Качество информации по результатам испытаний определяется, в свою очередь, качеством выбора (разработки) программы, методик и средств испытаний, т. е. качеством проекта, идеологии, испытаний и соответствующих технических решений, а также качеством реализации выбранной методологии испытаний, т, е, качеством реализации программ и методик.
На практике чаще всего встречается ситуация, когда испытания проводятся по заданным (утвержденным) программам и методикам. В случаях, когда эти программы и методики являются стандартными, их правильность не ставится под сомнение и оценка качества испытаний сводится к оценке качества реализации положений этих документов.
Оценить качество реализации программ и методик можно косвенно и прямо.
Косвенная оценка — это оценка соблюдения всех организационных и технических требований, содержащихся в документах, регламентирующих проведение испытаний: стандартах, программе, методиках. К примеру, можно оценить правильность, воспроизведения условий испытаний, выбора средств измерений и т. д. Чем скрупулезнее выполнены эти требования, чем менее фактические (измеренные и зарегистрированные) значения характеристик условий испытаний отличаются от заданных, тем правильнее проведены испытания.
В этом случае оценка качества испытаний складывается из оценок состояния технических средств (аттестация), организации испытаний и качества работы персонала, обеспечивающего испытания.
Особенно следует отметить, что технический уровень и качество выпускаемой продукции отражают уровень предприятия, экономики страны, характеризуют уровень жизни человека, всего общества.
Технический уровень и качество продукции оцениваются по совокупности показателей, которые определяются по результатам испытаний. В связи с чем испытаниям продукции на всех этапах ее жизненного цикла отводится важная роль. Они позволяют проверить правильность выбранных конструктивных и принципиальных решений, оценить степень соответствия показателей качества продукции требованиям стандартов и технических условий и предотвратить выпуск недоброкачественных изделий.
Испытания являются объективной оценкой технического уровня и качества изготовления продукции и принятия соответствующих решений о постановке новой продукции на производство; окончании серийного производства, о продолжении серийного выпуска; о целесообразности импорта; о подтверждении соответствия.
Объективная оценка технического уровня и качества продукции подразумевает получение достоверной информации о фактических значениях показателей качества продукции на всех стадиях жизненного цикла. А это значит, что испытание включает в себя как оценивание характеристик продукции, например, при разработке или подготовке к производству продукции, так и их контроль, например, в эксплуатации продукции. В соответствии с этим существует понятие «испытание» как техническая операция, заключающаяся в определении одной или нескольких характеристик данной продукции, процесса или услуги в соответствии с установленной процедурой.
Испытание является сложным познавательным процессом получения информации о характеристиках объекта путем измерений, анализа, диагностики, экспертизы и т. д. Наиболее распространенным способом получения информации о свойствах объекта являются измерения, которые позволяют с определенной точностью получить значение параметра в количественном выражении. К сожалению, не все характеристики объектов измеряются средствами измерений, иногда приходится использовать и другие средства, например органолептические, позволяющие дать качественную оценку получаемых свойств объектов.
Оценивание свойств объекта выполняется при необходимости получения действительных значений (оценок) характеристик исследуемых свойств; контроль характеристик выполняется в том случае, если задачей испытания является установление соответствия характеристик объекта заданным требованиям.
Важнейшим признаком испытаний является принятие по их результатам определенных решений, например, о возможности выпуска продукции, о ее браке и так далее. Характерным для испытаний является задание определенных условий — реальных и моделируемых. Воздействия могут быть климатическими, механическими, электрическими, тепловыми, радиационными, химическими и прочими. Режимы функционирования объекта — значения его рабочих параметров, при которых выполняются испытания. Условия испытаний могут предусматривать определенные характеристики объекта при его функционировании и отсутствии функционирования, при наличии воздействий или после их приложения. Условия испытаний задаются и поддерживаются при испытаниях с определенной точностью. Условия испытаний оговариваются в методике испытаний.
Важное значение имеет четкое определение термина «объект испытания». Следует различать объект испытаний от образца для испытаний, который представляет единицу продукции или ее часть. Образец является объектом эксперимента при испытаниях. По результатам испытаний образцов выносят суждение о продукции в целом.
В зависимости от вида продукции и программы испытаний объектом испытаний может быть единичное изделие или партия изделий. Объектом испытания может служить макет или модель изделия.
Как уже установлено, испытанием называется экспериментальное определение количественных и (или) качественных характеристик свойств объекта испытаний как результата воздействия на него при его функционировании, при моделировании объекта и (или) воздействий. Экспериментальное определение характеристик свойств объекта при испытаниях может проводиться путем измерений, оценивания и контроля. Объектом испытаний являются продукция или процессы ее производства и функционирования.
Важнейшими признаками любых испытаний являются:
· принятие на основе их результатов определенных решений по объекту испытаний, например, о его годности или браковке, о возможности предъявления на следующие испытания и т. д.;
· задание требуемых реальных или моделируемых условий испытаний.
Под условиями испытаний понимается совокупность воздействующих факторов и (или) режимов функционирования объекта при испытаниях. В нормативных документах на испытания конкретных объектов должны быть определены нормальные условия испытаний.
Целью испытаний следует считать нахождение истинного значения параметра или характеристики не при тех реальных условиях, в которых он фактически может находиться в ходе испытаний, а в заданных номинальных условиях испытания. Реальные условия испытаний практически всегда отличаются от номинальных, поскольку установить параметры условий испытаний абсолютно точно невозможно. Следовательно, результат испытания всегда имеет погрешность, возникающую не только вследствие неточного определения искомой характеристики, но и из-за неточного установления номинальных условий испытания.
Результатом испытаний являются оценка характеристик свойств объекта, установления соответствия объекта заданным требованиям по данным испытаний, результаты анализа качества функционирования объекта в процессе испытаний. Результат испытаний характеризуется точностью — свойством испытаний, показывающим близость их результатов к действительным значениям характеристик объекта в определенных условиях испытаний.
Между измерением и испытанием существует большое сходство:
· результаты обеих операций выражаются в виде чисел;
· погрешности обеих операций могут быть выражены как разности между результатом измерения (испытания) и истинным значением измеряемой величины (или определяемой характеристики при номинальных условиях эксплуатации).
Однако с точки зрения метрологии между ними имеется значительное отличие: погрешность измерения является только одной из составляющих погрешности испытания. Поэтому можно сказать, что испытание — это более общая операция, чем измерение. Измерение можно считать частным случаем испытания, при котором условия испытаний не представляют интереса.
Контролем называется процесс соответствия значения параметра изделия установленным нормам. Сущность всякого контроля состоит в проведении двух основных этапов. На первом из них проводится получение информации о фактическом состоянии некоторого объекта, о признаках и показателях его свойств. Эта информация называется первичной. На втором этапе первичная информация сопоставляется с заранее установленными требованиями, нормами, критериями. При этом выявляются соответствия или несоответствия фактических данных требуемым. Информация о расхождении фактических и требуемых данных называется вторичной. Вторичная информация используется для выработки соответствующих решений по поводу субъекта контроля. В ряде случаев граница между этапами контроля неразличима, первый этап может быть выражен нечетко или практически не наблюдаться. Характерным примером такого рода является контроль размера детали калибром, сводящийся к операции сопоставления фактического и предельно допустимого значений параметра.
Контроль состоит из ряда элементарных операций:
· измерительного преобразования контролируемой величины;
· воспроизведения установок контроля;
· сравнения и получения результата контроля.
Измерения и контроль тесно связаны друг с другом, близки по своей информационной сущности и содержат ряд общих операций (например, сравнение, измерительное преобразование). В то же время процедуры измерения и контроля во многом различаются:
результатом измерения является количественная характеристика, а контроля — качественная;
измерение осуществляется в широком диапазоне значений измеряемой величины, а контроль — обычно в пределах небольшого числа возможных состояний;
контрольные приборы, в отличие от измерительных, применяются для проверки состояния изделий, параметры которых заданы и изменяются в узких пределах;
основной характеристикой качества процедуры измерения является точность, а процедуры контроля — достоверность.
В практике большое распространение получил так называемый допусковый контроль, суть которого состоит в определении путем измерения или испытания значения контролируемого параметра объекта и сравнения полученного результата с заданными граничными допустимыми значениями. Частным случаем допускового контроля является поверка средств измерений, в процессе которой исследуется попадание погрешностей средств измерений в допускаемые пределы.
При допусковом контроле возможны три зоны контролируемого состояния:
· ниже допускаемого значения (Х<Хн);
· выше допускаемого значения (Х>Хв);
· между верхним и нижним допускаемыми значениями (Хн<Х<Хв)
Результатом контроля является не число, а одно из взаимоисключающих утверждений:
контролируемая характеристика (параметр) находится в пределах допускаемых значений, т. е. результат контроля — «годен»;
контролируемая характеристика (параметр) находится за пределами допускаемых значений, т. е. результат контроля — «не годен» или «брак».
Создание новых видов продукции, постоянное повышение требований к ее качеству, усложнение техники, разнообразие условий эксплуатации продукции обусловили разнообразие видов испытаний, проводимых на различных стадиях жизненного цикла продукции.
В соответствии с ГОСТ 16504–81 «Система государственных испытаний продукции. Испытания и контроль качества продукции. Основные термины и определения» установлена следующая классификация видов испытаний:
| по назначению: | исследовательские, контрольные, сравнительные, определительные; |
| по уровню проведения испытаний: | государственные; |
| по этапам разработки продукции: | доводочные, предварительные, приемочные; |
| по испытаниям готовой продукции: | квалификационные, предъявительские, приемосдаточные, периодические, инспекционные, типовые, аттестационные, сертификационные; |
| по условиям и месту проведения испытаний: | лабораторные, стендовые, полигонные, натурные, с использованием моделей, эксплуатационные; |
| по продолжительности испытаний: | нормальные, ускоренные, сокращенные; |
| по виду воздействия: | механические, климатические, термические, радиационные, электрические, электромагнитные, магнитные, химические, биологические; |
| по результату воздействия: | неразрушающие, разрушающие, испытания на прочность, испытания на устойчивость; |
| по определяемым характеристикам объекта: | функциональные, испытания на надёжность, испытания на безопасность, испытания на транспортабельность граничные испытания, технологические испытания. |
Основными задачами названных видов испытаний являются:
приемочные испытания — определение соответствия техническому заданию, стандартам и техническим условиям, оценка технического уровня, определение возможности поставки на производство. Проводятся при постановке на производство новых изделий;
квалификационные испытания — определение готовности производства к серийному выпуску на основе отработанного производственного процесса, обеспечивающего стабильное качество продукции и выпуск ее в необходимых количествах. Испытанию подвергается продукция из установочной или первой партии. Проводится при решении вопроса об окончании освоения серийного производства и начале серийного выпуска;
приемосдаточные испытания — испытания продукции при приемочном контроле. Проводится изготовителем продукции или заказчиком;
периодические испытания — испытания выпускаемой продукции, проводимые в объемах и в сроки, установленные нормативной документацией с целью контроля стабильности качества продукции и возможности продолжения ее выпуска;
инспекционные испытания — проверка стабильности качества, выполнения мероприятий по повышению надежности, безопасности и других эксплуатационных характеристик продукции. Проводятся по поручению Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии и других федеральных органов, а также по поручению контролирующих или следственных органов с целью принятия решения о продолжении серийною выпуска;
сертификационные испытания — установление соответствия продукции международным или национальным стандартам. Проводятся при принятии решения о целесообразности импорта, а также при выдаче сертификата соответствия. При этом при сертификации продукции, подлежащей импорту, устанавливается соответствие импортируемых изделий отечественным стандартам. Сертификационные испытания проводятся в признанных и получивших право на проведение сертификационных испытаний (аккредитованных) испытательных лабораториях (центрах);
стендовые испытания — испытания, проводимые на испытательном оборудовании;
механические испытания — испытания на воздействие механических факторов;
климатические испытания — испытания на воздействие климатических факторов.
Все виды испытаний на воздействие внешних факторов проводятся для проверки работоспособности и сохранности внешнего вида в условиях или после воздействия факторов. В зависимости от целей испытаний на воздействие внешних факторов различают испытания на прочность и испытания на устойчивость:
испытания на прочность — испытания, проводимые для определения значений воздействующих факторов, вызывающих выход значений характеристик свойств объекта за установленные пределы или его разрушение;
испытания на устойчивость — испытания, проводимые для контроля способности изделия выполнять свои функции и сохранять значения параметров в пределах установленных норм во время действия на него определенных факторов.
В соответствии с ГОСТ Р 1.12–2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Термины и определения» под методом испытаний понимают установленную техническую процедуру проведения испытаний.
Методы проведения этих испытаний существенно не различаются. Отличие испытаний на прочность от испытаний на устойчивость заключается в основном в продолжительности и в том, что им, главным образом, подвергаются изделия, не предназначенные для работы в условиях этих воздействий и испытывающие их только при транспортировании. В связи с этим испытаниям на прочность подвергаются неработающие изделия, а измерение параметров изделий осуществляется до и после воздействий. Вторым основным отличием является уровень воздействий. При испытаниях на прочность он много больше.
Различают три основных способа проведения лабораторных испытаний: последовательный, параллельный и комбинированный.
Последовательный способ предполагает поочередное раздельное воздействие различных внешних факторов на испытываемые изделия и наблюдение за их состоянием. Важным условием проведения последовательных испытаний является соблюдение порядка воздействия внешних факторов. Рекомендуется начинать испытания с воздействия на изделия наименее жёстких внешних факторов, при которых будет наименьшая опасность отказов. Последовательность проведения испытаний зависит от назначения изделия, предполагаемых условий эксплуатации и т. д., а следовательно, для каждого конкретного изделия различная. Рекомендуется начинать с электрических и механических испытаний. Недостатком этого способа является зависимость результатов испытаний от воздействия только одного фактора, что затрудняет делать выводы о поведении изделия в реальных условиях эксплуатации. Кроме того, данный способ весьма продолжителен и при его осуществлении имеет место большой износ изделия.
Параллельный способ испытаний характеризуется тем, что воздействию различных факторов подвергаются одновременно несколько изделий, что существенно сокращает время испытаний.
Комбинированный способ испытаний характеризуется одновременным воздействием ряда различных факторов на испытуемое изделие. Он позволяет определить реакцию изделия на одновременное воздействие нескольких внешних факторов, что приближает условия испытания к реальным условиям эксплуатации. Достоинствами этого метода являются сокращение времени испытаний и возможность выявления таких отказов, которые могли быть невыявленными при последовательном и параллельных способах. Однако при этом затруднено определение причины отказа и существенно осложняется аппаратурное обеспечение.
Следует иметь в виду, что не всегда испытания комбинированным способом приводят к ужесточению условий испытаний. Например, низкие температуры препятствуют росту плесени и коррозии в морских условиях. В то же время вибрационные условия ужесточаются при воздействии в сочетании с температурой из-за уменьшения трения.
В ходе комбинированных испытаний вследствие воздействия всех трех факторов уменьшается трение металлических поверхностей в испытуемых электронных блоках. Повышенная температура приводит к отделению одних поверхностей от других из-за разности тепловых коэффициентов расширения, а вода, выделившаяся из влажной атмосферы, проникает в образовавшиеся щели. В результате коэффициент трения в соединениях существенно уменьшается; например, при переходе от вибрации в сухой атмосфере к испытаниям во влажной атмосфере коэффициент трения уменьшается в 2 раза и более. Значительно увеличивается вибрация и быстрее наступает усталость.
Кроме того, комбинированное воздействие температуры и влажности приводит к ускорению коррозии под напряжением и усталости. Эти два вида отказов могут возникнуть вместе или независимо друг от друга. Коррозия металла ускоряется, когда напряжение, возникшее вследствие изменений температуры и вибрации, воздействует на испытуемый объект в коррозийно-активной влажной атмосфере. Повышение температуры приводит, как правило, к сокращению усталостной долговечности. Дополнительное сокращение усталостной долговечности вызывается поверхностной коррозией, обусловленной влажностью.
Комбинированные испытания приводят также к повреждению покрытий. Эти повреждения ускоряются из-за попеременного расширения и сжатия, вызванного изменениями температуры, а также переменным изгибом, возникающим при вибрации. В покрытиях образуются трещины, через эти трещины влага проникает к компонентам и вызывает изменение величины емкости и сопротивления компонентов на печатных платах, что может привести к полному или частичному выходу из строя электронных компонентов.
Различают также функциональные испытания — испытания, проводимые с целью определения значения показателей назначения объекта.
Все воздействующие факторы классифицируются на:
климатические: температура (тепло, холод, циклические изменения), влажность (повышенная, дождь, иней, роса), атмосферное давление (пониженное, повышенное), солнечная радиация (инфракрасное и ультрафиолетовое излучение), примеси в воздухе (пыль, соли — морской туман, промышленные газы), биологические факторы (грибок — плесень), насекомые, грызуны;
механические: вибрация, удар, линейное ускорение, акустическое поле;
электромагнитные: электрическое напряжение, электромагнитное поле, магнитное поле;
химические.
Технической базой испытаний являются средства испытаний, к которым относятся любые технические устройства, материалы, вещества, необходимые для проведения испытаний. В состав средств испытаний входят средства воспроизведений, средства измерений, приспособления, материалы и вещества, т. е. все, без чего невозможно провести испытание.
Важнейшим видом средств испытаний является испытательное оборудование, под которым понимают устройства для воспроизведения условий испытаний — воздействий на испытуемый объект и режимов его функционирования. Это специальные стенды, испытательные машины, установки, климатические камеры и другие устройства, которые воспроизводят заданные условия испытаний: температуру, влажность, давление, электромагнитные или радиационные воздействия, акустические воздействия, механические нагрузки
Испытательное оборудование классифицируется по видам:
климатические камеры (термокамеры, влагокамеры, термовлагокамеры, камеры дождя, камеры инея и росы, барокамеры, термобарокамеры, термовлагобарокамеры, радиационные камеры, камеры пыли, камеры морского тумана и др.);
механические (вибрационные установки и вибростенды, ударные установки и ударные стенды, центрифуги, акустические камеры и т. д.);
электромагнитные (пробойные испытательные установки, кольца Гельмгольца и др.).
Источник: Компания «Метрологический консалтинг»
2019