王丽文,钱 渭,邱熠涛,赵 叶,田 聪,郭 燕
(1.贵州航天电器股份有限公司,贵州贵阳,550009; 2.陕西群力电工有限责任公司,陕西宝鸡,721300)
GJB7401-2011标准简介
王丽文1,钱 渭2,邱熠涛2,赵 叶2,田 聪2,郭 燕2
(1.贵州航天电器股份有限公司,贵州贵阳,550009; 2.陕西群力电工有限责任公司,陕西宝鸡,721300)
文章介绍了国家军用标准GJB7401-2011《有失效率等级的射频继电器通用规范》的主要内容和标准在贯彻实施应注意的事项进行了论述。
失效率等级;射频继电器;军用标准;实施
我国军用密封电磁继电器的国家军用标准目前已形成了一个比较完整的体系,继电器触点负载从低电平到5A的产品适用于国家军用标准GJB65B-1999《有可靠性指标的电磁继电器总规范》(等效采用美军标MIL-R-39016E[1998]);触点负载从低电平到10A的产品适用于国家军用标准GJB1042A-2002《电磁继电器通用规范》(等效采用美军标MIL-R-5757H[1998]);触点负载从低电平到50A的产品适用于国家军用标准GJB2888A-2011《有失效率等级的功率型电磁继电器通用规范》(等效采用美军标MIL-R-83536B[2003]);触点负载大于25A的产品适用于国家军用标准GJB1461-1992《含可靠性指标的功率型电磁继电器总规范》,而有失效率等级的TO-5型射频电磁继电器缺少适用的国家军用标准,所以从2009年到2010年,由中国电子标准技术研究院、陕西群力电工有限责任公司、贵州振华群英电器有限公司、桂林航天电子有限公司等单位起草、制订了国家军用标准GJB7401-2011《有失效率等级的射频继电器通用规范》。该标准等效采用美国军用标准MIL-PRF-32140[2004],且由中国人民解放军总装备部批准,于2011年12月年发布,2012年4月年实施。
GJB7401-2011《有失效率等级的射频继电器通用规范》标准共有六章和A、B二个附录。
2.1 第1章中规定了有失效率等级的射频继电器通用要求和适用范围,其内容包含标准适用于触点额定值从低电平至额定值1A(阻性)、输出特性阻抗为50Ω的射频继电器,失效率等级是在125℃下循环至继电器失效来确定的,置信度为95%。
2.2 第2章包含标准的引用文件主要是国家标准、国家军用标准,其中以国家军用标准为主要引用文件。
2.3 第3章是标准的核心技术要求,其内容包含总则、失效率等级代号、材料、循环利用、回收或环保优质材料、接口和结构、二极管筛选、运行筛选、可焊性、密封、绝缘电阻、介质耐电压、电性能、射频特性、温度冲击、冲击(规定脉冲)、仅适用于高电平阻性负载)、盐雾(腐蚀)、寿命、中等电流、耐溶剂性、粒子碰撞噪声检测(PIND)(当规定时)、标志、玻璃绝缘子、加工质量。
在这些核心技术要求中规定了详细的技术指标,如继电器应符合本规范和相关详细规范规定的所有要求,本规范的要求与相关详细规范不一致时,应以相关详细规范为准,要求承制方应按GJB546和GJB3014及GJB1649的规定,建立并保持质量保证大纲计划和统计过程控制体系 (SPC)及静电放电 (ESD)控制大纲计划及采用批日期代码达到可追溯性要求的程序;失效率等级代号和95%的置信度下每个失效率 (单位为1%/1000次)等级相应的最少平均寿命次数(μ)见表1;所使用的任何材料的接收和认可均不应理解为对继电器成品的保证接收;继电器的内外部金属零件禁止使用汞和汞化合物、禁止使用镁和镁化合物 (触点除外),金属零件电镀和其它加工处理后应达到耐腐蚀要求,但不得镀纯锌、纯镉、纯锡(只有铅的含量至少为3%时才可使用锡-铅镀层);应尽可能使用回收或环境保护所优先的材料,只要这些材料能使继电器符合或优于本规范的要求,并能提高经济效益和降低成本;承制方提供热浸焊料引出端时,热浸焊料引出端可以比规定的最大尺寸大0.05mm;对线圈内接二极管的产品应按规定进行防静电处理,二极管应进行在线筛选;产品筛选中规定产品失效的监测水平为接触电阻应不大于100Ω,断开触点间的电压应不小于开路电压的95%,筛选后的绝缘电阻不应小于10000MΩ;可焊性中规定产品的焊接式引出端被检查部分的表面至少应有95%的面积被覆盖上一层连续的新焊料层,直径大于1.2mm的焊钩式引出端处于标准缠绕线与引出端之间的焊缝,其总长度的95%应由焊料与被试引出端的表面相切,且不允许有针点、空白等。若被试引出端与焊缝之间焊料相切处是一条不规则或间断的线条,则可认为失效,射频特性不满足要求也可认为是失效。另外,还规定外壳的可焊性适用于满足射频特性而且接地的继电器,被检查部分的表面至少应有95%的面积被覆盖上一层连续的新焊料层,若被试外壳与焊缝之间焊料相切处是一条不规则或间断的线条,则认为失效,射频特性不满足要求也认为是失效;产品密封性中规定的空气漏率不得超过1×10-3Pa.cm3/s;产品绝缘电阻不应小于10000MΩ,在高电平寿命试验后应不小于1000MΩ;产品进行介质耐电压试验时的漏电流不得超过100μA;在高电平寿命试验后,正常大气压或低气压下的介质耐电压测量值至少应为初始值的75%;产品的静态接触电阻不得超过0.1Ω、触点回跳时间不得超过1.5ms(适用于“A”级失效率)、触点稳定时间不得超过2.0ms(适用于“B和C”级失效率);断开触点间、各触点组之间及触点与线圈之间的分布电容量不得大于规定值;射频特性中插入损耗在规定的频率范围内任一条射频通路的各端口间的插入损耗不应超过规定值、电压驻波比(VSWR)在规定的频率范围内每一条射频通路的任一端口的电压驻波比不应超过规定值、隔离度在线圈激励和去激励条件下规定的频率范围内接通的各端口与断开的各端口间的隔离度均不应小于规定值、射频功率传输能力(仅承载)是继电器输出端口加规定功率时,不应有击穿、烧焦或飞弧现象;试验后,插入损耗不应超过规定值、隔离度均不应小于规定值;产品冲击试验和振动试验中规定产品的监测时间为闭合触点的断开不得超过10μs,断开触点的闭合或桥接不得超过1μs;产品过负载试验中规定产品试验中闭合触点间的电压降不应大于所加负载电压的5%,断开触点间的电压不应小于所加负载电压的95%;产品寿命试验中规定产品试验中触点失效的监测水平,对于低电平试验接触电阻不应大于100Ω,对于高电平试验不应大于所加负载电压的5%,断开触点间的电压应不小于所加负载电压的95%,试验后的静态接触电阻值不得超过规定初始值的两倍;产品中等电流试验中规定产品试验中触点失效的监测水平,闭合触点的接触电阻不应大于3Ω,断开触点间的电压应不小于所加负载电压的95%,试验后的静态接触电阻值不得超过规定极限值等等。
表1 失效率等级代号
2.4 第4章也是标准的核心技术内容,其内容包含检验分类、可追溯性、检验条件、鉴定检验、鉴定合格资格的保持、失效率等级的确定、二极管筛选和逐批检验及周期检验、检验方法。
2.4.1 检验分类规定了鉴定检验、二极管筛选和逐批检验及周期检验。
2.4.2 承制方应制定并保持一个利用批日期代码来达到可追溯性要求的程序(含带批号的底座、触点部件及驱动部件等)。
2.4.3 检验条件应在GJB360B-2009中规定的“一般要求”中规定的试验标准大气条件下进行,也可以在符合生产实际的环境条件下进行。电源在110%的规定试验负载电流下,电源调整率不得大于10%,直流电源的纹波电压不得大于5%,交流电源的频率变化应在规定频率的1%之内并且应是正弦波,波形系数在0.95~1.25之间。继电器测试使用的设备加到触点的负载为6V(直流或交流峰值)最大开路电压下不得超过10mA(阻性)。另外,所有的电气、环境和机械参数的公差为±10%,本规范规定的鉴定和鉴定维持置信度均为95%等。
2.4.4 鉴定检验应在鉴定机构批准的试验室中进行,鉴定的置信度均为95%并以鉴定检验表结果为依据及标准的附录B来确定失效率等级,G级零件号产品的鉴定合格应以A级、B级或C级零件号产品的鉴定合格为依据,当承制方有要求时,只对A级、B级或C级鉴定合格的零件号产品所覆盖的G级零件号产品授予鉴定合格,所覆盖的产品于原提交的产品必须3相同的设计,采用相同的设施、工艺和材料制造,且原提交的产品已按A级、B级或C级鉴定合格,注意G级零件号产品不进行失效率等级的试验;鉴定检验表共分7组。第1组检验项目是“内部目检和机械检查、运行筛选、可焊性(3只样品)、介质耐电压、绝缘电阻、电性能、外部目检和机械检查(仅对2只样品进行尺寸检查)、密封”,受检的样品数为所有样品,允许的失效数为0只,这一组的检验相当于继电器的正常交收检验。第2组检验项目是“温度冲击、耐溶剂性、冲击(规定脉冲)、振动(正弦)、振动(随机)、微粒碰撞噪声检测(PIND,当规定时)、稳态加速度、引出端强度、介质耐电压、绝缘电阻、电性能、密封”,受检的样品数为4只,允许的失效数为1只,这一组的检验是考核继电器的环境适应能力和结构强度。第3组检验项目是“磁干扰(当规定时)、线圈寿命、耐焊接热、盐雾(腐蚀)、介质耐电压、绝缘电阻、电性能、密封”,受检的样品数为4只,允许的失效数为1只,这一组的检验是考核继电器的设计能力和环境适应能力及结构强度。第4组检验项目是“过负载、介质耐电压、绝缘电阻、电性能”,受检的样品数为4只,允许的失效数为1只,这一组的检验是考核继电器的过负载能力。第5组检验项目是“寿命(高电平负载)、介质耐电压、绝缘电阻、电性能、射频特性”,受检的样品数为4只,允许的失效数为0只,这一组的检验是考核继电器的额定高电平负载寿命能力和射频特性。第6组检验项目是“寿命(低电平负载)”,受检的样品数为20只,允许的失效数见标准的附录B,这一组的检验所得到寿命试验数据是用威布尔分布法确定继电器的失效率等级。第7组检验项目是“中等电流、介质耐电压、绝缘电阻、电性能”,受检的样品数为4只,允许的失效数为1只,这一组的检验是考核继电器的设计能力和中等电流负载能力。
2.4.5 承制方鉴定合格资格的保持应在每6个月内向鉴定机构提供一份逐批和周期检验及适用的升级试验数据结果报告,在维持周期内作为保持鉴定批准的依据。如果出现不能维持鉴定合格的失效率等级时,应立即报告鉴定机构。
保持连续批准的鉴定合格资格应在6个月的周期内符合下列相关规定:由鉴定机构核查承制方符合GJB546A的要求;承制方未更改产品的设计;详细规范要求未作过会影响产品性能的更改;A组检验的批次不合格率超过10%;C组和D组检验均合格;汇集所有试验记录都证明维持95%的置信度的失效率等级;A级、B级或C级零件号产品连续鉴定合格。
如果不符合D组检验要求,但承制方已经采取了鉴定机构满意的纠正措施,则鉴定合格资格保持报告可延期至D组检验的重新试验结束之后的60天内提交。如果承制方在6个月报告周期内生产线没有生产,应向鉴定机构提交一份鉴定合格产品的证明书,以证明承制方具有生产继电器的能力和条件等;如果在连续两个报告周期内生产线没有生产,鉴定机构可要求承制方生产检验样品进行所有C组和D组检验。
2.4.6 失效率等级的确定应以所有已完成的寿命试验数据作为依据并按照标准的附录B规定的要求计算继电器失效率等级,应收集鉴定检验样品的寿命试验数据、已完成的C组检验每个生产批的寿命试验数据、内部设计和结构相似继电器的寿命试验数据(见标准附录A),这些收集数据还应按GJB2649规定的内容和格式进行保存。对某一较高失效率等级的鉴定批准也包含了比该失效率等级低的其它失效率等级的批准。例如,某产品的鉴定批准失效率等级为“C”级。同时,它也包含“A”级和“B”级失效率等级的批准。
2.4.7 生产过程检验包含一个经鉴定机构批准的二极管筛选工序(在“运行”前进行),至少在不低于125℃下进行不少于24h的老练,可以GJB128A为指导。通过特军级质量认证或按特军级筛选的二极管不要求进行筛选,筛选的免除需经鉴定机构批准。
2.4.8 A级、B级或C级失效率等级产品的A组检验即逐批检验或产品交货检验,G级产品的可以不要求必须进行逐批检验,但是它的设计与A级、B级或C级产品相同,并且应符合A级、B级或C级产品环境适应性鉴定的要求,同时在A级、B级或C级产品的检验体系中,该体系是按完整的QPL体系进行确认。
2.4.9 A组检验分为A1、A2、A3、A4分组,A1分组项目包含“振动(正弦)、微粒碰撞噪声检测(PIND,当规定时)、运行筛选”,A2分组项目包含“介质耐电压、绝缘电阻、电性能”,A3分组项目包含“可焊性、射频特性”,A4分组项目包含“外部目检和机械检查、密封”。A1、A2、A4分组应顺序进行100%检验,对于“A级”失效率等级的继电器,允许每批产品只抽取13只继电器进行正弦振动试验,不允许失效,如果出现失效,则进行100%检验,当批量小于13只时,应进行100%正弦振动试验。另外,外壳可焊性试验在测量射频特性进行接线板安装时进行。如可能时,承制方在进行这些试验时应有订购方监督检查,剔除所有不合格品,但A2分组的剔除不能超过5%。A3分组的可焊性和射频特性应从每个检验批随即抽取2只样品试验,如出现不合格,则认为该批不合格,对于可焊性拒收批标准中还规定了相关的详细返工方案,而对于射频特性的拒收批,应进行DPA(军用电子元器件破坏性物理分析)试验以确定是否属于批次性的失效模式,如果分析确定失效是非正常,则允许另外抽取两只样品进行试验,不允许失效,对于任何射频特性测试失效的批应拒收,并不得再按本规范要求提交。
2.4.10 周期检验由C组检验和D组检验组成,C组检验分为C1、C2分组,C1分组项目包含“寿命(高电平负载)、介质耐电压、绝缘电阻、射频特性、外部目检”,受检的样品数为4只,允许的失效数为0只,C2分组“寿命(低电平负载)”,受检的样品数为20只,允许的失效数见标准的附录B,样品应在经过A组检验并合格的检验批中抽取,抽样数最少应使继电器寿命循环次数符合已鉴定合格的失效率等级所规定的鉴定维持要求,样品应尽可能使维持周期内经受试验的继电器能代表该周期内生产的所有产品。
D组检验由D1分组、D2分组、D3分组、D4分组、D5分组组成,样品应在经过A组检验并合格的检验批中抽取,D1分组周期为1个月,试验项目是“中等电流、介质耐电压、绝缘电阻、电性能、外部目检”,受检的样品数为3只,允许的失效数为0只 (按照鉴定机构批准的相似继电器类型各个失效率组合在每6个月维持周期内允许1只失效)。D2分组周期为6个月,试验项目是“温度冲击、冲击(规定脉冲)、振动、引出端强度、介质耐电压、绝缘电阻、电性能、外部目检、密封”,受检的样品数为2只,允许的失效数为0只。D3分组周期为6个月,试验项目是“过负载、介质耐电压、绝缘电阻、电性能、外部目检”,受检的样品数为2只,允许的失效数为0只。D4分组周期为12个月,试验项目是“温度冲击、正弦振动、耐焊接热、介质耐电压、绝缘电阻、电性能、外部目检、密封”,受检的样品数为2只,允许的失效数为0只。D5分组周期为24个月,试验项目是“磁干扰(当规定时)、线圈寿命、盐雾(腐蚀)、稳态加速度、耐溶剂性、介质耐电压、绝缘电阻、电性能、外部目检、密封”,受检的样品数为2只,允许的失效数为0只。
如果继电器未通过C组检验或D组检验,承制方应按照下列规定进行处理,应立即停止产品交货和A组检验,在5个工作日内将失效情况报告鉴定机构和监督检查机构;查明失效原因,在材料、工艺或其它方面提出纠正措施,经鉴定机构批准后,对能够进行纠正的所有产品采用纠正措施;如果C组检验中只发生1次单独孤立的失效,且出现问题的继电器已在相应负载下试验完成了规定的最少循环次数的50%,则承制方可自行确定抽取3只增加的继电器进行相同的C组检验,如果3只增加的继电器C组检验合格,则可作为1次随机、孤立失效的证据交给鉴定机构,而无需再采取纠正措施;完成纠正措施后,重新抽取样品进行C组检验或D组检验,是对全部项目检验或仅对原样品失效项目检验由鉴定机构确定;重新抽取样品进行C组检验或D组检验合格后,产品交货和A组检验可重新开始;如果重新抽取样品进行C组检验或D组检验仍不合格,承制方应将有关失效情况报告鉴定机构和审查机构。
2.4.11 标准中规定的试验方法主要是引用GJB360B-2009《电子及电气元件试验方法》,只有密封试验和盐气(腐蚀)引用了GJB548B-2005《微电子器件试验方法和程序》和GJB128A-1997《半导体分立器件试验方法》。
2.4.11.1 目检和机械检查应采用目视或适当的仪器及符合规定准确度要求的测量器具对继电器进行目检和机械检查。
2.4.11.2 运行筛选试验中只包含高温运行和低温运行,标准中详细规定了运行开始前的处理,其中对鉴定检验、A组检验和自保持、非保持继电器及继电器的重量等规定了更详细的要求。同时还规定了运行的速率、次数、负载和监测时间等等。
2.4.11.3 可焊性试验采用GJB360B规定的方法208,并规定了被试引出端的数目、方法及老化条件。
2.4.11.4 密封试验规定了两种试验分类即封入示踪气体的继电器和未封入示踪气体的继电器。对于封入示踪气体的继电器采用GJB360B规定的方法112中试验条件C或GJB548B规定的方法1014.2中试验条件B。对于未封入示踪气体的继电器采用GJB548B规定的方法1014.2中试验条件A1或A2,也可采用GJB548B规定的方法1014.2中试验条件B。两种试验分类中还规定了粗检漏试验条件。当有争议时,应以GJB548B规定的方法1014的试验条件B为准。
2.4.11.5 绝缘电阻试验采用GJB360B规定的方法302中试验条件A(适用于线圈和触点额定值均低于60V的继电器)和B(适用于所有其它继电器),测试点按标准规定执行。
2.4.11.6 介质耐电压试验中包含正常大气压下和低气压下(不适用于A组、C组、D3分组或D4分组)两项。正常大气压下,试验采用GJB360B规定的方法301,并规定了试验施加点、试验电压数值、最大漏电流(漏电流测试设备的准确度应部差于10%)、试验电压施加时间等;低气压下,试验采用GJB360B规定的方法105中试验条件C(4.4kPa),并规定了试验施加点、试验电压数值、试验电压施加时间等。
2.4.11.7 电性能试验中包含静态接触电阻、规定的动作或自保持/复归、保持和释放值(电压)、线圈电阻、线圈电流、动作和释放时间、触点动态特性、线圈瞬态抑制和二极管阻断完好性、中位筛选。
a.静态接触电阻应按GJB360B规定的方法307进行测试,还规定了测试点、测试动作次数、测试负载和高电平寿命及中等电流寿命试验后的测试负载等。
b.规定的动作或自保持/复归、保持和释放值(电压)的测量给出了非常详细的方法,规定了鉴定检验和质量一致性检验时继电器测量的安装位置、逐渐增/减电压测量法和阶跃函数法(当有争议时,应以阶跃函数法准)、非自保持继电器和自保持继电器的不同要求及非自保持继电器和自保持继电器(单线圈和双线圈)的测量程序图等。
c.线圈电阻应按GJB360B规定的方法303进行测试。
d.线圈电流应给线圈加额定电压最长5s,测量规定线圈电流。
e.动作和释放时间测量给出了也非常详细的方法,应采用示波器或经鉴定机构批准的其他设备,还应采用规定的电路图或等效的电路图,动作和释放时间不包括触点回跳和触点稳定时间(释放时间不适用于自保持继电器),而先断后合应按规定的电路或等效的电路监测触点状态。
f.触点动态特性中包含了触点回跳和触点稳定时间,触点回跳适用于“A”级失效率,触点稳定时间适用于“B和C”级失效率,这些时间的测量都规定了详细方法、典型电路和典型波形图及明确的精度要求。
g.线圈瞬态抑制和二极管阻断完好性测试项目中,线圈瞬态抑制规定了明确的试验电路和典型瞬态电压图形,给出详细的测试方法及测试设备的技术指标和精度要求。二极管阻断完好性按规定进行测试,且漏电流不应超过规定值。
h.中位筛选(只适用于自保持继电器)测试时是给继电器的两个线圈同时加额定电压,至少10ms。在电压切除后,监测继电器的触点是否处于中位状态及测试次数、判拒、出现中位状态继电器的处理等。
i.分布电容应按GJB360B规定的方法305进行测试,测试频率为1MHz±100kHz和测试电压1.0V ±0.2V(有效值)。
2.4.11.8 温度冲击试验采用GJB360B规定的方法107中试验条件B。其中,对第5次循环过程中在极限温度下的保温时间应各为2h。其它如样品安装、每个极限温度下的测量、试验后的检查等应按规定的细则及要求执行。
2.4.11.9 冲击(规定脉冲)试验采用GJB360B规定的方法213中试验条件A(490m/s2)、B(735 m/ s2)或C(980 m/s2)。其它如样品安装、电负载条件、冲击次数(非自保持继电器每个冲击方向3次,自保持继电器每个冲击方向4次)、冲击过程中的测量、试验后的检查等应按规定的细则及要求执行。
2.4.11.10 振动试验包含了振动(正弦)和振动(随机)两项目,振动(正弦)采用GJB360B规定的方法204中试验条件D,但振动幅值为:双振幅4.95mm或294m/s2(取较小者),频率范围为10Hz~3000Hz。对于鉴定检验和D组检验应在继电器的三个相互垂直方向的每一轴向上,继电器加激励(自保持)状态试验2 h,继电器去激励(复归)状态试验2 h。对于A组检验应在继电器的触点运动方向上,用100 Hz~3000Hz的整个频率范围内进行1次循环试验,时间为继电器加激励(自保持)状态向上扫频3min和继电器去激励(复归)状态向下扫频3min。如果出现不合格产品,则所有继电器应在三个相互垂直方向的每一轴向上进行100%试验。
振动(随机)采用GJB360B规定的方法214中试验条件IG[加速度谱密度40(m/s2)2/Hz,总均方个根加速度值239.1 m/s2],对于鉴定检验和D组检验应在继电器的三个相互垂直方向的每一轴向上,继电器加激励(自保持)状态试验15 min,继电器去激励(复归)状态试验15 min。对于A组检验,时间为继电器加激励(自保持)状态3min和继电器去激励(复归)状态3min。
2.4.11.11 稳态加速度试验采用GJB360B规定的方法212中试验条件A(147m/s2),应在继电器的三个相互垂直方向的每一轴向上(共六个方向)试验,按规定给继电器加激励或去激励试验5 min,自保持继电器不加激励,但在各自的相应状态进行试验。
2.4.11.12 引出端强度试验包含了拉力试验、弯曲试验和扭转试验,每一种引出端应有2个经受试验,试验按GJB360B规定的方法211进行。拉力试验应按试验条件A。弯曲试验应按试验条件B(2次弯曲)或C。扭转试验应按试验条件D,并按相应的详细要求执行。
2.4.11.13 磁干扰试验应将一只被试继电器和8只同类继电器采用标准规定的继电器安装排列图进行安装(适用的夹具),然后给外边的8只同类继电器加额定电压激励,并按规定测量被试继电器的动作和释放电压,再将外边的8只继电器去激励,再按规定测量被试继电器的动作和释放电压。
2.4.11.14 线圈寿命试验包含了线圈寿命和线圈耐久性两项目。线圈寿命试验应按规定的寿命环境温度曲线图进行1000 h。对自保持继电器应在两个线圈上平均分配。在试验的最高温度期间,应连续给线圈加额定电压,并至少有一半的常开触点加额定电流。在室温和最低温度保温期间,线圈去激励触点不加负载。在初始状态下、第一个100h (非自保持)之后和第一个50h(自保持)之后、250 h ±25 h(非自保持)之后和125 h±12.5 h(自保持)之后、500 h±25 h(非自保持)之后和250h±12.5 h (自保持)之后、750 h±25 h(非自保持)之后和375 h±12.5 h(自保持)之后,按规定测量相关电性能。
线圈耐久性试验前应按规定测量线圈电阻或线圈电流,将继电器放在最高环境温度的试验箱内,给继电器线圈加最大电压,按规定的循环速率进行循环,至少114 h,对自保持继电器应在两个线圈上平均分配。
2.4.11.15 耐焊接热试验采用GJB360B规定的方法210中试验条件B,其它细则和特殊规定按要求执行。
2.4.11.16 盐雾或盐气(腐蚀)试验包含了盐雾和盐气(腐蚀)两项目。盐雾试验采用GJB360B规定的方法101中试验条件B,适用的盐溶液为5%。盐气(腐蚀)试验采用GJB128A规定的方法1041。其它细则和特殊规定按要求执行。
2.4.11.17 过负载(仅适用于高电平负载)试验为阻性负载。对继电器的常开和常闭触点应单独进行试验,直流触点负载为100次(接通和断开的时间相等),过负载电流应为2倍额定负载电流,并规定监测触点状态和检查电气连续性。阻性负载应采用合适的无感电阻器,循环速率为(20±2)次/分。
2.4.11.18 寿命试验包含了高电平负载、低电平负载二项目。试验应在环境温度最低为125℃,高电平负载加规定相应负载循环1×105次,在每次“接通”和“断开”的至少40%的时间内监测接触电阻或电压降及开路电压,每一只继电器的所有触点应转换相同的负载,试验后应检查每只继电器外壳接地熔断器的电气连续性。阻性负载应采用合适的无感电阻器,循环速率为(20±2)次/分。低电平负载为10μA~50μA、10 mV~50mV(直流或交流峰值),循环时间最少为被试继电器的最大动作和释放时间之和的10倍,自保持继电器为10乘2倍的动作时间,每次循环周期的(50±10)%时间内线圈以额定电压激励。
2.4.11.19 中等电流试验采用GJB360B规定的方法312进行,并按相关规定执行,触点负载为100mA、28Vd.c.,循环速率为(10±2)次/分,循环次数为5×104次,环境温度最低为125℃,最大接触电阻或电压降和断开触点间电压应符合标准规定,线圈以额定电压激励,循环速率为(10±2)次/分,非自保持继电器线圈的接通时间至少为每次循环时间的75%,自保持继电器每一状态下应停留大约一半的时,在每次“接通”和“断开”的至少40%的时间内监测接触电阻及开路电压。
2.4.11.20 耐溶剂性试验采用GJB360B规定的方法215进行,但溶剂a、b和c的温度应保持在63℃~70℃,刷洗所有标志部位,溶剂c中的可选择的试验程序不适用,每一种溶剂应有一只样品经受试验,对于鉴定检验,超出所给溶剂种数的样品应免做试验,对于D组检验应追加一只样品,这只样品可采用A2组的电气性能不合格品。
2.4.11.21 射频测试设备的频率范围应符合相关详细规范的规定。环境温度为20℃ ±5℃,相对湿度不超过80%。除另有规定外,所有不使用的引出端和测试中不使用的引出端均应端接50Ω的负载。
2.4.11.22 插入损耗的测量应在校准后8小时完成,每次完成测试读数后需要再次校准;电压驻波比的测量应在校准后8小时完成,每次完成测试读数后需要再次校准;隔离度的测量应在校准后8小时完成,每次完成测试读数后需要再次校准。
2.4.11.23 射频功率传输能力测试时,射频功率源应能给继电器的射频输入端提供规定的额定功率,除另有规定外,继电器的射频输出端应端接50Ω的负载,试验开始前继电器的温度应达到室温,功率源应调整到规定的最高频率和规定的额定功率,继电器的射频输入端施加该功率至少1小时,在此时间结束时,完成检查继电器的射频特性在规定的极限范围内。
2.4.11.24 微粒碰撞噪声检测(PIND)(当规定时)应按GJB65B-1999附录B(补充件)规定执行。2.5 第5章中规定继电器的交货准备。其内容包括继电器的防护包装、装箱、标志等要求。
2.6 第6章中规定继电器的说明事项。其内容包括预定用途、使用注意事项、订货文件内容、军用零件号、密封、金属间的接触、夹具损耗、典型的射频测试、术语和定义。
2.6.1 符合本规范的继电器预定使用于电子和通信设备,主要应用领域是飞机、舰船、导弹、宇航器及地面支援电子通讯设备,也可用于其它军事装备中。
2.6.2 使用注意事项明确规定低于线圈额定电压使用时将会损害继电器的动作。不得用继电器的转换触点将一个位置的接地负载转换到另一个位置接115V引出端。不得用继电器的转换触点转换相间负载,或转换非同步交流电源间的负载。自保持继电器加在线圈上的脉冲电压不得低于线圈额定电压,不得给自保持和复归线圈同时加脉冲电压,脉冲电压的宽度应至少为继电器动作时间的3倍,否则继电器可能会处于中位状态。符合本规范的继电器触点额定值定义为:低电平为10μA、50mV到10mA、6V;中等电流为10mA、6V到100mA、28V;高电平为100mA、28V以上。
2.6.3 订货文件应规定本规范的名称、编号、要求引用的相关标准、军用标志、详细规范的名称、编号、军用零件号、防护包装、装箱等级、专用识别标志、失效率等级标志等。
2.6.4 对于继电器的密封给出了一个比较详细的操作工艺,其内容包括初始抽真空度、继续抽真空和加热的最高环境温度及保持的时间、最终的真空度、祛除加热后的保持时间、冲入的保护气体等等。
2.6.5 金属间的接触按GJB65B-1999附录C(补充件)所允许的耦合限制范围内。
2.6.6 试验使用的夹具都有体电阻,会产生损耗,鉴定机构应对承制方的系统进行评估,以确定是否符合规范的要求。
2.6.7 典型的射频测试设备建议采用矢量网络分析仪或等效的监测设备;50Ω、带有SMA连接器的射频电缆;50Ω或按规定的射频校准标准器(包括短路、负载、开路和通路);带有SMA连接器的射频测量面板;扭矩扳手;使用50Ω的SMA负载;按规定使用SMA连接器。
2.6.8 典型的射频连接器的保养和清洗,包括每次测试前至少对所有的射频连接器检查一次,检查连接器有无损坏,有无灰尘、油脂或任何其它的污染;损坏的连接器不能用于测试,应更换;污染的连接器在清洗并烘干之前不能使用;所有SMA连接器的扭矩为0.79 N·m~1.19N·m。
2.6.9 术语和定义主要给出了继电器、气密封继电器、自保持继电器、灵敏继电器、线圈、校准、触点、分叉触点、触点组、动断触点、动合触点、触点抖动、触点闭合、触点断开、触点回跳、触点压力、触点间隙、触点熔焊、继电器循环、规定的动作值、规定的释放值、规定的保持值、触点回跳时间、动作时间、释放时间、转换时间、插入损耗、隔离度、电压驻波比、失误、继电器工作、硅酮、灵敏度、线圈额定电压的定义。这些定义对使用和理解标准非常重要。
2.6.10 环保材料中明确规定了17种对环境有害的物质,包括汞及其化合物、铅及其化合物、镍及化合物、镉及化合物、铬及其化合物、氰化物及其复合物、苯、甲苯、二甲苯、三氯乙烯、四氯乙烯、1,1,1-三氯乙烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、甲基异丁基酮、甲基乙基酮。
《结构相似性鉴定与保持》规定了产品结构相似性和结构相似性鉴定合格资格保持的要求。
《威布尔分布法鉴定》规定了采用威布尔分布法计算继电器的失效率并规定了线性度(相关系数)和分布曲线斜率(形状系数)的合格范围。
4.1 威布尔分布法鉴定的程序1,即失效率等级的初始鉴定。采用威布尔分布法,以鉴定检验(GJB7401的表2)中规定的样品寿命循环(低电平负载)至失效所得到的鉴定寿命数据作依据并按GJB7401的表1规定的要求来确定产品的初始鉴定。失效率等级A级的初始鉴定结果数据,即使满足了GJB7401的表1中B级或C级要求,也不得授予B级或C级的初始鉴定合格资格。B级的初始鉴定结果数据若满足GJB7401的表1中C级要求,即可授予C级的初始鉴定合格资格。
4.2 威布尔分布法鉴定的程序2,失效率等级的升级鉴定,失效率等级A级的升级鉴定按GJB7401的表1和表2规定。失效率等级B级的升级鉴定按GJB7401的表1和表4规定。
4.3 威布尔分布法鉴定的程序3,失效率等级鉴定的维持,应采用C组检验的抽样方案,以C组检验中得到的寿命试验数据为依据。如果分析结果本支持失效率等级和相应的循环次数,则继电器的失效率等级应降低一级或将继电器从合格产品目录中注销。失效率等级A级的鉴定维持结果数据,即使满足了GJB7401的表1中B级或C级要求,也不得授予B级或C级的鉴定合格资格。B级的鉴定维持结果数据,若满足了GJB7401的表1中C级要求,即可授予C级的鉴定合格资格。
4.4 威布尔分布失效率等级的计算。应将鉴定检验表2(GJB7401)中的6组规定数量的每只样品均应循环至失效,如果一只样品在规定最少平均寿命次数的0.5%之内失效,则认为是早期失效,允许从同一批产品中再抽取一只样品代替失效样品经受寿命试验。如果多于一只样品出现早期失效,则按4.7.3.4规定抽取相应的纠正措施。失效点应标注在威布尔概率纸上或采用威布尔分析软件进行标注,也可采用线性坐标纸进行标注。从各坐标点,可以确定出分布曲线斜率(β)、特征寿命(η)和线性度并采用95%的置信度,确定和计算评价寿命(μ),最终对照GJB7401的表1确定失效率等级。
4.5 附录B还给出了威布尔分析和计算的示例包括计算线性度、拟合回归线、计算分布曲线斜率β、估算特征寿命η、估算平均寿命μ、试验结果评定并确定失效率等级。
5.1 该标准主要适用于方形或圆形TO-5型气密封电磁继电器,所以产品的失效率等级是在125℃下循环(低电平负载)至继电器失效来确定的,鉴定和维持置信度为95%。该失效率等级的确定是采用威布尔分布,而我们已使用的国家军用标准GJB65B-1999《有可靠性指标的电磁继电器总规范》和GJB2888A-2011《有失效率等级的功率型电磁继电器通用规范》中规定的失效率等级是在额定值负载条件下且在125℃下循环1×105次来确定的(定数结尾的寿命试验数据),它的鉴定置信水平为90%、鉴定的维持置信水平为60%,且符合指数分布。
5.2 该标准的失效率等级代号和内容与我们以往使用代号和内容完全不同见表1。
5.3 该标准的正文内容和排列顺序基本与国家军用标准GJB65B-1999《有可靠性指标的电磁继电器总规范》相同,只是增加“射频特性”的相关要求和试验方法(插入损耗、隔离度、电压驻波比、射频功率传输能力)及电特性中增加了“分布电容”的要求和试验方法。另外没有规定洁净处理和微粒检查和内部潮湿项目。
5.4 该标准的鉴定检验表中的第1组、第2组、第3组、第7组与GJB65B-1999标准的鉴定检验表的第2组、第3组、第4组、第7组完全相同。第4组与GJB65B-1999标准的鉴定检验表的第5组相比少了一项“过负载”后的“寿命(最大直流阻性额定值负载,循环 5×104次)”。该标准第 5组与GJB65B-1999标准的鉴定检验表的第6组相比项目完全相同,只是“受检的样品数和允许的失效数”不同,标准的“受检的样品数”为4只,“允许的失效数”为0只,且不使用该组的数据来确定失效率等级,而GJB65B-1999标准的鉴定检验表的第6组需要按相关规定确定“受检的样品数”和“允许的失效数”并使用这些数据确定失效率等级。该标准第6组是一项单独的试验组,该试验组为“寿命(低电平负载)”,受检的样品数为20只(将继电器循环至失效),允许的失效数见标准的附录B,使用这一组的检验所得到寿命试验数据并采用威布尔分布法确定继电器的失效率等级。还有该标准鉴定检验表中没有规定“机械寿命”试验组。
5.5 还标准的A组检验与GJB65B-1999标准的A组检验基本相同,只是A1分组缺少“随机振动”和“内部潮湿”二项目及A3分组增加“射频特性”项目。另外,对于“A级”失效率等级的继电器,允许每批产品只抽取13只继电器进行正弦振动试验,不允许失效,如果出现失效,则进行100%检验,当批量小于13只时,应进行100%正弦振动试验;对于A3组中“射频特性”的拒收批,应进行DPA(军用电子元器件破坏性物理分析)试验以确定是否属于批次性的失效模式,如果分析确定失效是非正常,则允许另外抽取两只样品进行试验,不允许失效。
5.6 该标准的周期检验由C组检验和D组检验组成,而GJB65B-1999标准的周期检验由B组检验和C组检验组成,即现在该标准的C组检验对应于GJB65B-1999标准的B组检验、D组检验对应于GJB65B-1999标准的C组检验。
5.6.1 该标准C组检验与GJB65B-1999标准的B组检验不相同。首先是名称不同,GJB65B-1999标准的名称为“B组检验”。另外,该标准C组检验分为C1、C2两个分组,而GJB65B-1999标准只有一个组,C1分组项目与GJB65B-1999标准B组检验基本相同,只是增加了“射频特性”,“受检的样品数”为4只、“允许的失效数”为0只,而GJB65B-1999标准B组检验的“受检的样品数”和“允许的失效数”是根据失效率等级鉴定的维持抽样方案(置信水平为60%)来确定。C1分组是一项单独的试验组,该试验组为“寿命(低电平负载)”,受检的样品数为20只(将继电器循环至失效),允许的失效数见标准的附录B,使用这一组的检验所得到寿命试验数据并采用威布尔分布法确定继电器的失效率等级维持。
5.6.2 该标准D组检验与GJB65B-1999标准的C组检验不相同。首先是名称不同,GJB65B-1999标准的名称为“C组检验”。另外,该标准D组检验为D1分组、D2分组、D3分组、D4分组、D5分组组成,而GJB65B-1999标准的C组检验为C1分组、C2分组、C3分组、C4分组、C5分组、C6分组组成。其中,D1分组与C1分组、D2分组与C2分组、D5分组与C6分组完全相同,D3分组与C3分组和D4分组与C5分组基本相同,只是D3分组项目中少了一项“过负载”后的“寿命(最大直流阻性额定值负载,循环5×104次)”和D4分组中项目中少了一项“线圈耐久性”。还有该标准D组检验表中没有规定“机械寿命”试验组。
5.7 该标准的试验方法中详细规定了“射频特性”(插入损耗、隔离度、电压驻波比、射频功率传输能力)的测试程序,同时在第6章详细规定了“典型的射频测试设备”及鉴定机构应对承制方使用的夹具进行评估。
5.8 对于该标准的附录A《结构相似性鉴定与保持》,目前国内承制方都没有采用,同时用户方也不认可,特别是航天和航空系统的用户方不认可,所有国内普遍没有采用这一方法。
5.9 对于该标准的附录B《威布尔分布法鉴定》,目前对于国内承制方是一项新方法,且使用的很少。同时,国内所有的继电器研制和生产企业都对国家军用标准GJB65B-1999《有可靠性指标的电磁继电器总规范》和GJB2888A-2011《有失效率等级的功率型电磁继电器通用规范》中规定的失效率等级的确定和维持已非常熟悉,而对《威布尔分布法鉴定》知之甚少。所以,有很多内容和问题需要在今后的贯彻实施过程中去学习和研究,希望今后能看到有关这方面内容的更多介绍和研讨。
10.3969/j.issn.1000-6133.2015.03.012
TN784
A
1000-6133(2015)03-0045-10
2015-04-10
综述与简介