测试防滑刹车控制装置低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低温故障诊断领域，具体是一种在低温条件下实测防滑刹车控制装置低温响应的方法，低温响应数据用于修正低温模型。
背景技术：
：国内外对电子产品的低温试验证明，在持续降低温度的过程中，出现低温性能不合格，但温度升高能够恢复正常性能。若继续降低温度会出现电子产品的低温损伤，出现低温损伤后电子产品的性能即使在室温下也不能恢复。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。电子产品的低温故障原因有：1、一部分半导体的组织在低温条件下发生变化，导致不能正常工作；2、在低温条件下焊点开裂；3、在低温条件下管脚断裂；4、低温凝露发生击穿或短路。国内外常用的电子产品低温环境试验标准有：1、HB5830.9《机载设备环境条件及试验方法低温》；2、GJB150A.4《军用设备实验室环境试验方法低温试验》；3、MIL-STD-810F《环境工程考虑和实验室试验502.4低温》。国内外针对低温故障采用软件建模计算，并研究电子产品低温模型的修正技术。采用计算机技术建立防滑刹车控制装置的低温模型，需采用测试数据对此计算模型进行修正，使低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低温模型：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板的温度、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板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、PCB板与壳体接触处的温度、实测壳体外表面的温度修正低温计算模型，和电子产品在低温条件下的工作温度不完全相符，因为忽略了环境温度对电子产品的降温作用，以及电子产品工作温升作用，因此修正后的误差大；2、MIL-HDBK-217F《电子设备可靠性预计手册》统计的是电子产品的基本故障率，未区分高温、低温、振动故障率；3、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，以此推算低温对电子产品寿命的影响，因此用常温实测数据修正电子产品的低温模型没有充足的依据。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低温计算模型：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.4《低温试验》、HB5830.9《低温》进行低温验证；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壳体外表面的温度数据；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板上各元器件的温度数据；5、在ZL201110310883.2的发明专利中，提出了一种确定飞机防滑刹车控制盒低温工作应力极限的方法。该方法采用25℃/min～60℃/min的降温速率，降温步长为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，在步进降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，该发明不解决低功耗元器件温度响应的问题，其技术方案和本发明无关。6、ZL201310699408.8的发明专利中，提出了一种防滑刹车控制盒低温步进试验的方法。该方法采用5℃/min～25℃/min的降温速率，降温步长为5℃～10℃，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，在步进降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-55℃和全部元器件达到-55±2℃的时间差是60min。在发热量最大的元器件上粘贴了50个热电偶，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，在5℃/min～25℃/min降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作为后续的低温步进试验中的温度稳定时间。首先，该发明虽然在发热量大的元器件上粘贴了50个热电偶，但未进行低温响应的全过程测试；其次，测试发热量大的元器件不解决低功耗元器件温度响应的问题；第三，该发明的技术方案解决了防滑刹车控制盒的低温破坏极限问题，是步进低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低温响应并用于修正低温计算模型。国内采用上述技术存在下列不足：1、在常温条件下测试电子产品的温度，忽略了环境低温对电子产品的温降作用，出现误判；2、GJB150并未允许在常温和通电条件测试电子产品的温度，以此推算低温对电子产品的影响，温度降低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低温模型没有充足的依据。3、发明201110310883.2测试得到了防滑刹车控制盒的低温工作应力极限，发明201310169901.9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低温响应的测试。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，为修正低温计算模型的低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低温计算模型数据的方法。本发明的具体过程是：步骤1，确定防滑刹车控制装置低温测试的温度范围第一步，确定防滑刹车控制装置低温测试温度范围的最高温度第二步，确定防滑刹车控制装置低温测试的最低温度所确定的低温测试温度范围是－15℃～－60℃。在温度测试范围内，确定低温测试的步长为5℃～10℃。步骤2，选择测试设备和温度传感器：所述测试设备包括低温试验箱和温湿度巡检仪；所述传感器为热电偶。选择测试设备和传感器的要求包括：Ⅰ低温试验箱要求：温度范围：30℃～－80℃，降温速率：5℃/min～15℃/min任选，低温试验箱容积为0.5m3～1m3，试验箱门上要有观察窗，侧面要有φ70mm～φ100mm的导线孔。Ⅱ温度传感器要求：选择T型热电偶，测温范围：30℃～－80℃，I级精度，该防滑刹车控制装置上有控制板和记录板。在12个低功耗模块和元器件分别均粘贴一个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，用于将各T型热电偶测试的电压信号处理为温度响应数据，并能够显示各个元器件的温度-时间曲线。步骤3，准备测试设备和防滑刹车控制装置具体是：Ⅰ将一套防滑刹车控制装置放在低温试验箱中，将各T型热电偶分别贴在12个低功耗元器件和壳体的5个外表面上；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，用于测试壳体的温度。所述低功耗元器件是功耗小于0.05瓦的元器件；12个低功耗元器件分别是：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、微控制器监控芯片、16位定点信号处理器、存储器、固态继电器、可编程逻辑电路和总线收发器。Ⅱ将各T型热电偶从低温箱的导线孔中引出，分别与温湿度巡检仪相连；将防滑刹车控制装置的电缆从低温箱的导线孔中引出，分别与电源和计数器相连。Ⅲ关闭低温箱门，开始降温；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－15℃～－60℃，依次测量各温度点下防滑刹车控制装置的温度。当测试温度为－15℃～－35℃时，以－10℃为步长进行测试；当测试温度大于－35℃～－60℃时，以－5℃为步长进行测试；具体是：Ⅰ使防滑刹车控制装置处于工作状态；Ⅱ防滑刹车控制装置开盖的宽度为10mm，用于将信号线引出。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指各测试点各点的温度-时间曲线，且达到该测速是温度时不再变化。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－15℃～－60℃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低温计算模型所需数据的测试工作。本发明中，所选测试点包含使用中低温范围的最低温度和最高温度，在低温温度范围内的每一温度测试点上测试防滑刹车控制装置的温度数据，温度传感器布局在低功耗元器件上；在低温响应测试过程中不进行元器件表面温度控制。本发明测试得到的温度数据提供给防滑刹车控制装置的低温计算模型，用于模型修正。为了避免现有国内外技术中均采用常温测试数据修正低温计算模型而产生的误差，为了提供修正低温计算模型的低温响应数据，本发明提出了防滑刹车控制装置低温数据的测试方法。常温和低温物理概念不同，故障机理不同。因此现有技术采用常温测试数据修正低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，为了给修正低温模型提供充足数据，本发明的低温测试点为：－15℃、－25℃、－35℃、－40℃、－45℃、－50℃、－55℃、－60℃共8个点，包含了HB5830.9低温试验标准规定低温范围的最高温度为－25℃和最低温度为－55℃，能够取得低温全过程的测试数据。最后一个点为－60℃的原因是GJB150规定低温试验的容差为±2℃，在试验过程中有低于－55℃的情况，所以确定最后一个测试点为－60℃；现有国内外技术常温测试无法取得本发明在使用低温范围内全程测试的效果。2、当采用现有常温点数据修正时，其精度为±10％，在计算过程中环境温度范围就是：－55±5.5℃，出现下列二种相反的计算结果：计算模型中环境温度为－49.5℃时电子产品能正常工作；计算模型中环境温度达到60.5℃时，电子产品的性能会发生由于计算误差误判电子产品发生故障。当采用本发明技术时，在工作过程中元器件最低温降达到-55℃时，计算得到的温度范围是：-55℃±5％＝-55℃±2.75℃，和现有技术相比，计算精度提高了50％。本发明和现有技术实施效果的综合比较：1、总体方案比较：现有技术电子产品的低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个低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；现有技术仅测试常温一个点的数据，本发明从－25℃～－60℃共8个低温点，实现了防滑刹车控制装置低温范围内的模型修正。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是前面板；2.第一侧面板；3是上面板；4是后面板；5是第二侧面板。具体实施方式本实施例是一种民用运输机防滑刹车控制装置低温响应的测试方法。本实施例的测试目的：实测在不同低温点下防滑刹车控制装置的性能是否合格；并记录不同低温测试点下防滑刹车控制装置、壳体、元器件的低温数据。本实施例的具体过程是：步骤1，确定防滑刹车控制装置低温测试的温度范围第一步，确定防滑刹车控制装置低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低温范围，参照HB5830.9低温试验的最高温度为－25℃，温度的容差为±2℃，确定最高温度为－15℃，将低温容差包含在内。第二步，确定防滑刹车控制装置低温测试的最低温度根据定防滑刹车控制装置使用中的低温范围，参照HB5830.9低温试验的最低温度为－55℃，温度的容差为±2℃，确定最低度为－60℃，将低温容差包含在内。所确定的低温测试温度范围是－15℃～－60℃。在温度测试范围内，确定低温测试的步长为5℃～10℃。步骤2，选择测试设备和温度传感器所述测试设备包括低温试验箱和温湿度巡检仪；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、低温试验箱要求：温度范围：30℃～－80℃，降温速率：5℃/min～15℃/min任选，低温试验箱容积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：30℃～－80℃，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个低功耗模块和元器件分别均粘贴一个T型热电偶，低功耗元器件是功耗小于0.05瓦的元器件。这12个元器件分别是：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、微控制器监控芯片、16位定点信号处理器、存储器、固态继电器、可编程逻辑电路和总线收发器；滑刹车控制装置水平安装在飞机上，除防滑刹车控制装置壳体的安装底面外，其余5个面板外表面各贴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。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低温试验箱中，将17个T型热电偶分别贴在12个低功耗元器件和壳体的5个外表面上，低功耗元器件是功耗小于0.05瓦的元器件。这12个低功耗元器件分别是：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、微控制器监控芯片、16位定点信号处理器、存储器、固态继电器、可编程逻辑电路、总线收发器；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，用于测试壳体的温度，共粘贴T型热电偶数量为17个。2、将17个T型热电偶从低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低温箱的导线孔中引出，与电源、计数器相连。3、关闭低温箱门，开始降温；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低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－15℃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。将低温箱的气温降到－15℃，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；所述的温度响应数值指17个测试点各点的温度-时间曲线，且达到－15℃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个低功耗元器件的温度见表1。表1在环境温度－15℃和防滑刹车控制装置工作状态下的测试数据环境温度为－15℃时防滑刹车控制装置壳体5个面板的温度测试数据见表2，这5个表面的定义见附图1。表2环境温度为－15℃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3℃3℃3℃3℃4℃第二步，测试－25℃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。将低温箱的气温下降到－25℃，由温湿度巡检仪自动检测和记录17个测试点各点温度响应的数值；所述的温度响应数值指17个测试点各点的温度-时间曲线，达到－25℃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个低功耗元器件的温度见表3表3在环境温度－25℃和防滑刹车控制装置工作状态下的测试数据环境温度为－25℃时防滑刹车控制装置壳体5个表面的温度测试数据见表4。表4环境温度为－25℃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－7℃－7℃－7℃－7℃－6℃第三步，测试－35℃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。将低温箱的气温下降到－35℃，由温湿度巡检仪自动检测和记录17个测试点各点温度响应的数值；所述的温度响应数值指17个测试点各点的温度-时间曲线，达到－35℃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个低功耗元器件的温度见表5。表5在环境温度－35℃和防滑刹车控制装置工作状态下的测试数据环境温度为－35℃时防滑刹车控制装置壳体5个表面的温度测试数据见表6。表6环境温度为－35℃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－17℃－17℃－17℃－17℃－16℃第四步，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。将低温箱的气温下降到－40℃，由温湿度巡检仪自动检测和记录17个测试点各点温度响应的数值；所述的温度响应数值指17个测试点各点的温度-时间曲线，达到－15℃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个低功耗元器件的温度见表7。表7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环境温度为－40℃时防滑刹车控制装置壳体5个表面的温度测试数据见表8。表8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－21℃－22℃－21℃－21℃－20℃第五步，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。将低温箱的气温下降到－45℃，由温湿度巡检仪自动检测和记录17个测试点各点温度响应的数值；所述的温度响应数值指17个测试点各点的温度-时间曲线，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个低功耗元器件的温度见表9。表9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环境温度为－45℃时防滑刹车控制装置壳体5个表面的温度测试数据见表10。表10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－26℃－27℃－27℃－26℃－25℃第六步，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。将低温箱的气温下降到－50℃，由温湿度巡检仪自动检测和记录17个测试点各点温度响应的数值；所述的温度响应数值指17个测试点各点的温度-时间曲线，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个低功耗元器件的温度见表11。表11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环境温度为－50℃时防滑刹车控制装置壳体5个表面的温度测试数据见表12。表12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－31℃－32℃－32℃－31℃－30℃第七步，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。将低温箱的气温下降到－55℃，由温湿度巡检仪自动检测和记录17个测试点各点温度响应的数值；所述的温度响应数值指17个测试点各点的温度-时间曲线，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个低功耗元器件的温度见表13。表13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环境温度为－55℃时防滑刹车控制装置壳体5个表面的温度测试数据见表14。表14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－36℃－37℃－37℃－36℃－35℃第八步，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。将低温箱的气温下降到－60℃，由温湿度巡检仪自动检测和记录17个测试点各点温度响应的数值；所述的温度响应数值指17个测试点各点的温度-时间曲线，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。经测试，防滑刹车控制装置性能合格；12个低功耗元器件的温度见表15。表15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环境温度为－60℃时防滑刹车控制装置壳体5个表面的温度测试数据见表16。表16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－41℃－42℃－42℃－41℃－40℃至此，本发明测试取得了表1～表16的低温响应数据和温度-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低温计算模型所需数据的测试工作。当前第1页1 2 3