Новые защищенные усилители серии QuantumX
При проведении испытаний в действительно сложных условиях окружающей среды, таких как чрезвычайно высокая влажность, аномальная температура и экстремально сильная вибрация, требуется сверхпрочное измерительное и испытательное оборудование, способное обеспечить точные результаты измерений. Чтобы соответствовать столь высоким техническим требованиям измерительное оборудование должно пройти всесторонние испытания прежде чем использоваться в полевых условиях. На примере новых защищенных модулей усилителей серии QuantumX компании НВМ, мы хотели бы описать соответствующие процедуры испытаний более подробно.
Рассмотрим термин сверхпрочное исполнение. Что в новых защищенных модулях QuantumX может обеспечить эксплуатационную долговечность и надежность при проведении испытаний в любых погодных условиях на пересеченной местности?
На первый взгляд, герметичного металлического корпуса и надежных разъемов будет достаточно для того чтобы создать измерительное оборудование, подходящее для любых условий эксплуатации. Тем не менее, одной из первостепенных задач является внимательное изучение целевых областей применения и конкретных условий окружающей среды, так как именно они оказывают непосредственное влияние на общий дизайн измерительных модулей. Подходящее оборудование в сверхпрочном исполнение может использоваться как мобильно, так и стационарно или даже в испытательных лабораториях в таких специфических отраслях как строительство, сельское хозяйство, горнодобывающая промышленность или в условиях морской среды.
Работая в тесном сотрудничестве с пользователями, компания HBM собрала и классифицировала типичные профили нагрузки и разработала ряд фильтров, помогающих оптимизировать качество данных.
Обеспечение надежности
Компания HBM проводит серии климатических испытаний, имитирующих физически сложные ситуации, которые позволяют убедиться в надежности работы модулей сбора данных в неблагоприятных условиях эксплуатации. Разрабатываемые при этом стандартизированные тесты позволяют получить обратную связь, необходимую при наладке модулей и обеспечении воспроизводимости результатов. Например, останется ли модуль полностью работоспособным, если корпус будет поврежден или оборвется провод?
Многие из этих испытаний проводятся компанией HBM в собственной аккредитованной климатической лаборатории, оснащенной системами электромеханических ударов и вибрации, водными бассейнами, климатическими камерами и оборудованием для исследования воздействия электромагнитных помех. Специализированное внешнее испытательное оборудование задействуется для дополнительных проверок производительности.
Испытания влиянием температуры и влажности
Тест на прохождение точки росы
Одной из важнейших технических задач при разработке новых защищенных модулей QuantumX являлось расширение диапазона рабочих температур от -35°C до 80°C (-30°F… 175°F).
Работоспособность оборудования в условиях воздействия экстремальных температур тестируется в климатических камерах, где изучается влияние быстрого циклического колебания температуры и влажности. Испытания подтвердили исправность функционирования модулей при их транспортировке, хранении или во время работы в таких условиях окружающей среды.
Самыми тяжелыми из всех температурных испытаний являются испытания тепловым ударом, во время которых определяется способность модуля выдерживать резкие перепады температуры. Конструкция модулей позволяет проводить измерения при колебаниях температуры на 30°C в минуту. Важность данных температурных исследований подчеркивает тот факт, что модули QuantumX разрешается использовать при испытаниях автотранспортных средств в зимний период, когда они могут полностью замораживаться при выключенном двигателе, а затем быстро разогреваться после его запуска.
Инженеры НВМ моделировали реальные условия эксплуатации, подвергая модули воздействию холода до ‐40°C в течение трех часов, а затем в течение короткого периода нагреванию до 85°C. После чего температура вновь снижалась на прежний уровень и поддерживалась на нем в течение еще трех часов, только затем восстанавливался режим комнатной температуры. Таким образом проверяется воздействие на модуль конденсации воды, возникающей при прохождении точки росы. Испытание повторяют как минимум десять раз.
Испытания на удар и вибрацию
Вибрационные испытания
Изучение влияния колебаний и сотрясений компонентов или готового изделия достигается за счет вибрационных испытаний.
Данным способом проверяется износоустойчивость модулей в полевых испытаниях, проводящихся на пересеченной местности. Чаще всего повреждения оборудования возникают при его вибрации на своей природной или резонансной частоте.
Для обеспечения максимального срока службы модуль устанавливается в вибростенд или вибрационную систему и подвергается воздействию вибрации амплитудой 5 g в течение 35 минут в диапазоне 55 и 2000 Гц по трем направлениям осей координат. Любые обнаруженные резонансные частоты повторно тестируются в течение последующих пяти минут с постоянной амплитудой в 0,06 дюйма. Низкие частоты от 10 до 55 Гц затухают в течение одной минуты при общей продолжительности испытаний в два часа для каждого направления.
Фото1: Вибрационные испытания – синусоидальная разверстка колебаний; Фото 2: Испытания на удар
Аналогично проверяется воздействие шоковой амплитуды 35 g. Для этого модуль устанавливается в вибрационную систему и испытывается амплитудой 35 g в течение 6 миллисекунд по трем направлениям осей координат.
Наконец, модуль подвергается испытанию на удар: падение с высоты одного метра. После повторного удара проверяется его корректное функционирование.
Испытания на проникновение воды, пыли и грязи
IP испытания – подача воды из распылительной
форсунки под высоким давлением.
Данные испытания проводятся компанией HBM в два этапа. Для определения степени пылезащиты согласно классам IP65 и IP67 модуль помещается в герметичную камеру, где нагнетается и циркулирует тальковая пыль. Чтобы сам модуль находился ниже атмосферного давления, используется вакуумный насос. Испытания модулей QuantumX прошли успешно, следов проникновения пыли не было обнаружено.
Вибрационные испытания
Степень влагозащиты оборудования согласно IP65 определяется путем подачи на него воды из распылительной форсунки высокого давления в течение нескольких часов; для достижения степени влагозащиты согласно IP67 модуль погружается в воду на глубину одного метра и оставляется там на 24 часа. По результатам обоих тестов попадание воды внутрь оборудования не было обнаружено.
Тестирование устойчивости к электромагнитным помехам
Кроме возможного влияния судовых радиолокационных станций, других специфических требований к последним моделям защищенных модулей компании HBM в отношении электромагнитной совместимости (ЭМС) не предъявляется. Тем не менее, компания HBM провела испытания на воздействие электромагнитных помех согласно EN61326, в результате которых защищенные модули QuantumX были удостоены маркировки СЕ, обозначающей соответствие требованиям ЭМС и Техническому регламенту безопасности низковольтного оборудования.
Дополнительные климатические критерии
Компания HBM провела тщательные испытания новых защищенных модулей серии QuantumX, подтверждающие их соответствие очень жестким требованиям эксплуатации. Вместе с тем существуют и дополнительные критерии, которые не считаются необходимыми для разработки и тестирования этих модулей.
Они включают в себя:
- влияние низкого давления — в модулях предусмотрена специальная мембрана, но испытания низким давлением или вакуумом не проводились
- восприимчивость к химическим текучим средам и солям
- воздействие прямых солнечных лучей
- магнитные эффекты
- детонация и воспламеняемость
По материалам публикаций НВМ
