Контрольная работа: Факторы воздействующие на электронные средства

Климатические воздействия

Климатические воздействия при эксплуатации ЭС подразделяют на естественные и искусственные. Естественные климатические воздействия определяются погодными условиями, включающими температуру, влажность, ветер, атмосферное давление и др. Искусственные климатические воздействия создаются вследствие функционирования ЭС и расположенных рядом объектов.

Формирование естественных климатических воздействий. При составлении технических условий на ЭС, а также программы и методики испытаний естественные климатические воздействия, обычно называемые климатом, учитывают в виде усредненных климатических факторов в тех или иных частях земной поверхности за продолжительный период времени. Формирование климата на определенной территории происходит под влиянием радиационного процесса, циркуляции атмосферы, влагооборота, определяющих тепловой и водный баланс поверхности Земли в природной географической среде.

Радиационный процесс характеризуется распределением радиационного баланса R , учитывающего приход/расход энергии солнечной радиации.

Составными частями радиационного баланса являются прямая (Q) и рассеянная ( q ) солнечная радиация, а также эффективное излучение (Е) Земли, под которым понимают разность противоположно направленных потоков излучения земной поверхности и атмосферы. Отношение отраженной энергии солнечной радиации к падающей характеризуется числом б, называемым <<альбедо>> и выражаемым обычно в процентах.

Очевидно, что альбедо зависит от местных физико-географических условий земной поверхности, т.е. от близости моря, направлений морских течений, горных хребтов, высоты местности и др.

Уравнение радиационного баланса

R =(Q + q) (a - 1) E

На основании многочисленных исследований радиационных процессов в отдельных районах Земли разработаны мировые карты составляющих радиационного баланса. Установлено также, что солнечная суммарная радиация при безоблачном небе имеет сравнительно устойчивые среднемесячные суточные значения, которые определяются в основном широтой местности и временем года (рис. 1).

90 70 50 30 10 О W 30 50 70 90 град

Рис. 1. Среднемесячные суточные значения солнечной суммарной радиации при безоблачном небе в зависимости от широты местности и времени года(I—XII—месяцы года).

Суточный ход и часовые суммы солнечной радиации зависят от места расположения климатической области и характерных для неё погодных условий. Изменение солнечной радиации оценивается отношением её максимального значения к минимальному и выражается в процентах. Наименьшее изменение суточных сумм радиации наблюдается в пустынных районах земли, что объясняется малой облачностью и преобладанием облаков верхнего яруса, незначительно ослабляющих солнечную радиацию. Наибольшее различие между максимальным и минимальным значениями солнечной радиации имеет место в прибрежных районах умеренных широт в связи с частой переменой погодныхусловий. Наличие паров воды и пыли в воздухе существенно уменьшает интенсивность солнечной радиации.

Циркуляция атмосфер — это перемещение воздушных масс (течений с различным содержанием теплоты и влаги), а также изменение их свойств, сопровождающееся образованием поверхностей раздела между разными воздушными массами. Основные причины общей циркуляции атмосферы — неодинаковое нагревание Солнцем поверхности Земного шара и вращение Земли. Кроме того, на общую циркуляцию атмосферы влияет изменение ландшафта и поверхности Земли, вызывающее постоянно действующие турбулентные потоки отраженного тепла, которые приводят к изменению температуры и плотности воздуха в тропосфере.

Влагооборот — это ряд последовательных физических процессов, происходящих с водой (испарение, конденсация, образование облаков, выпадение осадков), а также перенос влаги. Влагооборот определяет континентальность климата и зависит от неравномерности нагревания суши и океана, наличия циркуляции воздушных масс и изменения ландшафта. Влагооборот между сушей и океаном называют внешним, а в пределах ограниченной территории - внутренним.

Внутренний Влагооборот (рис. 2)определяется количеством К внешней влаги, которая частично выпадает на территорию в виде осадка О, и частично выносится за ее пределы атмосферным стоком С_а . Часть выпавших осадков О_и испаряется, часть образует поверхностный сток С_п . При гидрометеорологических наблюдениях измеряют количество выпавших осадков и испарившейся влаги.

рис.2. Внутренний влагооборот на ограниченной территории.

Остальные составные части влагооборота не учитывают.

Одним из основных процессов влагооборота является испарение, которое зависит от радиационного баланса (энергетических ресурсов) и увлажнения поверхности Земли. С увеличением широты местности и снижением солнечной радиации испарение уменьшается.

Вопросы классификации макроклиматических условий Земли с точки зрения их влияния на изделия являются предметом изучения международной технической климатологии.

В основу классификации положены усредненные за много лет значения следующих климатических факторов: экстремальной (максимальной и минимальной) температуры за год; максимальной абсолютной влажности воздуха; максимальной температуры в сочетании с относительной влажностью воздуха равной или превышающей 95 %. В табл. 1. приведены группы климатов, определяющие категорию применения элементов согласно данной классификации. Однако микроклиматические условия использования элементов в различных электронных устройствах, в комплексах и системах характеризуются более высокими значениями максимальной температуры, чем приведенные в табл. 1.1

Климатические факторы, существенно влияющие на ЭС.

На работу современных ЭС значительное влияние оказывает температурный режим эксплуатации, важнейшие показатели которого - абсолютные годовые минимумы и максимумы температуры. Основными факторами, определяющими изменение температуры, являются широта местности, степень континентальности, топографические условия. Влияние первых двух факторов обусловливает плавное и последовательное изменение температуры. Топографические условия (высота над уровнем моря и форма рельефа) нарушают этот плавный ход.

Подводя итог рассмотрению естественных климатических условий, можно сделать вывод, что для различных зон эксплуатации характерны различные сочетание и длительность воздействия климатических факторов.

Под влиянием этих факторов в элементах протекают сложные физико-химические процессы, изменяющие их свойства и вызывающие отказы ЭС. Поэтому при конструировании ЭС разработчику необходимо располагать не только допустимыми значениями воздействующих климатических факторов, при которых гарантируется надежная работа ЭС, но и наиболее полной информацией об изменении характеристик элементов при воздействии этих факторов. В табл. 1.2 приведены допустимые значения факторов естественных климатических воздействий для конкретных способов монтажа элементов и размещения ЭС на объекте.

Таблица 1.1 Группы климатов, значения факторов (усредненные за много лет) естественных климатических воздействий и категории применения элементов ЭС.

Допустимые значения этих факторов зависят от конструктивного исполнения ЭС, что связано с тем, что климатические условия, в которых функционирует ЭС, есть совокупность естественных и искусственных воздействий ЭС, есть совокупность естественных и искусственных воздействий. Последние же, как правило, определяются именно конструктивным исполнением ЭС, а, следовательно, влиянием этих воздействий можно управлять.

Из-за наличия в конструкции изделий сопряжений частей из материалов с различными температурными коэффициентами линейного расширения определенную опасность для ЭС представляют резкие колебания температуры окружающей среды.

При разности температур ∆T в сопряженных частях конструкции возникают механические напряжения y = E(б ₁ _- б₂ ) ∆T, где Е — модуль упругости; б ₁ _и б₂ —температурные коэффициенты линейного расширения материалов сопряженных частей конструкции изделия.

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--