一种防滑刹车控制盒的综合环境应力试验方法
【专利摘要】一种防滑刹车控制盒的综合环境应力试验方法，依据防滑刹车控制盒综合环境应力和工作电流同时施加的试验数据、高温步进试验数据、低温步进试验数据、振动步进试验数据制定高加速应力筛选试验剖面，得到采用三综合试验设备进行防滑刹车控制盒高加速应力筛选试验的方法，起到充分利用试验数据资源的作用。本发明能够激发防滑刹车控制盒敏感于综合环境的故障隐患。在2天内完成激发和纠正防滑刹车控制盒相应故障隐患的工作，提出改进建议，试验过程中采用的改进技术作为该型号防滑刹车控制盒的研制技术，提高了研制效率。
【专利说明】一种防滑刹车控制盒的综合环境应力试验方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及运输类飞机电子产品的综合环境应力试验领域，具体是一种在综合环境应力和工作电流共同作用下激发和纠正防滑刹车控制盒故障隐患的试验方法。
【背景技术】
[0002]电子产品的综合环境应力试验技术来自GMW8287《高加速寿命、高加速应力筛选和抽检》标准。本方法是施加综合环境应力，针对试验过程中激发出的故障进行技术改进的循环过程，改进进行到无条件再改或已达到设计目标值时结束。
[0003]GMW8287标准中的综合环境应力指:高温试验条件、低温试验条件、快速温度变化试验条件和振动环境应力的综合施加。综合环境条件是航空产品经常遇到的使用环境条件，电子产品的元器件在综合环境条件作用下容易在焊点部位出现裂纹，也可能出现性能飘移，使性能不合格。综合环境试验模拟使用中的可能遇到的条件进行，达到激发和纠正控制盒故障隐患的目的。
[0004]GMW8287推荐的试验设备是具有三轴六自由度的机械振动系统和可以达到60°C /min温度变化速率的可靠性强化试验设备，未推荐其他试验设备。
[0005]综合环境应力试验是高加速寿命试验的内容之一，其目的是激发电子产品的虚焊、元器件热应力损伤、振动应力损伤等故障隐患，根据故障原因提出改进建议，从而达到在短时间内提高电子产品的综合环境适应能力的目的。综合环境应力试验是一种电子产品的研制试验方法，国外解禁后引入国内。
[0006]防滑刹车控制盒是飞机防滑刹车系统中的电子产品，设计有起飞线刹车功能、着陆刹车过程中的防滑功能、着陆时的接地保护功能、着陆过程中左、右起落架机轮的轮间保护等多种功能，任何一种功能不符合设计要求均为发生故障。
[0007]综合环境应力试验剖面的参数来源于高温步进应力试验、低温步进应力试验、快速温度循环试验、振动步进应力试验得到的数据。针对高温步进应力试验、低温步进应力试验、快速温度循环试验、振动步进应力试验中激发出的故障分别进行技术改进，根据最后的高温步进应力试验数据、低温步进应力试验数据、振动步进应力试验数据和快速温度循环试验数据制定综合环境应力试验剖面并按剖面进行试验,激发电子产品的故障隐患,通过技术改进提高电子产品的研制质量，缩短电子产品的研制时间。
[0008]国外现状:
[0009]早在1960年，国外的综合环境应力试验技术已经在美国面世并迅速在航空、航天等领域的电子产品中推广，并在西方国家普及，其标志是美国通用汽车公司主编的GMW8287标准。按照GMW8287标准中关于高加速寿命试验的规定，制定受试产品的综合环境应力试验规范，闻加速寿命试验的最后一项内容就是综合环境应力试验。当单独进行闻加速寿命试验时，习惯上也称可靠性强化试验。根据综合环境应力试验中激发出的故障隐患进行技术改进，改进到通过综合环境应力试验的循环次数为止，通过的标准是在试验过程中未出现关联故障，关联故障指产品自身原因引起的故障；GMW8287标准规定在试验过程中仅施加综合环境应力并通电，未要求施加工作电流。
[0010]当进行过综合环境应力试验的电子产品还要求采用高加速应力筛选试验方法对出厂产品进行技术检验时，就根据综合环境应力试验数据、高温工作应力极限、低温工作应力极限、振动工作应力极限确定高加速应力筛选剖面中的高温、低温、温度变化和振动试验数据。具体到受试产品的HALT/HASS试验数据作为企业级的绝密技术从不外泄，HALT/HASS是:高加速寿命/高加速应力筛选的英文缩写。电子行业的产品出厂筛选采用HASS方法和MIL-STD-2164《电子设备环境应力筛选方法》的方法，MIL-STD-2164是一种常规筛选方法，两种方法并行。
[0011]国内现状:
[0012]受国外先进试验技术的影响，国内电子产品的综合环境应力试验在三资企业、独资企业实施多年，参照的标准是GMW8287。约有100多家独资或三资企业拥有可靠性强化试验设备，并将进行综合环境应力试验作为电子产品研制过程的规范要求，根据综合环境应力试验过程中激发出的故障隐患，完成同型号电子产品的故障纠正措施。
[0013]但未根据综合环境应力试验数据制定过电子产品的HASS试验剖面，出厂产品还是按照GJB1032中规定的普通方法进行筛选。原因是国内有GJB1032的普通筛选标准，但没有颁布高加速应力筛选试验的国家标准或国家军用标准，因此HASS方法尚未得到国家机关认可，使研究和推广这项技术有难度。
[0014]国有企业从2011年开始在电子产品研制中采用综合环境应力试验技术，激发和消除电子产品在研制中产生的故障隐患。但没有在综合环境应力试验的基础上制定高加速应力筛选剖面。国有企业的电子产品目前还是采用GJB1032《电子产品环境应力筛选方法》进行出厂前的整机级筛选，GJB1032是MIL-STD-2164的等效标准，两个标准中的筛选要求相同，筛选所用的时间一般为80h。
[0015]由于国外50多年的技术保密，使国有企业和产品研制单位对这项技术缺乏认识，国家机关未发布应用这项技术的标准或规定，所以在电子产品研制中未开发这项技术，各电子产品研制单位也未将综合环境应力试验技术纳入研制规范。
[0016]广州电子五所、北航可靠性工程研究所和中航工业301所等单位研究综合环境应力试验技术均已有10多年时间，试验设备和技术能力均通过了国家技术鉴定，成为国家级环境与可靠性试验的资质单位。
[0017]由于国企很少引进可靠性强化试验设备，但三综合试验设备已经普及，三综合试验设备指电动振动台和综合环境试验箱。为了在国企开展电子产品的综合环境应力试验，有必要发明采用三综合试验设备进行防滑刹车控制盒综合环境应力试验的方法，综合环境应力试验建立在低温破坏极限试验、高温破坏极限试验、振动破坏极限试验和快速温度变化试验的基础上。
[0018]在申请号为:201310169901.9的发明创造中公开了一种防滑刹车控制盒低温步进试验的方法。该方法采用综合环境试验箱进行试验，试验参数具有下列技术特征:
[0019]a.三个实施例的低温步进试验的降温速率:5°C /min?25°C /min ；
[0020]b.在每一步长上的保持时间4 =防滑刹车控制盒的低温稳定时间+测试防滑刹车控制盒输出电流所需的实际时间，i = I?η ;
[0021]c.对三个实施例防滑刹车控制盒进行技术改进后的低温破坏极限:分别低于-70°C?低于-80°C ；
[0022]d.在试验过程中施加OmA?20mA的防滑刹车电流，工作频率3次/min。
[0023]本发明的低温参数参照上述参数修改确定。
[0024]在申请号为:201310169039.1的发明创造中公开了施加工作电流测试防滑刹车控制盒高温步进试验的方法。该方法采用综合环境试验箱进行试验，试验参数具有下列技术特征:
[0025]a.三个实施例的高温步进试验的升温速率:5°C /min?25 °C /min ；
[0026]b.在每一步长上的保持时间4 =防滑刹车控制盒的高温稳定时间+测试防滑刹车控制盒输出电流所需的实际时间，i = I?η ;
[0027]c.对三个实施例防滑刹车控制盒进行技术改进后的高温破坏极限:分别高于115°C?高于 125°C ；
[0028]d.在试验过程中施加OmA?20mA的防滑刹车电流,工作频率3次/min。
[0029]本发明的高温参数参照上述参数修改确定。
[0030]在申请号为:201310169895.7的发明创造中公开了采用正弦扫频和宽带随机进行防滑刹车控制盒振动破坏极限测试的方法，该方法采用电动振动台进行试验，试验参数具有下列技术特征:
[0031]a.振动起始值为:4?8Grms ；
[0032]b.振动步长为2Grms ；
[0033]c.在每一步长上的振动保持时间均为25min ；
[0034]d.在达到18Grms后在每个振动量级结束时进彳了微振动，微振动量值为4?8Grms ；
[0035]e.在试验全过程施加OmA?20mA的防滑刹车电流,工作频率为3次/min ；
[0036]f.电动振动台的正弦扫频量值均为6Grms，防滑刹车控制盒的谐振频率分别为150?170Hz，防滑刹车控制盒响应的谐振量值分别为:18?19Grms ；
[0037]g.防滑刹车控制盒改进前的振动破坏极限均为22Grms，改进后的振动破坏极限均大于24Grms。
[0038]在申请号为:201310193684.7的发明创造中公开了在快速温度变化条件下测试防滑刹车控制盒故障隐患的方法，该方法采用综合环境试验箱进行试验，试验参数具有下列技术特征:
[0039]a.高温范围:IlOO?12(TC ；
[0040]b.低温范围:_65°C?_75°C ；
[0041]c.温度变化速率:10°C /min ?30°C /min ；
[0042]本发明的温度变化参数按照上述参数确定。
[0043]上述四项发明具有以下不足:
[0044]能够分别独立激发防滑刹车控制盒和低温、高温、振动、快速温度变化相关的故障，但不能激发在综合温度、振动、工作电流条件下的故障，使用过程中有温度、振动、工作电流综合的情况。
[0045]为弥补上述发明的不足，有必要发明一种采用综合环境应力试验方法激发防滑刹车控制盒故障隐患的试验方法。
【发明内容】
[0046]为克服现有技术中存在的不能激发在综合条件下的故障，且受使用设备限制的不足，本发明提出了一种防滑刹车控制盒的综合环境应力试验方法。
[0047]本发明的具体步骤是:
[0048]步骤I，确定综合环境应力试验的高温数值
[0049]防滑刹车控制盒综合环境应力试验的高温数值依据高温破坏极限确定，低于高温破坏极限的5°C?10°C。
[0050]步骤2，确定综合环境应力试验的低温数值
[0051]防滑刹车控制盒综合环境应力试验的低温数值依据低温破坏极限确定，高于低温破坏极限的5°C?10°C。
[0052]步骤3，确定综合环境应力试验的温度变化速率
[0053]所施加的温度变化速率范围确定为irC /min?31°C /min。
[0054]步骤4，确定综合环境应力试验的振动参数
[0055]综合环境试验中振动台的振动起始点为4Grms?6Grms ；
[0056]步骤5,确定试验过程中施加的工作电流
[0057]防滑刹车控制盒输出OmA?20mA的防滑刹车电流；工作频率为3次/min ；
[0058]步骤6，确定试验中高温的温度保持时间和低温的温度保持时间
[0059]确定高温阶段的保持时间为:防滑刹车控制盒的高温稳定时间+测试防滑刹车控制盒输出电流所需的实际时间；其中温度稳定时间为60min，性能测试时间为10?15min。
[0060]确定低温阶段的保持时间为:防滑刹车控制盒的低温稳定时间+测试防滑刹车控制盒输出电流所需的实际时间；其中温度稳定时间为60min，性能测试时间为10?15min ；
[0061]步骤7，制定综合环境应力试验剖面
[0062]试验剖面的高温数值比高温破坏极限低5°C?10°C ;试验剖面的低温数值比低温破坏极限高5°c?101:;低/高温循环的升温速率和降温速率均为11°C /min?31°C /min。所述试验剖面的低/高温循环次数为5次。
[0063]确定试验剖面的振动加速度均方根:所述试验剖面的振动循环次数为5次，第一个振动循环的加速度均方根为4Grms?6Grms ;以后每个循环的加速度均方根以5Grms的步长增加。每个循环的试验时间为175min?153min ;从第二低/高温循环开始，每个振动循环结束前10?15min进行加速度均方根为4Grms?6Grms的微振动。
[0064]确定试验剖面的高温保持时间和低温保持时间。所述试验剖面的高温保持时间和低温保持时间均为防滑刹车控制盒的温度稳定时间+防滑刹车控制盒的性能测试时间。温度稳定时间约为60min,性能测试时间为IOmin?15min。
[0065]确定给防滑刹车控制盒供电电压的变化数值，标称电压为28V，上限电压为32V，下限电压为24V。防滑刹车控制盒的输出电流为OmA?20mA。
[0066]步骤8，按照试验剖面进行防滑刹车控制盒的综合环境应力试验
[0067]所述综合环境应力试验包括温度试验和振动试验，并且所述温度试验和振动试验同时进行。
[0068]所述综合环境应力试验的循环次数为5，当防滑刹车控制盒在试验过程中出现故障时，应针对故障进行技术改进，然后重新试验，直至在5个循环内不出现故障；
[0069]在试验过程中输出的电流为OmA?20mA，工作频率为3次/min。
[0070]温度试验过程是:从20°C?30°C开始开始，以irC /min?31°C /min的降温速率将试验箱气温降至_651:?-751:，保持70min，其中后10?15min是性能测试时间，若所述防滑刹车控制盒出现故障，结束试验，对其完成技术改进后重新开始试验；若所述防滑刹车控制盒未出现故障，以11°C /min?31 °C /min的升温速率将试验箱气温升至110°C?120°C，保持70min，其中后10?15min是性能测试时间，若所述防滑刹车控制盒出现故障，则结束试验，对该防滑刹车控制盒进行技术改进后重新开始试验；若所述防滑刹车控制盒未出现故障，以11°C /min?31°C /min的降温速率将试验箱气温降至_65°C?_75°C;至此，完成一个低温一高温一低温的温度试验过程；按上述低温一高温一低温的温度试验过程进行温度循环试验，共循环5次；
[0071]一个振动循环的时间与一个低/高温循环的时间相同；
[0072]振动试验的过程是:第一个振动循环的时间是175?153min，第一个振动循环中施加的振动应力为4Grms?6Grms。
[0073]第二个振动循环分为两个阶段:第一个阶段的振动时间为165?138min，所施加的振动应力为9Grms?IlGrms ;第二个阶段的振动时间为IOmin?15min,所施加的振动应力为 4Grms ?6Grms。
[0074]第三个振动循环?第五个振动循环的试验过程与第二个循环的试验过程相同，但每个振动循环的振动量值均在前一个振动循环的振动量值的基础上增加5Grms。
[0075]当在5个循环的试验过程中防滑刹车控制盒未出现故障时，结束试验；当出现故障时，应改进后重新试验。
[0076]步骤9，对改进后的防滑刹车控制盒进行试验验证
[0077]对改进后防滑刹车控制盒试验验证的过程与步骤8的过程相同；对改进后的防滑刹车控制盒进行试验验证的循环试验的过程直至在5个循环的综合环境应力试验过程中，该防滑刹车控制盒不发生故障。
[0078]所述低/高温循环是低温一高温一低温的循环过程，具体是以20°C?30°C开始为起点，以ire /min?31°C的降温速率将试验箱的温度降至低温数值；在该低温数值稳定后，再以irC /min?31°C的升温速率将试验箱的温度升至高温数值；在该高温数值稳定后，再以11°C /min的降温速率将试验箱的温度降低到20°C?30°C开始，至此，完成了一个低/高温循环过程。一个低/高温循环的试验时间等于一个振动循环的时间。
[0079]确定给防滑刹车控制盒供电电压的变化数值时，第一个循环为上限电压，第二个循环为标称电压，第三个循环为下限电压，第四个循环为上限电压，第五个循环为标称电压。
[0080]本发明是一种综合环境应力和工作电流同时施加的试验方法，依据防滑刹车控制盒综合环境应力和工作电流同时施加的试验数据、高温步进试验数据、低温步进试验数据、振动步进试验数据制定高加速应力筛选试验剖面，得到采用三综合试验设备进行防滑刹车控制盒高加速应力筛选试验的方法，起到充分利用试验数据资源的作用。
[0081]本发明能够激发防滑刹车控制盒敏感于综合环境的故障隐患。在2天内完成激发和纠正防滑刹车控制盒相应故障隐患的工作，提出改进建议，试验过程中采用的改进技术作为该型号防滑刹车控制盒的研制技术，提高了研制效率。
[0082]试验证明，本发明在2天时间内完成了防滑刹车控制盒的综合环境应力和工作电流的试验工作，在试验过程中未出现故障验证了以下效果:针对高温破坏极限、低温破坏极限、振动破坏极限和快速温度变化试验过程中出现的故障，所进行的技术改进是有效果的，该防滑刹车控制盒具备在综合环境条件下正常工作的能力，达到了试验目的。
[0083]根据国外经验，经过高加速寿命试验的电子产品由于其可靠性指标高，且质量一致性好，很少再采用MIL-STD-781系列标准进行可靠性指标的验证试验，因为验证的时间太长，试验费用太高而很难验证。因此，采用高加速应力筛选的方法来保证出厂电子产品的质量水平，使这些产品达到高加速寿命试验改进后的质量状态。国内目前还采用GJB899、GJB1407进行电子产品的可靠性试验，验证可靠性指标，因为国内没有出台高加速寿命/高加速应力筛选试验的标准，采用高加速应力筛选试验还没有依据。
[0084]本发明得到的是一种综合环境应力和工作电流同时施加的试验方法，按所述的方法进行试验和实施技术改进就能达到提高防滑刹车控制盒适应综合环境应力的目的，从而使防滑刹车控制盒在使用中遇到这种综合环境条件时不会发生故障。
[0085]现有综合环境应力试验方法和本发明技术相比见表1。
[0086]表1现有综合环境应力试验方法和本发明技术对比表
[0087]
【权利要求】
1.一种防滑刹车控制盒的综合环境应力试验方法，其特征在于，具体步骤是: 步骤I，确定综合环境应力试验的高温数值 防滑刹车控制盒综合环境应力试验的高温数值依据高温破坏极限确定，低于高温破坏极限的5°C~10°C ； 步骤2，确定综合环境应力试验的低温数值 防滑刹车控制盒综合环境应力试验的低温数值依据低温破坏极限确定，高于低温破坏极限的5°C~10°C ； 步骤3，确定综合环境应力试验的温度变化速率 所施加的温度变化速率范围确定为11°C /min~31°C /min ； 步骤4，确定综合环境应力试验的振动参数 综合环境试验中振动台的振动起始点为4Grms~6Grms ； 步骤5，确定试验过程中施加的工作电流 防滑刹车控制盒输出OmA~20mA的防滑刹车电流；工作频率为3次/min ； 步骤6，确定试验中高温的温度保持时间和低温的温度保持时间确定高温阶段的保持时间为:防滑刹车控制盒的高温稳定时间+测试防滑刹车控制盒输出电流所需的实际时间；其中温度稳定时间为60min，性能测试时间为10~15min ；确定低温阶段的保持时间`为:防滑刹车控制盒的低温稳定时间+测试防滑刹车控制盒输出电流所需的实际时间；其中温度稳定时间为60min，性能测试时间为10~15min ； 步骤7，制定综合环境应力试验剖面 试验剖面的高温数值比高温破坏极限低5°C~10°C ;试验剖面的低温数值比低温破坏极限高5°C~101:;低/高温循环的升温速率和降温速率均为11°C /min~31°C /min ;所述试验剖面的低/高温循环次数为5次；每个高/低温循环的试验时间为175min~153min ；确定试验剖面的振动加速度均方根:所述试验剖面的振动循环次数为5次，第一个振动循环的加速度均方根为4Grms~6Grms ;以后每个循环的加速度均方根以5Grms的步长增加；每个振动循环的试验时间为175min~153min ;从第二低/高温循环开始，每个振动循环结束前10~15min进行加速度均方根为4Grms~6Grms的微振动；试验剖面的每个振动循环与每个温度循环同时开始，同时结束； 确定试验剖面的高温保持时间和低温保持时间；所述试验剖面的高温保持时间和低温保持时间均为防滑刹车控制盒的温度稳定时间+防滑刹车控制盒的性能测试时间；温度稳定时间约为60min,性能测试时间为IOmin~15min ； 确定给防滑刹车控制盒供电电压的变化数值，标称电压为28V，上限电压为32V，下限电压为24V ;防滑刹车控制盒的输出电流为OmA~20mA ； 步骤8，按照试验剖面进行防滑刹车控制盒的综合环境应力试验所述综合环境应力试验包括温度试验和振动试验，并且所述温度试验和振动试验同时进行； 所述综合环境应力试验的循环次数为5，当防滑刹车控制盒在试验过程中出现故障时，应针对故障进行技术改进，然后重新试验，直至在5个循环内不出现故障； 在试验过程中输出的电流为OmA~20mA，工作频率为3次/min ； 温度试验过程是:从20°C~30°C开始常温，以11°C /min~31°C /min的降温速率将试验箱气温降至_65°C~-75°C，保持70min，其中后10~15min是性能测试时间，若所述防滑刹车控制盒出现故障，结束试验，对其完成技术改进后重新开始试验；若所述防滑刹车控制盒未出现故障，以11°C /min~31 °C /min的升温速率将试验箱气温升至110°C~120°C,保持70min，其中后10~15min是性能测试时间，若所述防滑刹车控制盒出现故障，则结束试验，对该防滑刹车控制盒进行技术改进后重新开始试验；若所述防滑刹车控制盒未出现故障，以11°C /min~31°C /min的降温速率将试验箱气温降至_65°C~-75 °C ;至此，完成一个低温一高温一低温的温度试验过程；按上述低温一高温一低温的温度试验过程进行温度循环试验，共循环5次；一个振动循环的时间与一个低/高温循环的时间相同； 振动试验的过程是:第一个振动循环的时间是175~153min，第一个振动循环中施加的振动应力为4Grms~6Grms ； 第二个振动循环分为两个阶段:第一个阶段的振动时间为165~138min，所施加的振动应力为9Grms~IlGrms ;第二个阶段的振动时间为IOmin~15min,所施加的振动应力为4Grms ~6Grms ； 第三个振动循环~第五个振动循环的试验过程与第二个循环的试验过程相同，但每个振动循环的振动量值均在前一个振动循环的振动量值的基础上增加5Grms ； 当在5个循环的试验过程中防滑刹车控制盒未出现故障时，结束试验；当出现故障时，应改进后重新试验，直至该防滑刹车控制盒在5个循环的综合环境应力试验过程中不发生故障； 步骤9，对改进后的防滑刹车控制盒进行试验验证 对改进后防滑刹车控制盒试验验证的过程与步骤8的过程相同；对改进后的防滑刹车控制盒进行试验验证的循环试验的过程直至在5个循环的综合环境应力试验过程中，该防滑刹车控制盒不发生故障。`
2.如权利要求1所述一种防滑刹车控制盒的综合环境应力试验方法，其特征在于，所述低/高温循环是低温一高温一低温的循环过程，具体是以20°C~30°C开始为起点，以Il0C /min~31°C /min的降温速率将试验箱的温度降至低温数值；在该低温数值稳定后，再以irC /min~31°C /min的升温速率将试验箱的温度升至高温数值；在该高温数值稳定后，再以11 °C /min~31 °C /min的降温速率将试验箱的温度降低到20 V~30 V开始，至此，完成了一个低/高温循环过程；一个低/高温循环的试验时间等于一个振动循环的时间。
3.如权利要求1所述一种防滑刹车控制盒的综合环境应力试验方法，其特征在于，确定给防滑刹车控制盒供电电压的变化数值时，第一个循环为上限电压32V，第二个循环为标称电压28V，第三个循环为下限电压24V，第四个循环为上限电压32V，第五个循环为标称电压 28V。
【文档编号】G05B23/02GK103513647SQ201310289826
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年7月10日 优先权日:2013年7月10日
【发明者】乔建军, 商海东 申请人:西安航空制动科技有限公司