автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.13, диссертация на тему:Исследование и разработка голографического контрольного модуля для изделий электронной техники

научно-исследовательский институт "оонон

На правах рукописи

Дут служебного пользования Уч.ном. 19 экз. нон.

□в гунн

ч

кулев глеб георгиевич исследование и разработка голографическог

контрольного модуля для изделии электронной

ТЕХНИКИ

¡25.12.13 — "Устройства радиотехники и средств связи"

автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1992

Работа выполнена в Пермском политехническом институте

Научный руководитель - кандидат технических наук,

старший научный сотрудник КОЖЕМЯКИН К.Г.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор

ЗАСТРОШН Ю.Ф.

на заседании специализированного совета Д.142.01.01 при научно-исследовательском институте "ЮНОН" по адресу: 105023, г.Москва, Краснобогатырская,44.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИИ "ЙОНОН".

кандидат технических наук, старший научный сотрудник ЯКУНИН ю.п.

Ведущая организация - Пермское Агрвгатно-конструкторское

бюро

Защита диссертации состоится

Автореферат разослан

Ученый секретарь специализированного Совета

кандидат техниче старший научный

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТУ

Актуальность проблемы. Современные электронные изделия требуют многостороннего контроля на различных стадиях производственного процесса. Особые требования предъявляются к работе изделий электронной техники при вибрационных воздействиях во время эксплуатации авиационных приборов и бортовых ЭВМ. Голографическая интерферометрия является новым направлением оптических методов измерения, которое в процессе работ достигло такой степени развития, когда, пройдя стадию лабораторных исследований, становится методом промышленного измерения.

Как показали исследования, проведенные в лаборатории кафедры "Технологии машин и приборов" Пермского политехнического института, при проведении работ по вибрографированию микросборок в диапазоне частот до 20 кГц наиболее перспективен метод голографической интерферометрии. Минимальная чувствительность голографических интерферометров равна 0,16 мкы.

Целью данной диссертационной работы является разработка метода вибродиагностического контроля микросборок в диапазоне частот от 20 Гц до 2000 Гц методом голографической интерферометрии. Анализ советских и зарубежных литературных источников показал, что до настоящего времени не было работ, в которых бы разрабатывался этот вопрос. Наибольший интерес при этом, представляет возможность контроля микросборок методом голографической интерферометрии.

В диссертации решались следующие основные задачи: I. Разрабатывались методики вибрографирования методом голографической интерферометрии, в заданном диапазоне частот, при исследовании различных элементов электронных схем, в том

числе, различных типов микросборок и печатных плат."

2. Экспериментально решались задачи вибрографирования методом голографической интерферометрии с помощью электродинамического вибростенда. Цель работы - получение наиболее объективной картины.

3. Разрабатывались аппаратные средства для реализации голографических методик, проводились практические испытания с целью создания голографического контрольного модуля.

4. Экспериментально решалась задача метрологической проверки голографического модуля, разрабатывались методики его аттестации.

Научная_новизна проведенных работ заключается в том, что впервые:

1. Разработаны голографические методики определения спектра резонансных частот микросборок, измерения амплитуд и визуализация картин резонансов.

2. Теоретически, рассмотрены важные для практического применения голографические схемы, сделан их анализ, выбрана и экспериментально проверена оптимальная схема, определены оптимальные углы освещения.

3. Разработана математическая модель микросборки. Составлена оригинальная программа для ЭШ типа ДБК, позволявшая производить расчет по введенной модели микросборки основной ре- * зонансной частоты и амплитуды.

4. Экспериментально проведены исследования по виброгра-фированию опытной партии микросборок, определены основные характеристики, сделаны практические выводы.

5. Разработана научная методика по метрологической аттес-

тации голографического модуля.

6. Проведены исследования по вибрографированию различных узлов электронных схем, доказана универсальность представленной методики.

Основные^ез^льта'гы, выносимые на защиту:

1. Голографический'модуль для исследования вибраций изделий электронной техники в диапазоне от 20 Гц до 2 кГц с перегрузкой до 10 ^ •

2. Методика проведения работ по вибрографированию микросборок на голографическом модуле.

3. Методика проведения работ по метрологической аттестации голографического модуля.

4- Экспериментальные материалы по вибрографированию партии микросборок, обобщающие результаты.

5. Экспериментальные материалы по вибрографированию узлов и элементов электронных схем.

6. Теоретическая разработка математической модели колеблющейся микросборки.

Практическая ценность диссертации заключается в следующем:

- разработанные в рамках диссертации методика вибрографи-рования и голографический модуль внедрены на Пермском Агрегат-но-Конструкторском Бюро (ПАКБ), где практически все виброгра-фирование микросборок производится с их применением;

- полученные в диссертации материалы по вибрографированию микросборок позволили поеысить надежность их работы при вибрационных воздействиях;

- применение разработанной программы математической модели микросборки в ПАКБ позволило сократить время испытаний на вибростойкость конструкции еще на стадии ее проектирования;

- разработанная методика аттестации може» быть использована как образец для проведения работ по настройке и отладке не только голографической аппаратуры, но и обычной виброизмерительной техники с помощью голографического модуля.

Структурам основное содержание диссертации. Диссертация состоит из "Введения", четырех глав и разделов, "Заключения", "Списка цитированной литературы" (ПО наименований) и приложения. Работа изложена на 162 листах, из них: 44 иллюстрации, 7 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

I. Анализ и обобщение существующих методов контроля и исследования вибраций. Выбор метода исследования вибраций электронных узлов. САУ ГТД.

Объектом исследования в данной работе являются микросборки и микроплаты, применяемые в электронных системах управления газо^турбинным двигателем. Микросборки должны работать в частотном диапазоне от 5 до 2000 Гц, их отличают небольшие размеры и малый вес.

Гармонические силовые воздействия при испытании микросборок задаются механическими электромагнитными или электродинамическими вибраторами, воспроизводящими вибрацию в широком спектре частоты. Недостатки, затрудняющие применение некоторых методов вибродиагностики, заключаются в том, что электромагнитные и электродинамические вибраторы обладают инверсным моментом или паразитной вибрациер поперечного направления. При использовании других способов возбуждения микросборки, таких как возбуждение с помощью пьезокерамических элементов или точечное возбуждение через вибрирующий конус, не всегда можно получить однозначный ответ - является ли данный всплеск амплитуды резонансом системы или микросборки.

В нашем случае при выборе средств неразрушаюшего контроля необходимо оценить экономический эффект, полученный при эксплуатации проконтролированной продукции, особенн'о, когда контроль направлен на обеспечение необходимой безопасности, надежности и долговечности работы сложных машин и агрегатов.

При проведении виброгравирования надо учитывать, что микросборки являются критическими компонентами, отказ которых

в период эксплуатации может привести к аварии всей системы, например, к выходу из строя двигателя самолета, поэтому метод контроля должен обладать максимальной достоверностью и полнотой информации.

Основные цели вибрографирования: определение основного резонанса и спектра резонансных частот; получение информации о параметрах вибрации в различных точках поверхности исследуемого объекта. Так же надо учитывать, что по результатам контроля будут вноситься изменения в конструкцию и технологические процессы с целью достижения максимальной надежности и оптимальной технологичности. Поэтому при выборе метода следует учесть все выше перечисленные факторы.

Первая группа, к которой относятся контактные метода измерения вибраций с помошью различных датчиков, обладает сравнительной простотой конструкции, высокой надежностью, широким диапазоном измерений. Однако, датчик, закрепленный на поверхности микросборки, имеет значительную массу, что существенно исказит частотный диапазон. Это становится очевидным при сравнении двух голографических изображений колеблющейся микросборки с закрепленным датчиком и без него, полученных методом топографической интерферометрии. Можно сделать следующие выводы: происходит значительный уход резонансной частоты, искажается форма колебаний, значительно снижается максиыаль- ■ ная амплитуда при установке датчика. Из всего вышеперечисленного можно сделать вывод, что качественные результаты можно получить только применив бесконтактные методы измерения вибраций.

Метод вихревых токов характеризуется простотой конструкции, безинерционностыэ измерений, нечувствительностью к виб-

рациям поперечного направления, широким диапазоном измерений, но обладает рядом недостатков при исследовании микросборок. Поверхность микросборки представляет собой сложную рельефную структуру из проводящих и непроводящих материалов, а это существенно сказывается на точности измерения, кроме этого при проведении вибрографирования с использованием электромагнитных или электродинамических вибраторов возникают сильные электромагнитные поля, которые снижают точность измерений. Исходя из вышеперечисленного, метод вихревых токов не может быть применен.

Радиоволновые методы позволяют производить локальный контроль с минимальным краевым эффектом. Но, так как микросборка состоит из неоднородного материала с различной радиоволновой отражательной способностью, то при проведении измерений возникает недопустимо большая погрешность измерения.

Емкостной4 акустический методы и метод резонансного поглощения гамма-квантов имеют широкий диапазон измерений, высокую точность, но дают усредненный замер по исследуемой поверхности .

Фотоэлектронный метод прецессионный, чувствительный, но требующий сложной электронной схемы, высокой стабильности источника излучения, точного сопряжения волновых фронтов, не дает интегральной картины.

Метод с пространственной модуляцией света, использующий эффект Допплера, и интерферометрический дают высокую точность, но так же как и все предыдущие не позволяют получить интегральную картину.

Интегральную картину колеблющейся микросборки можно получить, применив метод голографической интерферометрии. Метод

имеет большую достоверность, наглядность, диапазон измерений удовлетворяет поставленным задачам.

Для комплексного вибрографирования микросборок и узлов электронных устройств в распоряжении разработчиков должна быть совокупность методик, позволяющих измерять спектр резонансных частот, выделить спектр собственных частот ыикросборок, произвести точный количественный анализ амплитуды, провести анализ особенностей распространения и дать общую картину этого распространения.

Голографическая интерферометрия при комбинации методов реального масштаба и метода многократных экспозиций обладает широким спектром возможностей, высокой оперативностью, но требует определенной специфичности технической реализации. При помощи специального голографического исследования можно значительно расширить понимание процессов механических вибраций.

Целью данной работы являлась разработка методов, обеспечивающих возможность проведения вибрографирования микросборок, отработка их конструкции с целью повышения надежности при вибрационном воздействии.

Анализ, проведенный в настоящем разделе, существующих методов показал, что для создания и отработки микросборок и электронных узлов с повышенной надежностью к спектру вибрационных воздействий наилучшим сочетанием из возможных экспериментальных методик является наличие в руках разработчика комбинации методов реального масштаба времениуметода многократных экспозиций. При этом остаются нерешенными следующие проблемы и задачи:

- теоретическое определение оптимальных углов настройки и схем голографического модуля;

- экспериментальное и теоретическое определение предельных частотных ограничений двух методов;

- возможности аппаратурной реализации для проведения виб-рографирования микросборок и электронных узлов;

- определение возможностей методов реального масштаба времени и многократных экспозиций, расшифровка голограммы шк-росборки при вибрационном воздействии;

- метрологическая аттестация голографического модуля;

- создание методик по вибрографированию микросборок и электронных узлов на голографическом модуле;

- устранение инверсного момента внбростенда для получения качественного голографического изображения.

П. Аналитический расчет собственных частот, возбуждаемых в электронных изделиях при вибрациях.

Современные конструкции авиаприборов работают в условиях сложных внешних механических воздействий. При проектировании таких конструкций возникает необходимость выполнения динамических расчетов с целью определения запасов прочности конструкции, вычисления резонансных частот и коэффициентов усиления на них.

Решение таких задач точными аналитическими методами затруднено. Применение современных ЭВМ и развитие приближенных методов решения задач математической физики позволяет подойти к теоретическому решению столь сложных задач. Среди приближенных методов заслуживает внимания конечно-разностный метод. Он является наиболее экономичным по объему вычислений на ЭШ и поэтому позволяет решать более сложные задачи.

Для расчета механических процессов конструкцию представляют в виде некоторой модели. Модель конструкции может бьть условно разбита на две части: физическая модель и расчетная схема. Физическую модель представляют в виде дискретной модели-сетки, определяющей конфигурацию и взаимное расположение деталей конструкции. Расчетная схема является математическим описанием процессов в модели-сетке.

Для построения модели-сетки микросборку необходимо разбить параллельными плоскостями на элементы, положение которых характеризуется соответствующими координатами. Конструкция микросборки представляет из себя основание в виде плоскости, на которой расположена керамическая подложка с элементами. По двум противоположным сторонам основания располагаются ножки-выводы. Основание разбивается параллельными плоскостями по длине и ширине. Ножки представляют собой цилиндрические стержни. Их разбиение осуществляется по высоте.

Б методе конечных разностей точное решение дифференциальных уравнений заменяют приближенным решением алгебраического уравнения, выраженного в разностной форме.

Программирование задачи ведется на алгоритмическом языке Паскаль, а счет программы на ЭБМ ДШ-ЗМЗ.

Приведенный выше алгоритм можно разбить на две части:

а) подготовительная часть программы, где вводятся константы, вычисляются шаги по времени и координатам, определяются безразмерные коэффициенты, вводятся коэффициенты массы и внешнее возмущение;

б) циклы по координатам и времени, где ведется непосредственно счет переметений, их перезапись и вывод на печать.

Проведенный расчет по разработанной программе на микро-

ЭШ ДВК-ЗМ2 позволил определить форму колебаний, по которой можно судить о трех резонансных частотах для каждого типа микросборок.

Разработанная программа г^адн предназначена для расчета первой собственной частота и, соответствующей ей, формы колебаний различных типов микросборок, а так же вывода результатов расчета на дисплей или на печатающее устройство.

Данная программа позволяет моделировать процесс деформации микросборки при вибрационных воздействиях для любых типоразмеров с учетом и без учета подложки. Материалы подложки и основания могут быть любыми, с различной степенью точности, которая будет влиять только на скорость счета при различных методах закрепления микросборки.

Благодаря модально"' структуре, программа г л или позволяет оперативно в любой последовательности изменять входное данные: способы закрепления, материал подложки и основания. Использование графических возможностей максимальна упрощает задание граничных условий. По упрощенному рисунку формы колебаний можно судить о достоверности результатов. 3 конце расчетов можно получить распечатку данных на печатающем устройстве.

С помощью программы глх> л н была просчитана партия микросборок. При сравнении результатов расчета моделей по определению оснсеной резонансной частоты и исследованию с помощью метода топографической интерферометрии было установлено, что максимальное расхождение составляет не более 2%. Так, например, при вибрографировании микрссборки 2У С02 методом голографической интерферометрии частота основного резонанса находилась б диапазоне 2263 Гц, а расчетная частота аналога микрссборки составила 2282 Гц.

Ш. Разработка голографического контрольного модуля для изделий электронной техники.

Б первой главе диссертации был обоснован выбор голографического метода для вибрографирования и контроля оптимальнкх режимов работы изделий электронных узлов, эксплуатируемых при значительных перегрузках. Основные преимущества метода: высокая достоверность, полнота информации, оперативность замера.

Однако, метод голографической интерферометрии применительно к изучению вибраций имеет ряд нерешенных проблем. Так, например, несмотря на продемонстрированную возможность изучения процесса колебаний на голографических установках нет конкретных методик и аппаратных решений по применению метода в производственных условиях.

Объектом исследования являются микросборки и печатные платы - основные изделия электронной техники.

Для правильного понимания целей вибрографирования следует более подробно рассмотреть,что мы хотим получить от экспериментального материала.

Исходя из возможностей метода, можно получить следующую информацию:

1) интерпретацию основных характеристик колебаний;

2) оценку колебательных напряжений (предполагаемых по расчетным изгибающим моментам);

3) оценку характеристик колебаний с целью проектирования мер по снижению вибраций и шумов.

При разработке контрольного голографического модуля для исследования вибраций изделий электронной техники основным вопросом создания установки являлась проблема выбора оптимальных схемных решений, увязывавших методы реального временя и

усреднения в единое целое. Анализ существующих схемных решений показал большое их разнообразие.

В качестве рабочей оптической схемы была выбрана гологра-фическая схема с делением по волновому фронту. Онэ состоит из минимального числа оптических элементов, что повышает надежность и стабильность работы голографического модуля даже пги значительном вибрационном шуме.

Результатом разработки явилось создание голог^афичеикого контрольного модуля. Контрольный голографический мода ль состоит из плиты, подвижного основания, ЕИбростенда, систем^ оптических элементов, устройства автоматической обработки фото-чувстЕИтельного материала, блока вспомогательного и контрольно-измерительного оборудования, лазера ЛГ 79-1.

В голографическом модале применен электромеханически;" затвор с электронн-м управлением, работающий: в диапазоне выдержек от 0,1 секунды до 3 минут, и плавной: регулировкой. Применение электронного затвора дороже, но оно дает большие возможности для управления экспозициями, а также упрощает работу на модуле.

Оптическая схема имеет небольшое количество оптических элементов: зеркало-затвор, зеркало, расширитель, подвижнее сферическое зеркало, голограмма, вибростенд с зеркалом, фондирующим опорный пучок. Основное требование ко всем элементам -это жесткое крепление их оснований к плите, удобное фиксирование элементов голографической схемы, удобство юстировки или настройки.

В качестве элемента возбуждения вибра^и" был в-брен электродинамический вибростенд. Одним из недостатков вибростендов данной, конструкции в голографии является возникающий инверсный

момент, приводящий к смазыванию топографической картины вибрирующего тела. Возникновение паразитного инверсного момента вибростенда связано с прогибом мембран в перпендикулярном направлении от оси главного движения под весом сердечника и исследуемого тела. Существуют два подхода в решении этой проблемы: электромагнитный и механический ипособы компенсации инверсного момента. Электромагнитный способ основан на сложной следящей системе и электромагнитных катушках, компенсирующих инверсный момент. Сам по себе этот метод очень сложный и не всегда эффективный.

Проблему удалось решить с помощью специального механического устройства.

В конструкции модуля используется устройство автоматической обработки фотопластин, предназначенное для ускоренного процесса их обработки по программе.

Применение аБТОматк"сс:-.сГ сб^бстки ^от:пластин?к значительно облегчает работу на модуле, особенно при использовании его в режиме реального времени, так как не надо снимать пластину для обработки.

Голографический модуль для исследования вибрации изделий электронно;" техники был разработан с максимальной степенью автоматизации управления им и стандартизирован с установками типа УКГ и позволяет использовать совместно элементы установок, что расширяет возможности голографического модуля для построения, при необходимости, голографических схем различно": конфигурации. При этом надо отметить, что голографический модуль вобрал лучшие качества установок серии УШ- К этим положительным сторонам следует отнести небольшие габарита и вес установки, мобильность, возможность исследования с помощью установки

крупных объектов, например, проводить вибрографирование узлов на мощных стационарных электродинамических вибростендах, получена высокая стабильность голографической картины даже при значительном внешнем вибрационном шуме. Специализированное оборудование голографического модуля, оптимальные схемы существенно упростили работу по поиску и отысканию спектра резонансных частот, облегчили расшифровку форм колебаний исследуемых объектов, позволили уверенно получать голографические изображения объектов в диапазонах от 20 Гц до 40 кГц.

1У. Вибрографирование методом голографической интерферометрии изделий электронной техники.

Методику работ на голографическом модуле по исследованию Бибраций можно разделить на четыре части, а именно: определение спектра резонансных частот изучаемого объекта, визуализация картины резонанса, количественная оценка полученных изображений, выдача рекомендаций.

Порядок замеров заключается в следующем: на вибростенд подается напряжение от генератора с плавным изменением частоты ст 20 кГц до 10 Гц. Микросборка начинает вибрировать, контрастность полос модулируется в соответствии с функцией Бесселя нулевого порядка. Поэтому видимость интерференционных линий будет наилучшей в неподвижных точках объекта, то есть в узлах. Возникновение узловых линий характеризует резонанс микросборки. Практически этот эффект для наблюдателя заключается в размывании полос или изменении их характера, что характеризует резонансные всплески на поверхности микросборки.

Проведенные испытания и практические измерения показали высокую стабильность работы голографического модуля благодаря

суше особых устройств. На голографическом модуле удается получить стабильные полосы при работе вибростенда даже в диапазоне низких частот до 20 Гц, что вполне достаточно для проведения исследования.

После замеров возмущений исследуемой микросборки необходимо зафиксировать весь спектр резонансных частот, при этом надо учитывать тот факт, что мы наблюдаем спектр резонансов системы вибростенд, сердечник, приспособление для фиксации, микросборка. Из этих резонансных частот выделяются три, четыре, которые относятся непосредственно к самой микросборке. Определение спектра собственных частот микросборки производится на втором этапе при визуализации картины резонанса методом усреднения.

Второй этап исследования вибраций заключается в получении ряда голограмм методом усреднения с картиной колебаний объекта, полученного на частотах в первом этапе. Полученная голо-графическая картина содержит информацию об амплитуде и форме колебаний, или комбинации форм, что позволяет выявить явления острого резонанса.

После получения голограмм макросборки методом усреднения необходимо ее расшифровать. Результаты измерений микросборок сводятся в таблицу.

Последним этапом вибрографирования является шгализ полученных результатов и выдача рекомендаций. Материалом для анализа являются голографические изображения микросборки и таблица результатов исследования. Разработанная методика позволяет эффективно находить технологические и конструктивные меры, ведущие к улучшению амплитудно-частотных характеристик исследуемой микросборки.

Совместно с заказчиком была проведена аттестация методики вибрографирования микросборок с помощью гологрефического модуля.

Принцип аттестации состоит в определении спектра резонансных частот и перегрузки образцовой тарированной пластины, на поверхности которой и закреплен датчик вибрации, работающий методом сравнения показаний прибора и голограммы.

Анализ результатов аттестации позволяет сделать вывод, что при определении частоты резонанса наблюдаемся полная идентичность показаний двух методов, а при определении виброперегрузки максимальное расхождение не превышает 12%• Некоторые расхождения при определении величин виброперегрузки связаны с тем, что метод измерения с помощью датчика дает погрешность измерения до 20%, к тому же не всегда можно точно определить виброперегрузку в конкретной точке исследуемой поверхности, так как датчик снимает усредненные значения в отличие от метода голографичес-кой интерферометрии.

В заключение следует отметить, что предложенный метод аттестации можно использовать для обратной проверки и настройки виброизмерительной техники методом голографической интерферометрии с высокой точностью и достоверностью результатов.

Как показали обширные исследования, рассмотренная методика вибрографирования микросборок на голографическом модуле носит универсальный характер, подобные работы можно проводить с другими объектами, обладающими различной массой и габаритными размерами. Так, например, по этой методике проводились исследования печатных плат размером 1800 х 1800 мм, целью которых являлась обработка конструкции для работы при значительных вибрационных перегрузках (до 10^ ) в частотном диапазона от 20 до 2000 Гц. Практические исследования показали,

что методика вибрографирования на голографическом модуле при исследовании печатных плат остается той же, сначала определяется спектр собственных частот, затем производится его расшифровка методом усреднения с помощью голографического изображения и, на основании полученных данных, дается заключение о работоспособности печатной платы при вибрационном воздействии. Ценность информации заключается eme и в том, что на основании подученных интерферогремм легко устранить опасные с точки зрения вибрационного разрушения места.

Следует отметить, что при проведении работ по виброгра-фированию печатных плат использовался тот хе комплект оборудования, что и при вибрографировании микросборок. Изменения коснулись только приспособлений для установки печатных плат на вибростенд.

При разработке голографического модуля предусматривалась возможность использования его в качестве передвижного средства измерения со стационарными или крупногабаритными объектами исследования. Например, при проведении работ по вибрографиро-ванию крупных электронных блоков необходимо устанавливать их на стационарные вибростенды. В этом случае конструкция голо-графического модуля позволяет установить его непосредственно у вибростенда и производить съемку, причем дополнительного специального оборудования для этого не требуется.

С помощью голографического модуля проводились работы не только по изучению процесса вибрации электронных узлов и их элементов, но и работы по контролю за деформациями при проведении климатических испытаний.

В числе перспективных работ, проводимых с помощью голо-графического модуля, можно назвать исследования по температур-

ной стабилизации электронных узлов и их компонентов с выработкой конкретных мер по стабилизации температурного режима, что значительно сократит время на доводку конструкции, повысит их надежность.

По работам, проведенным на голографическом модуле, следует особо отметить исследования колебаний низкочастотных кварцевых резонаторов. При конструировании и производстве кварцевых резонаторов необходимо установить влияние геометрических размеров электродных покрытий и самих пьезоэлеыентов, технологии изготовления на их выходные параметры.

На голографическом модуле была проведена работа по способу определения оптимального значения напряжения возбуждения низкочастотных пьезоэлеиентов. Оптимальные значения определялись методой реального времени.

ОСНОЕНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Проведена классификация известных методов вибрографи-рования с кратким их раскрытием и анализом. На основании этого выявлено, что наличие в распоряжении разработчика метода го-лографичесхой интерферометрии иди, более точно, метода реального времени и метода усреднения, а также специализированного голографического оборудования позволяет обеспечить возможность решения задачи вибрографирования микросборок.

2. Разработана математическая модель микросборки, для этого построена модель-сетка монолитного блока, разбитого параллельными плоскостями на элементы. Расчетная схема получена непосредственно из физических представлений о процессе деформирования элементов подели. Алгоритм расчета строится таким обра-

зом, чтобы последовательно вычислять напряжения, ускорения, перемещения. Это позволяет производить по ходу вычислений различные контрольные операции, например, контроль по допустимым ускорениям и контроль прочности.

3. На основании разработанной математической модели микросборки конечно-разностным методом составлена схема и программа на ДЕК для расчета механических процессов вибрации. Результатом расчета является построенная на дисплее картина деформации поверхности микросборки и частота ее основного резонанса с указанием величин амплитудных перемещений.

4. Разработан, изготовлен и испытан специализированный голографичаский модуль для исследования вибраций микросборок, работающий в двух режимах: реального времени и усреднения. Отработаны оптимальные голографические схемы, оптимизирующие процесс получения интерферограмм. Автоматизирован процесс обработки голографических пластинок. В голографическом модуле используется ряд специально разработанных узлов, позволяющих применять в качестве вибровозбудителя электродинамические вибростенда, причем объект исследования закрепляется непосредственно на рабочий стол вибровозбудителя, что применяется впервые в подобных устройствах.

5. Разработана и проверена методика вибрографированмя микросборок методом голографической интерферометрии. Расчитан диапазон возможных перемещений исследуемого образца. Приводятся результаты практических исследований микросборок, сделаны выводы и обобщающие замечания.

6. Проведена метрологическая аттестация голографического модуля, разработана методика аттестации, даны практические рекомендации.

7. Изучена возможность применения голографического модуля для неразрушаюшего контроля различных изделий электронной техники. Проведены исследования по вибрографированию печатных плат в сборе, температурной стабилизации работы электронных узлов и их компонентов по способу определения оптимального значения напряжения возбуждения низкочастотных пьезоэлементов.

Исследования показали, что методики, разработанные для голографического модуля, носят универсальный характер, а сам модуль можно использовать для различных задач неразрушашего контроля.

се^тационная ^абота, опубликоваш_в_следуюиих .работах :

1. Боровцов П.В., Березняков C.B.» Вяткин И.Н., Кулев

Г.Г. "Вибродиагностика микросборок Авиационных приборов с помощью годографической интерферометрии", в кн.: Тезисы докладов зонального научно-технического семинара, Челябинск, 1988» с.30.

2. Боровцов П.В., Кулев Г.Г., Стародумов A.A. "Анализ возможности создания голографического модуля для контроля изделий электронной техники", в кн.: Тезисы докладов зональной конференции, Пермь, 1988» с.61.

3. Боровцов П.В., Кожемякин К.Г., Кулев Г.Г. "Вибродиагностика микросборок евиационных приборов с помощью голографи-ческой интерферометрии", в кн.: Тезисы докладов зональной конференции, Пермь, 1988. с.63.

4. Боровцов П.В., Вяткин И.Н., Кулев Г.Г. "Голографичес-кий интерферометр - основной элемент контрольного модуля", в кн.: Тезисы докладов зональной конференции, Пермь, 1988, с.62.

5. Боровцов П-В., Вяткин И.Н-, Кулев Г.Г. "Анализ оптимальной схемы голографического интерферометра для контроля пьезозлементов кварцевых резонаторов", Межвузовский сборник "Приборостроение", Пермь, 1989, с.34-38-

6. Боровцов П.В., Кулев Г.Г. "Контроль выходных параметров пьезозлементов кварцевых резонаторов методом голографи-ческой интерферометрии", в кн.: Тезисы докладов 5 Всесоюзной научно-технической конференции "фотометрия и ее метрологическое обеспечение", Москва, 1986, с.220-221.

7. Боровцов П.В., Березняков C.B., Вяткин И.Н., Кулев Г.Г. "Вибродиагностика микросборок авиационных приборов с помощью годографической интерферометрии", в кн.: Тезисы докладов 7 Всесоюзной научно-технической конференции "фотометрия и ее метрологическое обеспечение", Ыосква, 1988, с.268«

8. Боровцов П.В., Кулев Г.Г., Силин М.Б. Авторское свидетельство * I5I7704 от 22 июня 1989 г. "Способ определения оптимального значения напряжения возбуждения низкочастотных пьезозлементов".

9. Научно-технический отчет по НИР "Совершенствование систем управления ПД и технологии их изготовления" на тему "Разработка голографического контрольного модуля для изделий электронной техники", Пермь, 1988» УДК 537.228-1:543.46 (ДСП) 96 с.

10. Научно-технический отчет по НИР "Совершенствование систем управления ПД и технологии их изготовления" на тему "Разработка голографического контрольного модуля для изделий электронной техники", Пермь, 1989, УДК 537.228-1:543-46 (ДСП) 101 с.