Введение к работе
1.1. Актуальность.
С ростом функциональной и аппаратурной сложности телекоммуникационных сетей (ТКС) резко увеличивается трудоемкость контрольно-диагностических операций на стадии их эксплуатации. Весьма важную роль в надежности работы ТКС играет своевременное выявление некачественных электрических соединений, как в соединениях линий связи, так и в соответствующих электронных блоках. Как показывает практика, интенсивность отказов электрических соединений в ТКС составляет до 10"* в час. Из них до 20% отказов происходит из-за неустойчивого электрического контакта, а удельный вес отказов электрических контактов достигает до 95% от всех неисправностей физического уровня, встречающихся при эксплуатации ТКС. Неустойчивость электрического контакта происходит при наличии дефектов в разъемных или паяных соединениях, что снижает надежность соединения. При температурных, химических и механических воздействиях сопротивление контактного перехода в дефектном соединении случайным образом изменяется, что приводит к периодическому нарушению контакта с его последующим восстановлением. Обнаружение неустойчивых контактов традиционными методами измерения электрического сопротивления возможно только на заключительной стадии разрушения соединения при переходе неустойчивого контакта в обрыв или короткое замыкание цепи. Для обеспечения непрерывной работы ТКС необходимо своевременно выявлять склонные к отказу соединения и давать количественную оценку их надежности. В связи с этим разработка приборных средств для бесконтактного обнаружения неустойчивых электрических контактов и оценки степени их надежности достаточно актуальна.
1.2. Состояние проблемы.
Для выявления некачественных соединений в настоящее время наиболее широко используются методы внутрисхемного контроля и испытаний, базирующиеся на измерении электрических напряжений и параметров цепей. Применение этих методом не обеспечивает требуемой производительности и оперативности из-за необходимости электрического контакта между измерительным прибором и контролируемым объектом. В последние годы для выявления некачественных соединений все большее применение находят бесконтактные методы, основанные на измерении параметров электрических и магнитных полей. Однако имеющиеся приборы, в частности, не удовлетворяют требованиям практики, так как предполагают последовательный контроль разными типами первичных преобразователей и не дают количественной оценки надежности соединения.
1.3. Цель работы и задачи исследования.
Цель диссертационной работы заключается в повышении эффективности диагностики оборудования телекоммуникационных сетей, путем разработки электромагнитных способов и средств оперативного обнаружения и оценки качества разъемных и паяных соединений пониженной надежности (СПН). Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи:
выбрать математические модели, наиболее адекватно описывающие функции распределения электромагнитного поля в структурах проводников, характерных для ТКС;
разработать математические модели, описывающие функции распределения электро-маї нитного поля над системой проводников при стимулирующем механическом воздействии, вызывающем вибрацию (динамический режим);
математически описать электромагнитные процессы в цепях с СПН;
разработать конструкцию и определить оптимальные параметры комбинированных преобразователей для одновремМНАЦ регистрации магнитной и электрической состав-
Ь -, 'НА
Г . ,,рг
JOOfcPk
ляющих электромагнитного поля излучения, генерируемого СПН;
провести экспериментальные исследования, дополняющие и уточняющие результат теоретического анализа на базе выбранных и разработанных математических моделей;
на основе проведенных исследований разработать способы измерения параметров сигналов, характеризующих качество соединения в паяных и разъемных соединениях;
разработать электромагнитные средства выявления и оценки качества СПН, а также соответствующее метрологическое обеспечение;
разработать математический аппарат для анализа эффективности систем контроля качества ТКС.
1.4. Методы исследования:
Теоретические исследования выполнены на основе аналитических моделей, базирующихся на классических уравнениях электромагнитною поля, теории вероятностей и математической статистики. Результаты теоретического анализа подтверждены и дополнены данными экспериментальных исследований, проведенных на аттестованной контрольно-измерительной аппаратуре.
1.5. Научная новизна работы заключается в следующем:
разработаны математические модели электромагнитного взаимодействия первичных преобразователей с характерной для ТКС структурой проводников в динамическом режиме;
получены оценки шумовой и информативной составляющих сигнала, генерируемого СПН в пространственной и частотной областях при наличии стимулирующего механического воздействия;
разработаны принципы построения комбинированных первичных преобразователей для одновременной регистрации магнитной и электрической составляющих электромагнитного поля излучения, генерируемого СПН;
предложен математический аппарат для анализа эффективности сие і ем контроля качества ТКС.
1.6. Практическая ценность работы заключается в том, что:
разработаны средства оперативного обнаружения и оценки качества электрических соединений пониженной надежности в ТКС;
проведен анализ эффективности различных структур диагностической системы, построенной на основе разработанных средств контроля и диагностики.
1.7. Реализация и внедрение результатов работы:
Результаты работы использовались ЗАО МНПО «Спектр» при создании средств электромагнитной диагностики качества электрических соединений в ТКС.
1.8. Апробация работы.
Основные результаты работы доложены и обсуждены на V и VI Международных научно-практических конференциях «Фундаментальные и прикладные проблемы приборостроения, информатики, экономики и права» (г. Сочи, 2002, 2003г.), на 2-ой Международной научно-технической конференции «Информационная техника и электромеханика» (ІТЕМ-2003, г. Луганск, 2003 г.), на 3-ей Международной выставке и конференции «Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности» (Москва, 2004 г.).
1.9. Публикации.
По теме диссертации опубликовано 9 печатных работы, список которых приведен в автореферате.
1.10. Структура и объем диссертации.
Диссертационная работа изложена на 120 страницах машинописною текста, иллю-
:трируется 45 рисунками и состоит из введения, 4 глав, заключения и списка литературы из 210 наименований.
