
воздействие линейных (центробежных) нагрузок;
воздействие акустических шумов.
Испытаниям на обнаружение резонансных частот подвергаются новые разработки конструкций РЭС. Дальнейшие испытания РЭС определяются условиями эксплуатации, и на воздействие наиболее типичных видов нагрузок аппаратура должна быть испытана. Определяющим условием, позволяющим выбрать наиболее рациональный метод испытаний, является информация о значениях резонансных частот изделий, полученных расчетным или экспериментальным путем. Например, если собственная частота печатной платы превышает верхнюю частоту диапазона воздействующих вибраций более чем в 1,5 раза, то применяется метод испытаний на одной фиксированной частоте. Если резонансные частоты не установлены, то применяется метод качающейся частоты. Если объект имеет не менее четырех собственных частот в заданном диапазоне, используется метод случайной вибрации.
|
|
|
Особенности проведения испытаний на механические воздействия этими замечаниями не ограничиваются. Заинтересованному читателю следует обратиться к литературным источникам по вопросам испытаний РЭС и испытательного оборудования.
Типичная структурная схема измерительного тракта для определения параметров механических воздействий представлена на рис. 6.11.
Рис. 6.11Структурная схема измерительного тракта:
ИП – измерительный преобразователь; У – согласующий усилитель;
|
|
|
