测试防滑刹车控制装置高温计算模型数据的方法与流程

本发明涉及民用运输类飞机电子产品的高温故障诊断领域，具体是一种在高温条件下实测防滑刹车控制装置高温响应的方法，高温响应数据用于修正高温模型。
背景技术：
：防滑刹车控制装置是飞机刹车系统中的电子产品，由飞机提供工作电源，接收机轮速度传感器感受的机轮转速变化电信号，根据该电信号进行着陆防滑刹车过程中的刹车压力控制。该防滑刹车控制装置能够完成正常着落防滑刹车控制，起飞线刹车控制，车轮间保护控制，接地保护控制，起落架收上后的机轮止转刹车等控制功能。防滑刹车控制装置在高温条件下长期工作，就会发生高温引起的故障。采用计算机技术替代实物产品的高温试验，可以有效诊断电子产品的故障。为了减小计算误差，需对计算模型进行修正，。采用计算机技术建立防滑刹车控制装置的高温计算模型，需采用测试数据对计算模型进行修正，使高温模型的计算误差在规定范围内。国外现状：国外采用下列技术修正电子产品的高温模型：1、第一部分内容是采用整机热响应的方法进行热测量，在常温条件下给被测电子产品通电，在电子产品的温度不再变化后，用温度传感器采集PCB板与壳体接触处的温度和壳体外表面的温度，作为修正计算模型的依据；2、第二部分内容是PBC板热分布测试：将电子产品的PBC板取出，用单色胶涂于PBC被测表面，在发热器件上布置测试点，在常温条件下给被测电子产品通电，待自身产生的热量平衡后，用温度示踪器进行热分布测试，最终得到PBC上各元器件的温度数据，作为修正计算模型的依据；3、采用MIL-HDBK-217F，MIL-STD-810F标准进行低温故障分析。国外采用上述技术存在下列不足：1、在产品通电和常温条件下，实测壳体的温度、实测PCB板与壳体接触处的温度、实测壳体外表面的温度修正高温计算模型，和电子产品在高温条件下的工作温度有不相符之处，因为忽略了环境温度对电子产品的温升作用，忽略了电子产品工作温升，因此修正后的误差大；；2、MIL-STD-810F并没有说明在常温和通电条件下测试电子产品的温度，以此推算高温对电子产品寿命的影响，依据不足，因此用常温实测数据修正电子产品的高温模型没有充足的依据；3、MIL-HDBK-217F《电子设备可靠性预计手册》对电子产品的故障率统计为基本故障率，未对高温、低温、振动故障率和使用中的故障率进行区分。国内现状：国内采用下列技术测试电子产品的温度，并根据测试数据修正高温计算模型：1、采用GJB299C《电子产品可靠性预计手册》预计电子产品的故障率，但标准中电子产品的故障率统计为基本故障率，未区分高温、低温、振动故障率；2、按照GJB150A.3《高温试验》、HB5830.8《高温》进行高温验证；3、电子产品的热响应测试：在常温下对电子产品通电，分别施加电子产品的最大功耗和常用功耗，等待热平衡后，采集各PBC板与机箱接触点处以及箱体外表面中心的温度数据；4、PBC板热分布测试：用单一哑光漆涂于PBC板被测表面，在发热器件上布置测试点，在常温条件下分别施加最大功耗和常用功能，待温度不再变化后用温度传感器进行热分布测试，最终得到PBC上各元器件的温度数据；5、在ZL201110310885.1的发明创造中，提出了一种确定飞机防滑刹车控制盒高温工作应力极限的方法。该方法采用25℃/min～60℃/min的升温速率，升温步长为1℃～5℃，在每步长上保持时间5min，在每步长上性能测试时间为5min的技术方案，在步进升温的过程中测试防滑刹车控制盒性能发生不合格的温度数据，首次出现温度不合格的数据就是温度工作应力极限，达到确定工作应力极限的目的。该发明的温度是试验箱内部的环境温度，没有测试防滑刹车控制盒及其元器件的温度响应，该发明不解决高功耗元器件温度响应的问题，其技术方案和本发明无关。6、在ZL201310169039.1的发明创造中，提出了一种测试防滑刹车控制盒高温破坏极限的方法。该方法采用5℃/min～25℃/min的升温速率，升温步长为5℃，在每步长上保持时间为60min，在每步长上性能测试时间为10min的技术方案，在步进升温的过程中测试防滑刹车控制盒性能发生不合格的温度数据，测试防滑刹车控制盒丧失功能的温度数据，防滑刹车控制盒丧失功能的温度数据就是温度破坏应力极限，达到确定破坏应力极限的目的。举例而言，该发明的温度保持时间是试验箱内部环境温度到达70℃和全部元器件达到70±2℃的时间差是60min。在发热元器件上粘贴热电偶，该防滑刹车控制盒的最大电流是0mA～20mA，电压为28V，最大功率为0.56瓦，由于自身发热升温作用，在5℃/min～25℃/min升温速率条件下可以实现在60min温度保持时间内将所有元器件的温度控制在±2℃的范围内，并将60min作为后续的高温步进试验中的温度稳定时间。首先，该发明虽然在发热元器件上粘贴了热电偶，但未进行高温响应的全过程测试；其次，该防滑刹车控制盒的最大发热功率为0.56瓦，发热增加的温升很小；第三，该发明的技术方案解决了防滑刹车控制盒的高温破坏极限问题，是步进高温和防滑刹车控制盒逐步丧失功能的关系，这项技术和元器件温度随时间的响应问题无关，该发明的技术方案和本发明无关。本发明的技术方案是测试防滑刹车控制装置的高温响应并用于修正高温计算模型。国内采用上述技术存在下列不足：1、电子产品的功耗不是确定高温故障的唯一因素，在常温条件下测试电子产品的温度，忽略了环境高温对电子产品的温升作用，出现误判；2、GJB150未允许在常温和通电条件测试电子产品的温度，以此推算高温对电子产品的影响，温度升高对电子产品的寿命影响目前没有任何标准进行定量说明，因此用常温实测数据修正电子产品的高温模型没有充足的依据；3、发明201110310885.1测试得到了防滑刹车控制盒的高温工作应力极限，发明201310169039.1测试得到了防滑刹车控制装置的低温破坏极限，这二项发明均未进行高温响应的测试。技术实现要素：为弥补现有技术中未进行温度响应测试的不足，为修正高温计算模型的高温响应数据提供依据，本发明提出了一种测试防滑刹车控制装置高温计算模型数据的方法。本发明的具体过程是：步骤1，确定该防滑刹车控制装置高温测试的温度范围第一步，确定防滑刹车控制装置高温测试温度范围的最高温度第二步，确定该防滑刹车控制装置高温测试的最低温度所确定的高温测试温度范围是40℃～75℃。在温度测试范围内，确定高温测试的步长为5℃。步骤2，选择测试设备和温度传感器所述测试设备包括高温试验箱、温湿度巡检仪，所述传感器为热电偶。选择测试设备和传感器时：Ⅰ高温试验箱要求：温度范围30℃～125℃，升温速率：5℃/min～15℃/min任选，高温试验箱容积0.5m3～1m3任选，试验箱门上要有观察窗，侧面要有φ70mm～φ100mm的导线孔，便于将温度传感器信号线、电缆从防滑刹车控制装置上引到实验室的温湿度巡检仪和电源、计数器上。Ⅱ温度传感器要求：选择T型热电偶，测温范围：10℃～180℃，I级精度，该防滑刹车控制装置上有两块电路板，一块为控制板、另一块为记录板。在12个高功耗元器件上分别粘贴一个T型热电偶；除防滑刹车控制装置壳体的安装底面外，其余5个外表面各贴1个T型热电偶。Ⅲ温湿度巡检仪要求：选用美国吉时利温湿度巡检仪，用于将T型热电偶测试的电压信号通过处理为温度响应数据，并在计算机上现示各个元器件的温度-时间曲线。所述高功耗元器件是功耗大于0.05瓦的元器件，12个高功耗元器件分别是：信号处理器、存储器、四路八位D/A转换器、三极管、陶瓷电容、可编程逻辑电路、微控制器芯片、16位定点信号处理器、存储器、集成器件、可编程逻辑电路和总线收发器。步骤3，准备测试设备和防滑刹车控制装置Ⅰ将1套防滑刹车控制装置放在高温试验箱中，将各T型热电偶分别贴在所述12个高功耗元器件上；在除防滑刹车控制装置壳体的安装底面以外的其余5个外表面各贴1个T型热电偶，Ⅱ将各T型热电偶从高温箱的导线孔中引出，与温湿度巡检仪相连；将防滑刹车控制装置的电缆从高温箱的导线孔中引出，与电源、计数器相连。Ⅲ关闭高温箱门，开始升温；同时给防滑刹车控制装置提供20mA电流，通过计数器使防滑刹车控制装置模拟着落过程中的刹车/松刹车工作。步骤4，测试为了得到连续的低温响应数据和温度时间曲线，不对元器件表面实施温度控制；在测试不同温度条件下防滑刹车控制装置的温度时，测试温度从40℃～75℃，依次测量各温度点下防滑刹车控制装置的温度；测试步长为5℃；具体是：Ⅰ使防滑刹车控制装置处于工作状态；Ⅱ将防滑刹车控制装置信号线引出；将低温箱的气温降到测试温度，由温湿度巡检仪检测和记录各测试点各点温度响应的数值；所述的温度响应数值各测试点各点的温度-时间曲线，且达到40℃～75℃各测试点时不再变化；此时温湿度巡检仪的控制计算机显示各点温度响应的数值；分别得到40℃～75℃各点下防滑刹车控制装置的温度；至此，完成了该防滑刹车控制装置高温计算模型所需数据的测试工作。本发明根据防滑刹车控制装置使用中的高温范围进行温度响应测试，为修正防滑刹车控制装置的高温计算模型提供实测数据。本发明中：1、确定防滑刹车控制装置使用过程中的高温温度范围；所选测试点包含使用中高温的最低温度和最高温度；2、在高温温度范围内的每一测试点上测试防滑刹车控制装置的温度数据；温度传感器布局在高功耗元器件上；在高温响应测试过程中不进行元器件表面温度控制；3、测试得到的温度数据用途：提供给防滑刹车控制装置的高温计算模型，用于模型修正。为了避免现有国内外技术采用常温测试数据修正高温计算模型而产生的误差，为了提供修正高温计算模型的高温响应数据，本发明提出防滑刹车控制装置高温数据的测试方法，常温和高温物理概念不同，故障机理不同。因此现有技术采用常温测试数据修正高温模型很难得到正确结果。采用本发明技术修正防滑刹车控制装置的低温计算模型，取得了下列实施效果：1、在温度变化和试验时间之间的关系还没有研究成果的条件下，为了给修正高温模型提供充足数据，本发明的高温测试点为：40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃共8个点，包含了HB5830.8高温试验标准规定的高温范围最低温度为50℃和最高温度为70℃，能够取得高温全过程的测试数据。最后一个点为75℃的原因是GJB150规定高温试验的容差为±2℃，在试验过程中有高于70℃的情况，所以确定最后一个测试点为75℃；现有国内外技术常温测试点无法取得本发明在使用高温范围内全程测试的效果。2、当采用现有常温点修正方法时，其精度为±10％，在计算过程中环境温度范围就是：70±7℃，在工作过程中元器件最高温升达到125℃，当存在±10％的计算误差时，计算得到的温度范围就是：112.5℃～137.5℃,实测140℃元器件开始融化，而110℃元器件还能正常工作，出现二种相反的结果。当采用本发明技术时，在工作过程中元器件最高温升达到125℃时，计算得到的温度范围是：118.75℃～131.25℃，实测元器件在132℃条件下未出现高温损伤,实现了从理论研究向工程应用转化的过程。本发明与现有技术比较：1、总体方案比较：现有技术电子产品的高温计算模型采用一个常温测试点的修正方法，精度低，误差大。本发明采用8个高温测试点修正防滑刹车控制装置的计算模型，符合防滑刹车控制装置的实际使用情况；2、测试点数量比较；现有技术仅测试电子产品常温一个温度点的数据，本发明从40℃～75℃共修正8个高温点；修正范围覆盖了防滑刹车控制装置的使用高温范围，提高了高温计算模型的计算精度，能够用于工程。附图说明图1是防滑刹车控制装置壳体5个表面的示意图。图2是本发明的流程图。图中：1.前面板；2.第一侧面板；3.上面板；4.后面板；5.第二侧面板。具体实施方式本实施例是一种防滑刹车控制装置高温响应的测试方法，该防滑刹车控制装置用于民用运输机。本实施例的测试目的：实测在不同高温点下防滑刹车控制装置的性能是否合格；并记录不同高温测试点下防滑刹车控制装置、壳体、元器件的高温数据。本实施例的具体过程是：步骤1，确定该防滑刹车控制装置高温测试的温度范围第一步，确定防滑刹车控制装置高温测试温度范围的最高温度根据定防滑刹车控制装置使用中的高温范围，参照HB5830.8高温试验的最高温度为70℃，温度的容差为±2℃，确定测试的最高温度为75℃，将最高温度72℃包含在内。第二步，确定该防滑刹车控制装置高温测试的最低温度根据定防滑刹车控制装置使用中的高温范围，参照HB5830.8高温试验的最低温度为50℃，温度的容差为±2℃，确定测试的最低温度为40℃，将高温容差包含在内。所确定的高温测试温度范围是40℃～75℃。在温度测试范围内，确定高温测试的步长为5℃。步骤2，选择测试设备和温度传感器所述测试设备包括高温试验箱、温湿度巡检仪，所述传感器为热电偶。按照下列要求选择测试设备和传感器。1、高温试验箱要求：温度范围30℃～125℃，升温速率：5℃/min～15℃/min任选，高温试验箱容积0.5m3～1m3任选，试验箱门上要有观察窗，侧面要有φ70mm～φ100mm的导线孔，便于将温度传感器信号线、电缆从防滑刹车控制装置上引到实验室的温湿度巡检仪和电源、计数器上。2、温度传感器要求：选择T型热电偶，测温范围：10℃～180℃，I级精度，该防滑刹车控制装置上有两块电路板，一块为控制板、另一块为记录板。在12个高功耗元器件上分别粘贴一个T型热电偶，高功耗元器件是功耗大于0.05瓦的元器件。在防滑刹车控制装置壳体除安装底面外的其余5个外表面各贴1个T型热电偶，用于测试防滑刹车控制装置壳体的温度；共需要T型热电偶数量为17个。所述12个高功耗元器件分别是信号处理器、存储器、四路八位D/A转换器、三极管、陶瓷电容、可编程逻辑电路、微控制器芯片、16位定点信号处理器、存储器、集成器件、可编程逻辑电路和总线收发器。3、温湿度巡检仪要求：选用美国吉时利温湿度巡检仪，用于将T型热电偶测试的电压信号通过处理为温度响应数据，并在计算机上现示各个元器件的温度-时间曲线。步骤3，启动测试设备和防滑刹车控制装置1、将1套防滑刹车控制装置放在高温试验箱中，将17个T型热电偶分别贴在12个高功耗元器件，并在除防滑刹车控制装置壳体的安装底面外的其余5个外表面各贴1个T型热电偶。2、将17个T型热电偶从高温箱的导线孔中引出，与温湿度巡检仪相连；将防滑刹车控制装置的电缆从高温箱的导线孔中引出，与电源、计数器相连。3、关闭高温箱门，开始升温；同时给防滑刹车控制装置提供20mA电流，通过计数器使防滑刹车控制装置模拟着落过程中的刹车/松刹车工作。步骤4，测试过程为了得到连续的高温响应数据和温度时间曲线，不对元器件表面控制温度。第一步，测试40℃条件下防滑刹车控制装置的温度1)使防滑刹车控制装置处于工作状态；2)防滑刹车控制装置开盖的宽度为10mm，用于将信号线引出。将高温箱的气温升到40℃，由温湿度巡检仪检测和记录17个测试点各点温度响应的数值；所述的温度响应的数值指17个测试点中各点的温度-时间曲线，且达到40℃时不再变化。此时温湿度巡检仪的控制计算机显示各点温度响应的数值，提示进行下一测试点的工作。经测试，防滑刹车控制装置性能合格；12个高温器件的温度见表1。表1在环境温度40℃和防滑刹车控制装置工作状态下的测试数据防滑刹车控制装置壳体5个面板的温度测试数据见表2，面板定义见附图1。表2环境温度为40℃时壳体表面的温度测试项目前面板1第一侧面板2上面板3后面板4第二侧面板5测试温度49.4℃51.4℃49.9℃49.7℃72.8℃第二步，测试45℃条件下防滑刹车控制装置的温度1)使防滑刹车控制装置处于工作状态；2)防滑刹车控制装置开盖的宽度为10mm，用于将信号线引出。将高温箱的气温升到45℃，由温湿度巡检仪检测和记录17个测试点各点温度响应的数值；所述的温度响应的数值指17个测试点中各点的温度-时间曲线，且达到45℃时不再变化。此时温湿度巡检仪的控制计算机显示各点温度响应的数值，提示进行下一测试点的工作。经测试，防滑刹车控制装置性能合格；12个高温器件测试点的温度见表3。表3在环境温度45℃和防滑刹车控制装置工作状态下的测试数据防滑刹车控制装置壳体5个表面测试点的温度测试数据见表4。表4环境温度为45℃时壳体表面的温度测试项目前面板1第一侧面板2上面板3后面板4第二侧面板5测试温度54.5℃56.7℃55℃54.8℃78℃第三步，测试50℃条件下防滑刹车控制装置的温度1)使防滑刹车控制装置处于工作状态；2)防滑刹车控制装置开盖的宽度为10mm，用于将信号线引出。将高温箱的气温升到50℃，由温湿度巡检仪检测和记录17个测试点各点温度响应的数值；所述的温度响应的数值指17个测试点中各点的温度-时间曲线，且达到50℃时不再变化。此时温湿度巡检仪的控制计算机显示各点温度响应的数值，提示进行下一测试点的工作。经测试，防滑刹车控制装置性能合格；12个高温器件测试点的温度见表5。表5在环境温度50℃和防滑刹车控制装置工作状态下的测试数据防滑刹车控制装置壳体5个表面测试点的温度测试数据见表6。表6环境温度为50℃时壳体表面的温度测试项目前面板1第一侧面板2上面板3后面板4第二侧面板5测试温度59.5℃61.7℃60.1℃59.8℃83.2℃第四步，测试55℃条件下防滑刹车控制装置的温度1)使防滑刹车控制装置处于工作状态；2)防滑刹车控制装置开盖的宽度为10mm，用于将信号线引出。将高温箱的气温升到55℃，由温湿度巡检仪检测和记录17个测试点各点温度响应的数值；所述的温度响应的数值指17个测试点中各点的温度-时间曲线，且达到55℃时不再变化。此时温湿度巡检仪的控制计算机显示各点温度响应的数值，提示进行下一测试点的工作。经测试，防滑刹车控制装置性能合格；12个高温器件测试点的温度见表7。表7在环境温度55℃和防滑刹车控制装置工作状态下的测试数据防滑刹车控制装置壳体5个表面测试点的温度测试数据见表8。表8环境温度为55℃时壳体表面的温度测试项目前面板1第一侧面板2上面板3后面板4第二侧面板5测试温度64.5℃66.8℃65.2℃64.8℃88.8℃第五步，测试60℃条件下防滑刹车控制装置的温度1)使防滑刹车控制装置处于工作状态；2)防滑刹车控制装置开盖的宽度为10mm，用于将信号线引出。将高温箱的气温升到60℃，由温湿度巡检仪检测和记录17个测试点各点温度响应的数值；所述的温度响应的数值指17个测试点中各点的温度-时间曲线，且达到60℃时不再变化。此时温湿度巡检仪的控制计算机显示各点温度响应的数值，提示进行下一测试点的工作。经测试，防滑刹车控制装置性能合格；12个高温器件测试点的温度见表9。表9在环境温度60℃和防滑刹车控制装置工作状态下的测试数据防滑刹车控制装置壳体5个表面测试点的温度测试数据见表10。表10环境温度为60℃时壳体表面的温度测试项目前面板1第一侧面板2上面板3后面板4第二侧面板5测试温度69.7℃71.9℃70.3℃69.8℃94℃第六步，测试65℃条件下防滑刹车控制装置的温度1)使防滑刹车控制装置处于工作状态；2)防滑刹车控制装置开盖的宽度为10mm，用于将信号线引出。将高温箱的气温升到65℃，由温湿度巡检仪检测和记录17个测试点各点温度响应的数值；所述的温度响应的数值指17个测试点中各点的温度-时间曲线，且达到65℃时不再变化。此时温湿度巡检仪的控制计算机显示各点温度响应的数值，提示进行下一测试点的工作。经测试，防滑刹车控制装置性能合格；12个高温器件测试点的温度见表11。表11在环境温度65℃和防滑刹车控制装置工作状态下的测试数据防滑刹车控制装置壳体5个表面测试点的温度测试数据见表12。表12环境温度为65℃时壳体表面的温度测试项目前面板1第一侧面板2上面板3后面板4第二侧面板5测试温度75℃77.1℃75.8℃75℃101℃第七步，测试70℃条件下防滑刹车控制装置的温度1)使防滑刹车控制装置处于工作状态；2)防滑刹车控制装置开盖的宽度为10mm，用于将信号线引出。将高温箱的气温升到70℃，由温湿度巡检仪检测和记录17个测试点各点温度响应的数值；所述的温度响应的数值指17个测试点中各点的温度-时间曲线，且达到70℃时不再变化。此时温湿度巡检仪的控制计算机显示各点温度响应的数值，提示进行下一测试点的工作。经测试，防滑刹车控制装置性能合格；12个高温器件测试点的温度见表13。表13在环境温度70℃和防滑刹车控制装置工作状态下的测试数据防滑刹车控制装置壳体5个表面测试点的温度测试数据见表14。表14环境温度为70℃时壳体表面的温度测试项目前面板1第一侧面板2上面板3后面板4第二侧面板5测试温度80.1℃82.1℃80.8℃80.1℃107℃第八步，测试75℃条件下防滑刹车控制装置的温度1)使防滑刹车控制装置处于工作状态；2)防滑刹车控制装置开盖的宽度为10mm，用于将信号线引出。将高温箱的气温升到75℃，由温湿度巡检仪检测和记录17个测试点各点温度响应的数值；所述的温度响应的数值指17个测试点中各点的温度-时间曲线，且达到75℃时不再变化。此时温湿度巡检仪的控制计算机显示各点温度响应的数值，提示进行下一测试点的工作。经测试，防滑刹车控制装置性能合格；12个高温器件测试点的温度见表15。表15在环境温度75℃和防滑刹车控制装置工作状态下的测试数据防滑刹车控制装置壳体5个表面测试点的温度测试数据见表16。表16环境温度为75℃时壳体表面的温度测试项目前面板1第一侧面板2上面板3后面板4第二侧面板5测试温度85.7℃87.4℃85.9℃85.5℃112.8℃至此，本发明测试取得了表1～表16的高温响应数据和温度-时间曲线，这些数据、曲线是针对修正低温计算模型修正方案进行测试的。至此，完成了该防滑刹车控制装置高温计算模型所需数据的测试工作。当前第1页1 2 3