При разработке, производстве и эксплуатации радиоэлектронных устройств с применением электронной измерительной аппаратуры применяются различные методы измерений физических величин. Многие из таких измерений обеспечиваются переносными комбинированными электроизмерительными приборами.

Простота, удобство реализации и достаточно высокая точность измерений большинства физических величин с помощью комбинированных электроизмерительных приборов способствовало их распространению при эксплуатации вооружения, военной и специальной техники в воинских частях.

Комбинированными электроизмерительными приборами пользуется или начинает пользоваться широкий круг лиц, часто не обладающий специальными знаниями в области радиоэлектронных измерений. Так в процессе эксплуатации комбинированных приборов могут возникать различного вида неисправности, как вызванные износом и старением элементов системы, так и неправильными действиями личного состава [1].

Установление причин неисправностей в комбинированных приборах облегчает дефектацию и их последующий ремонт. Основными причинами возникновения неисправностей комбинированных электроизмерительных приборов являются:

1. Перегрузки. При перегрузках возникают как механические, так и электрические неисправности: нарушение изоляции, обрывы и короткие замыкания в цепях, потемнение шкал и стекол, повреждение указателя измерительного механизма, оплавление контактов, сгорание токоподводящих растяжек, заклинивание подвижных частей, выход из строя электрорадиоэлементов.
2. Естественный износ при длительной эксплуатации: изнашиваются концы осей (керны) измерительного механизма, стареют (теряют свойства) магниты, ослабевает крепёж и нарушается взаимное расположение деталей, окисляются металлические детали, расслаиваются печатные платы, изменяются упругие свойства токоподводящих растяжек, изменяется цвет шкал, отслаивается краска на стрелках и шкалах, отклеиваются стёкла, ломаются винты корректоров, деформируются ограничители движения стрелки, изменяются параметры электрорадиоэлементы.
3. Воздействие радиации на материалы и электрорадиоэлементы вызывает радиационные повреждения, приводящие к обратимым и необратимым изменениям их параметров. Под влиянием нейтронного облучения происходят изменения значений параметров металлов, таких как коэрцитивная сила, магнитная проницаемость и остаточное намагничивание. Радиационное облучение способствует коррозии металлов, изменяет технические характеристики электрорадиоэлементов.
4. Климатические факторы (температура, влажность, давление воздуха, солнечная радиация, ветер, пыль и песок) ускоряют старение комбинированных приборов.
5. Длительное хранение приборов, особенно в условиях, отличающихся от нормальных, также является причиной возникновения неисправностей приборов. При хранении концы осей (керны) измерительного механизма часто ржавеют, что порождает затирание подвижных частей, ржавлению и коррозии подвержены внутрирамочные магниты. Причиной появления неисправностей может служить плохое уплотнение корпусов, из-за чего внутрь прибора может попасть пыль, ферромагнитные частицы и влага.
6. Эксплуатационные факторы обусловлены действиями обслуживающего персонала, которые снижают работоспособность приборов или вызывают их отказы. Их причинами являются низкая квалификация личного состава, нарушение инструкций по эксплуатации, несвоевременная поверка приборов, неправильная регулировка, несоответствие условий эксплуатации рабочим условиям для данного прибора, отсутствие технического обслуживания, некачественно проведенный предыдущий ремонт прибора.

Обнаружение причин неисправностей комбинированных приборов (диагностика) – сложный и трудоемкий процесс, на который уходит до 70% от всего времени, затрачиваемого на ремонт прибора. Поэтому очень важно знать принцип действия, устройства, конструктивные особенности комбинированных приборов (ввиду их многообразия), правила их эксплуатации и наиболее часто встречающиеся неисправности.

Данные о действительном состоянии измерительных приборов ремонтник получает как путем непосредственного восприятия, так и с помощью технических средств – измерительных приборов. Наиболее целесообразной последовательностью сбора информации при поиске причин неисправности является постепенное сужение границ области неисправной части прибора до тех пор, пока неисправность не будет локализована до конкретного поврежденного элемента. Для этого используют ряд методов обнаружения неисправностей:

1. Внешний и внутренний осмотр. Преимуществом является простота и наглядность. Главный недостаток – ограниченность, обнаружить неисправности удается только при наличии явно выраженных внешних признаков.
2. Метод характерных признаков. Не требует глубоких знаний физических процессов в ремонтируемом приборе и повышает эффективность работы малоопытного ремонтника. Исправность прибора оценивается по перечню характерных неисправностей на основании признаков, характеризующих эти неисправности однозначно. Достоинство метода: не требуется специальная контрольно-измерительная аппаратура. Недостатки метода: таблицы не всегда обеспечивают однозначную связь между табличными признаками отказа и реально существующим отказом, часто различные отказы имеют одни и те же сходные внешние признаки, процесс поиска отказов не оптимизируется по времени, перечни не могут быть полными для новых приборов, поступающих в эксплуатацию.
3. Метод последовательной поэлементной проверки. Заключается в том, что подозреваемые в неисправности элементы прибора заменяются заведомо исправными. Если после замены элемента признаки нормальной работы восстанавливаются, считают, что причиной отказа был замененный элемент. Достоинство метода – простота заключения о неисправности прибора, недостаток – элементы, поставленные взамен неисправных, могут оказаться в ненормальных режимах и могут выйти из строя (вторичная неисправность). При этом причина отказа так и остается невыясненной.
4. Метод половинного разбиения (средней точки). При первой проверке схему прибора делят приблизительно на две равные части, либо по количеству элементов, либо по условной вероятности отказов элементов схемы. После первой проверки каждой части схемы выполняют вторую, при которой неисправная часть схемы разделена на две равные части. Процесс повторяют до тех пор, пока не будет обнаружен неисправный элемент. Удобно деление производить по функциональному признаку (схему измерения постоянного тока, схему измерения сопротивления, схему измерения емкости, схему измерения параметров транзисторов). Метод половинного разбиения позволяет минимизировать число проверок, необходимое для обнаружения неисправного элемента.
5. Метод сравнения. Режимы работы исследуемого неисправного участка сравниваются с реальными режимами работы однотипного заведомо исправного прибора. Данный метод может быть применим при наличии исправных однотипных приборов.
6. Промежуточные измерения. Один из широко распространенных способов на конечном этапе поиска неисправностей, когда границы сужены до участка и остается найти неисправный элемент. Он заключается в выявлении неисправного элемента путем произведения измерения сопротивления цепей, режимов питания и других параметров. Результаты сравниваются с контрольными картами сопротивлений и напряжений, таблицами режимов или рисунками на полях электрических схем. Там где отсутствуют карты сопротивлений (напряжений), целесообразно составить их самостоятельно, конкретно для каждого типа прибора [2].

Поиск неисправностей комбинированных приборов является процессом, требующим соответствующих теоретических знаний, практических навыков, многостороннего подхода, а зачастую и многократного повторения одних и тех же операций. Перед тем как приступить к поиску неисправностей, следует изучить эксплуатационную и ремонтную документацию на прибор. Необходимо твердо знать и строго соблюдать меры безопасности и правила обращения с элементами схем. Неисправности отыскивают в несколько этапов с постепенным сужением круга поиска, сочетая логический анализ с визуальным и инструментальным контролем.

Для обнаружения и устранения неисправностей поступившие в ремонт комбинированные приборы подвергаются: внешнему осмотру без вскрытия прибора; опробованию в режимах измерения силы тока, напряжения и сопротивления (измерения I, V, R); внутреннему осмотру после вскрытия прибора; проверке под током (напряжением); регулированию и настройке.

Внешний осмотр прибора проводится без снятия с прибора крышки или основания. При этом проверяют наличие и сохранность действующих мастичных клейм, состояние корпуса, работу корректора, уравновешенность подвижной части измерительного механизма, свободное перемещение указателя, отсутствие отсоединившихся деталей и посторонних предметов, герметичность и надежность крепления стекла, исправность соединительных проводников, исправность переключателей и клемм, плавность работы потенциометров, четкость надписей на передней и тыльной табличках (т.н. шильдиках). При проверке состояния корпуса следует обратить внимание на отсутствие трещин, сколов неплотного прилегания крышки к корпусу, измерительного механизма к крышке. Головка корректора должна свободно перемещаться вправо и влево с перемещением указателя в соответствующую сторону относительно нулевой отметки шкалы. Уравновешенность подвижной части измерительного механизма определяется путем наклона прибора в разные стороны на угол 5°. Если при этом смещение указателя от нулевого положения будет превышать значения основной допустимой погрешности, измерительный механизм подлежит ремонту – уравновешиванию подвижной части [4].

Исправность соединительных проводников проверяется с помощью омметра. При проверке обращается внимание на исправность наконечников проводников. Переключатель должен переключаться без больших усилий и четко фиксироваться в каждом положении. Ручки потенциометров должны вращаться плавно, без заеданий. Клеммы (зажимы) должны быть надежно закреплены, не иметь сколов, обеспечивать надежный контакт подсоединяемых проводников. Удостовериться в том, свободно ли перемещение подвижной части, можно поворотом корпуса прибора в горизонтальной плоскости. В силу инерции подвижная часть с указателем остаются на месте и указатель «проходит» всю шкалу [3].

Практически большинство комбинированных приборов поступают на ремонт от поверителей после забракования, т.е. выявления несоответствия требованиям метрологических характеристик. Однако причины, вызвавшие это несоответствие, могут быть не ясны. К тому же поверители прекращают поверку прибора, обнаружив первую неисправность. Поэтому ремонтнику для более полной дефектации прибора необходимо провести опробование прибора в разных режимах измерения I, V, R. После включения прибора в измерительную цепь, необходимо внимательно следить за его работой. При появлении искрения, чрезмерному нагреву или дыму необходимо немедленно выключить источник тока (напряжения), обезопасив остальные участки схемы от возможных зависимых повреждений.

При внутреннем осмотре проверяется возможность свободного перемещения подвижной части (обычно дуют на стрелку, и следят за ее перемещением вдоль шкалы), уточняют место обрыва цепи, состояние внутреннего монтажа, а также шунтов, катушек, резисторов, растяжек и магнитов.

Наиболее характерными неисправностями могут быть следующие:

- выход из строя одного или нескольких резисторов (катушек);

- неисправность измерительного механизма;

- выход из строя реостата установки нуля омметра;

- выход из строя переключателей рода работ, переключателя пределов измерений;

- выход из строя трансформаторов;

- нарушение контактов в местах соединений элементов;

- коррозия, загрязнение контактов (контактных пружин) в отсеке питания прибора.

Выход из строя любого резистора (катушки) зачастую можно выявить визуально. Они не должны иметь вздутостей, следов обугливания и подтеков, керамика не должна иметь сколов и трещин, выводы должны быть надежно закреплены.

В измерительном механизме могут быть следующие неисправности:

- обрыв растяжки;

- обрыв цепи рамки;

- нарушение уравновешенности подвижной части;

- затирание.

Обрыв растяжки обнаруживается при осмотре измерительного механизма. Обрыв в цепи рамки обнаруживается с помощью омметра. При данной неисправности измерительный механизм подлежит замене. Устранение неуравновешенности производится путем добавления или уменьшения количества припоя на противовесы стрелки. В том случае, если стрелка искривлена, перед уравновешиванием ее следует выпрямить. При затирании стрелка прибора будет возвращаться к нулевой отметке скачками или вовсе остановится в какой-то точке шкалы. Затирание может быть между рамкой и магнитом, между стрелкой и неровностями шкалы, возможно попадание металлической стружки или посторонних включений в зазор между рамкой и магнитом. Неисправность устраняется путем ликвидации причины, ее вызвавшей. Обрыв цепи реостата влечет за собой отсутствие показаний на всех пределах измерения сопротивления. Потенциометры и реостаты должны быть надежно закреплены, иметь целые лепестки или зажимы. Ползунок должен плотно прилегать к проводу и плавно перемещаться. Об исправности диодов выпрямителя (кнопка «~» переключателя не нажата) судят по выполнению условия

R_обр / R_пр > 10,                                                                       (1)

где R_обр – показания омметра при измерении обратного сопротивления диода, R_пр – показания омметра при измерении прямого сопротивления диода (R_пр = 10 – 100 Ом).

Переключатели должны работать четко, без больших усилий и с надежной фиксацией в каждом положении, переходное сопротивление замкнутых контактов должно быть равно «0» [5], трансформаторы должны быть точно закреплены на шасси (плате), железо их должно плотно стянуто, выводы обмоток закреплены лепестками на изоляционных планках, надежно припаяны к монтажным проводам. Трансформаторы не должны иметь подтеков изоляционного лака, цвет катушек должен быть ровным, без значительных потемнений. Целостность цепей обмоток проверяют омметром. Неисправные трансформаторы как правило, подлежат замене.

Вероятными точками обрыва электрической цепи могут быть места спаивания катушек, резисторов, катушек, пружин, рамок и т. п. Изменение цвета изоляции проводов и характерный запах указывают на поврежденные участки цепи. Поврежденный участок можно определить, проводя ориентировочные измерения.

В приборах, в схеме измерения которых применяются микросхемы, необходимо, контролировать напряжения источников питания, обратив особое внимание на состояние контактов (контактных пружин) в отсеке питания прибора.

Проверка полупроводниковых приборов – диодов, транзисторов, интегральных микросхем путем внешнего осмотра затруднительна, поскольку большая часть неисправностей этих приборов на внешнем виде не отражается. Наиболее объективная оценка качества всех элементов проводится при проверке под напряжением путем измерения режимов (по напряжению или току). При включенном приборе неисправности определяют и по таким признакам, как пробой напряжения, искрение, чрезмерное нагревание трансформаторов, транзисторов, микросхем, электролитических конденсаторов и других.

Устранение неисправностей начинается с изъятия из прибора обнаруженного неисправного элемента частичной разборкой прибора. При изъятии элемента необходимо запомнить взаимное расположение деталей, а также промаркировать проводники распаиваемого монтажа.

Изъятый элемент внимательно осматривается, при необходимости испытывается, а потом либо вновь изготавливается, либо ремонтируется, либо заменяется исправным. При проведении ремонтных работ требуется постоянный самоконтроль, проверка качества выполняемых работ. Попадание припоя и канифоли в прибор, плохие контакты в пайках, непрочное соединение, слабое крепление деталей – все это может привести к появлению дополнительных погрешностей.

После ремонта или замены деталей, влекущих за собой изменение параметров прибора, необходима его регулировка и подстройка.

В диагностике неисправностей большое значение имеет опыт эксплуатации и ремонта комбинированных приборов, знание их слабых мест, характерных неисправностей и причин их возникновения. Поэтому необходимо постоянно накапливать статистический материал по неисправностям, приводить детальный анализ вызвавших их причин, составлять и постоянно дополнять перечни неисправностей по каждому типу приборов. Данные меры будут способствовать оперативности восстановления комбинированных приборов.

1. Кулаков Е.В. Переносные стрелочные комбинированные приборы. Справочник по измерительной технике. М.: NT Press, 2005 – 208 с.
2. Зайцев С.В., Потерпеев Ю.П. Методическое пособие по ремонту переносных комбинированных приборов. Тейково.: ЦБИТ РВСН, 1999 – 20 с.
3. ГОСТ 8.497-83 Амперметры, вольтметры, ваттметры, варметры. Методы и средства поверки. М.: Издательство стандартов, 1983 – 10 с.
4. ГОСТ 8.409-81 Омметры. Методы и средства поверки. М.: Издательство стандартов, 1981 – 20 с.
5. Прибор электроизмерительный комбинированный Ц4353. Паспорт 2.278.032 ПС.

Все статьи автора «Дзюбенко Олег Леонидович»