高冲击高温下电引信关键元器件可靠性测试*

徐建军

(中北大学机电工程学院,太原 030051)

0 引言

大量工程实践表明,电引信的可靠性主要取决于关键元器件,所以元器件的可靠性是电引信可靠性的基础,而电引信的任何故障和不可靠事件都直接关系着我方的生命安全和对敌的作战效果[1-2]。因而,在设计或生产前了解关键元器件的可靠性参数非常重要,其途径就是对关键元器件进行可靠性测试。因此,文中拟对电引信关键元器件的可靠性测试进行探讨,并针对三种关键元器件提出典型的动态可靠性测试方案和相应的实验结果分析。

1 电引信的关键元器件及其失效模式

随着技术的进步和元器件工业的发展,电引信所用的元器件也在不断发生着变化,目前电引信中的关键元器件情况简表如表1所示,从表中可看出,影响到电引信安全性与可靠性的关键元器件有:高频管、电源、灌封材料、点火电路用固体钽电容、起爆电路用闸流管、抗干扰电路用独石电容。其中起爆电路用闸流管、抗干扰电路用独石电容的参数变化涉及引信安全性,会导致引信误触发,危害极大,而点火电路用固体钽电容在实际使用中失效率很高,是影响电引信能否可靠工作的关键元器件,故文中将此三种元器件作为可靠性测试研究的重点。

2 关键元器件的可靠性测试

文中只论述电引信中的起爆电路用闸流管和抗干扰电路用独石电容、点火电路用固体钽电容三种关键元器件的典型可靠性测试方法。

2.1 在高冲击条件下对闸流管触发电压的动态测试

为了得到闸流管在高冲击惯性力条件下触发电压的动态实验数据,可以利用标准锤击机来模拟3000～10000g的惯性力,并在元件承受冲击的过程中利用相应电路和高速数据采集仪,对其特性参数进行瞬时的高速测试和数据采集。由于锤击过程仅耗时0.15ms,为了在如此短的时间内测量到其触发电压,可采用如图1所示的电路。图1中D1为闸流管,D1的阳极和阴极接方波发生器XFG1产生的10k Hz方波信号,D1的门级接三角波发生器XFG2产生的三角波信号,并且保证XFG1和XFG2产生的信号同相位、同频率(如图2所示),这样被测闸流管在锤击的全过程中将至少被触发一次,于是将数据采集仪器XSC1接在D1的阳极,就可在锤击发生的瞬间得知其瞬时的触发电压。图3为该电路的仿真结果,图4为在10000g惯性力作用前后闸流管阳极的实测信号,两图得到的信号变化规律一致,一方面表明该方案的可行性,另一方面也说明该闸流管在承受高冲击冲击时其触发电压并无明显改变,抗高冲击适应性较好。

2.2 在高温条件下对独石电容容值的动态测试

独石电容的主要失效模式为容值随温度变化的飘移,在本实验中,利用测试电路和数据采集仪实现了对独石电容容值动态测试与数据自动采集。测试结果见图5,测试结果表明:电容值随温度变化的总趋势为随温度的增加电容值减小。这种结果表明,只要最小误差在100℃时满足要求,电容值在100℃以内随温度变化都能满足要求,这种结果应用到测试中,可以减少测试次数,比如只做30℃、55℃、85℃,从而提高测试的时效性。

图5 独石电容容值随温度的动态响应

2.3 在高温条件下固体钽电容漏电流的动态测试

固体钽电容的主要失效模式之一漏电流增大,在本实验中,在高温条件下对钽电容的漏电流进行了动态测试与数据自动采集。测试结果见图6,测试结果表明:漏电流随温度变化总的趋势表现为随温度的增加漏电流增大,这种结果表明,只要最小误差在100℃时能满足要求,漏电流在100℃以内随温度变化都能满足要求,这种规律应用到测试中,可以减少测试次数,从而提高测试的时效性。

图6 钽电容漏电流随温度的动态响应

3 结论

元器件的可靠性测试,作为保证产品可靠性的重要手段,受到各行业的普遍关注。鉴于行业特点,文中对电引信部分关键电子元器件的可靠性测试进行了探讨,可靠性测试的结果对于电引信关键元器件的选型、筛选及后续测试具有指导作用。

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