Файл: Данилин Н.С. Теория и методы неразрушающего инфракрасного контроля радиоэлектронных схем.pdf

Основные технические данные спроектированной установки:

—диапазон температур контролируемых объектов — 20—

150°С;

—линейная разрешающая способность — 1 мм;

—температурная разрешающая способность — 0,5°С. Сканирование объекта — ручное, по заданной кривой, обеспе­

чивается механизмом типа «пантограф».

Целью экспериментальных исследований было определение возможности обнаружения дефектов в схемах радиоэлектронной аппаратуры по уровню инфракрасного излучения. Исследованию был подвергнут модуль ключевой схемы. Модуль представляет со­ бой буферный усилитель, предназначенный для согласования по­ тенциальных выходов некоторых унифицированных схем (тригге­

усилители, входы диодной матрицы, схемы совпадения и т. д.). На рис. 7.3 представлена принципиальная схема модуля. Вы­

бор для исследования модуля обусловлен типовым характером принципиальной схемы — схемы ключа, широко применяемого в цифровых системах управления.

Рис. 7.3. Принципиальная схема модуля объекта исследования.

Принципиальная схема исследуемой части модуля представ­ ляет собой два усилителя, каждый из которых состоит из двух каскадов. Первый каскад выполнен по схеме эмиттерного повто­ рителя, в эмиттерной цепи которого включено последовательно со­ противление Rs (Иб) и переход база—эмиттер транзистора ППЗ

149

(ПП4). Сопротивление в цепи базы Ri(Ro) служит для ограниче­ ния тока, поступающего в базу триода ПП1 (ПП2). Сопротивле­ ние Rs(R6) является основным элементом, определяющим входное

ния, который характеризует нормальное функционирование моду­ ля. ' Напряжение па выходе модулей (соответственно позиции вы­ ходных контактов 11, 17) измерялось вольтметром типа ВК 7—9. Основное отличие в модулях наблюдалось при измерении выход­ ного напряжения, когда напряжение на входе было 8,5 В. Это объясняется разбросом характеристик триодов, когда ток коллек­ тора достигает тока насыщения.

Величина напряжения ц0Ых у отобранных модулей при на­ пряжении нвч =-—8,5 В составляет —0,015 н- —0,035 В. Подготов­ ка эксперимента для непосредственной записи инфракрасных про­ филей сводилась, кроме того, к выбору кривой сканирования.

мопишущим потенциометром, при этом модуль устанавливался на предметном столике радиометра.

Установка модуля осуществлялась с помощью двух базовых точек на кривой сканирования, соответствующих точке 0 и точке R3, при этом перо пантографа было установлено на соответствую­ щие точки предварительно закрепленного копира. Установка на базовые точки велась через визир, что обеспечивало совмещение их, а, следовательно, и всей кривой при перемещении пера паи-

.тографа по копиру с оптической осью инфракрасного радиометра. Затем перо пантографа устанавливалось на нулевую точку копира.

Через 15 .мин ■— время установления теплового равновесия — включалась временная развертка самопишущего потенциометра, соответствующая прохождению всей шкалы потенциометра за

150

350 с. Равномерное перемещение пера^ по копиру приводило к за­ писи теплового поля испытуемого модуля.

На рис. 7.4 представлен инфракрасный профиль • одного из 12 модулей. Цифра, нанесенная на поле инфракрасного профиля, со-

Рис. 7.4. Инфракрасным профиль исправного модуля № 1, полученный при ивх= —8,5 В.

ответствует номеру модуля, здесь же нанесены координаты соот­ ветствующих элементов в последовательности обхода по скани­ рующей кривой.

На рис. 7.5 представлен инфракрасный профиль модуля при от­ сутствии напряжений на входе. (Рис. 7.3 соответствует напряже-

Рис. 7.5. Инфракрасный профиль исправного модуля № 6 при отсутствии входного сигнала.

пню па входе —8,5 В). Инфракрасные профили остальных моду­ лей не приведены, они идентичны представленным профилям, и имеется лишь некоторое различие В' уровне инфракрасного излу­ чения на отдельных элементах.

Уровни излучения отдельных элементов, образующие в сово­ купности тепловое поле, и позиция этого элемента служили коор­ динатами контрольных точек инфракрасных профилей. Затем строилась диаграмма, отражающая максимальное и минимальное излучение в контрольных точках и являющаяся эталонной диа­ граммой. На схеме модуля нанесены точки 1—15, являющиеся условными точками возможных дефектов. Дефект, обозначенный, например, цифрами 1—2, показывает, что изменения произошли в цепи 1—2. Последовательность измерений описана выше. Под­ готовка образца сводилась к иммитации дефекта. Получены ин­ фракрасные профили, изображенные на рис. 7.4—7.26. На поле инфракрасного профиля нанесен порядковый номер дефекта и ко­

151

ординаты контрольных точек, в которых произошли изменения инфракрасных профилей относительно уровней эталонной диаг­ раммы.

§ 7.4. АНАЛИЗ ДЕФЕКТОВ СХЕМ

Как отмечалось выше, максимальное и минимальное значения уровней инфракрасного излучения в контрольных точках можно характеризовать, как эталонные значения, а инфракрасные про­ фили (рис. 7.4, 7.5) можно назвать эталонными инфракрасными профилями. Отличие инфракрасных профилей дефектных модулей от эталонных может служить критерием оценки дефекта. Оми мо­ гут быть вызваны следующими причинами (дефектами).

Дефект 1. Обрыв базы триода ППЗ между точками 6—8 (рис. 7.6). Этот дефект приводит к тому, что на базу триода ППЗ не по-

Рис. 7.6. Инфракрасным профиль модуля при обрыве в цепи базы ППЗ.

ступает входной сигнал. Триод ППЗ находится в закрытом состоя­ нии, величина рассеивания электрической мощности уменьшается на сопротивление R3 (схема не функционирует).

Дефект 2. Обрыв цепи коллектора триода ПП1 между точка-

152

ческой мощности на элементах, образующих с триодом ПП1 л источником питания последовательную цепь. Таким элементом является сопротивление R3, уменьшение излучения в котором хо­ рошо проявляется на соответствующем инфракрасном профиле. Схема функционирует нормально, хотя произошло изменение вход­ ного сопротивления модуля.

Дефект 3. Обрыв цепи базы триода ПП1 между точками 2—3 (рис. 7.7). Обрыв приводит к тому, что половина схемы модуля,

представляющая собой законченную функциональную схему, не функционирует. При подаче на вход напряжения —8,5 В состоя­ ние схемы соответствует малому (такому, как при «вх =0,3 В) потреблению тока от источника, а следовательно, и малой величи­ не рассеиваемой мощности на соответствующих элементах этой половины модуля. Особенно заметно понижение величины рассеи­ ваемой электрической мощности на резисторах Из и R5. Схема не функционирует.

Дефект 4. Обрыв цепи коллектора триода ППЗ между точка­ ми 10—12 (рис. 7.9). Такой дефект приводит к уменьшению до

Рис. 7.9. Обрыв цепи питания коллектора ППЗ.

нуля тока в цепи сопротивления R3 и триода ППЗ и соответствен­ но к уменьшению величины рассеиваемой электрической мощно­ сти, а следовательно, и уровня инфракрасного излучения элемен­ тов — резистора R3 и триода ППЗ. Особенно заметно проявляется

153

это изменение на инфракрасном профиле в точке, соответствующей сопротивлению R3. Схема не функционирует.

Дефект 5. Обрыв сопротивления R7 в точках 6—7 (рис. 7.10). Такой дефект схемы равносилен обрыву цепи смещения, которое

/?з

А з

Рис. 7.10. Обрыв сопротивления /?7.

подается на триод ППЗ, в результате чего режим триода находит­ ся в промежутке между состоянием насыщения и состоянием от­ сечки. При таком режиме через триод заметно увеличение тока, а следовательно, и увеличение тока через R 3 . Это хорошо видно на инфракрасном профиле по увеличению излучения на сопротивле­ нии R3. Схема не функционирует.

(рис. 7.12). Увеличение коэффициента усиления триода по току приводит к тому, что при одном и том же уровне сигнала в базо­ вой цепи увеличивается ток, проходящий через коллектор—эмит­ тер триода соответственно через сопротивление Re, включенное последовательно с триодом и источником питания. На инфракрас­ ном профиле видно, что увеличение излучения по сравнению с эталонным незначительно, так как эмиттерный повторитель обла­ дает повышенной стабильностью коэффициента усиления. Схема функционирует нормально.

Дефект 8. Сопротивления R3R4 не удовлетворяют по своим номиналам спецификации и равны 0,5 кОм (рис. 7.13). Уменьше­ ние сопротивлений R3, R4 от 1 до 0,5 кОм приводит к увеличению электрической мощности рассеяния на этих сопротивлениях.

Внутреннее сопротивление триодов ППЗ и ПП4 в режиме на­ сыщения коллектора мало, поэтому почти все напряжение источ-

154

(рис. 7.14). Здесь можно отметить уменьшение излучения на ре­

7.15). Хорошо видно уменьшение излучения на резисторе R3. Объяснение этому явлению такое же, как и дефекту 3 (только здесь дефект связан с увеличением сопротивления резистора и со­

довательно, к уменьшению величины мощности рассеивания на сопротивлении Rs, являющимся эмиттерной нагрузкой триода ПП1. На инфракрасном профиле хорошо видно уменьшение излу­ чения на резисторе Rs. Схема функционирует нормально, -

155