任务1-1 电子产品使用环境及维护

我们将电子产品丧失规定功能的现象称为故障。任何电子产品都是在一定的环境中工作，环境不良将加速或造成电子产品发生故障。因此，熟悉环境对电子产品的影响，认真做好电子产品的日常维护工作，对于延长电子产品寿命，减少电子产品故障，确保电子产品正常工作具有十分重要的作用。

学习目标

最终目标：能做好电子产品日常维护工作。

促成目标：

（1）了解电子产品故障概念；

（2）熟悉电子产品故障分类；

（3）熟悉电子产品故障规律；

（4）了解环境对电子产品性能的影响；

（5）能做好电子产品日常维护工作。

活动设计

通过上网资料查找，设计一份CRT电视机（或LCD电视机、笔记本电脑、数码相机等）电子产品的日常维护方案。

相关知识

相关知识部分将在介绍电子产品故障分类、电子产品故障规律的基础上重点介绍电子产品使用环境（温度、气压、盐雾、霉菌、湿度、振动、电磁场等）及日常维护常识。

电子产品是由具有特定功能的电子电路组合成的，而电子电路又由若干个电子元器件组成，其中每个元器件都有自己特定的作用。如果某个元器件损坏，电路及产品的功能必将发生变化。

1.1.1 电子产品故障分类

电子产品的故障类型很多，若按故障现象分类，如电视机中的无光栅故障、无图像故障、无伴音故障等；若按已损坏的元器件分类，有电阻器故障、电容器故障、集成电路故障等；若按已损坏的电路分类，有放大电路故障、电源故障、振荡电路故障等；若按维修级别分类，有板级故障、芯片级故障等；若按故障性质分类，有软故障与硬故障。

1．软故障与硬故障

软故障又称为渐变故障或部分故障，指元器件参数超出容差范围而造成的故障。这时元器件功能通常并没有完全丧失，而仅仅引起功能的变化。例如，电阻阻值稍增大、电容器漏电、变压器绕组局部短路、三极管温度特性差、印制板受潮等，这都可能使电子产品发生软故障，因为它们并没有导致电路功能的完全丧失。当然，软故障有时是可以容忍的，有时则是不许可的，特别是电路关键元器件不许出现软故障。软故障检修难度大，因为元器件没有完全损坏，这种元器件不容易被检测出来。

硬故障又称为突变故障或完全故障，如电阻阻值增大甚至开路、电容器击穿短路、二极管或三极管电极间击穿短路等。这样的故障往往引起电路功能的完全丧失、直流电平的剧烈变化等现象。硬故障一般容易检修，因为元器件损坏是一种完全损坏，损坏的元器件容易被检测出来。

2．永久性故障与间歇性故障

永久性故障是指，一旦出现就长期存在的故障，在任何时刻进行检测均可检测到。永久性故障通常由元器件的永久性损坏引起。

间歇性故障是指，在某种特定条件下才出现的或随机性的、存在时间短暂的故障。由于难以把握其出现的规律与时机，这种故障不易检测。例如，元器件虚焊是一种间歇性故障，是一种不容易检修的故障，因为当你动手检修的时候，故障又消失了。

3．单故障和多故障

若某一时刻仅有一个故障，称为单故障；若同时可能发生若干个故障，则称为多故障。通常诊断多故障比诊断单故障更为困难。电子产品一般都是单故障，同时发生多个故障的概率总是很低的，因为多个元器件同时损坏的概率很低。

1.1.2 电子产品故障规律

研究电子产品故障出现的客观规律，分析电子产品发生故障的原因，可进一步提高电子产品的可靠性和可维修性。每一种产品出现故障虽然是个随机事件，是偶然发生的，但是大量产品的故障却呈现出一定的规律性。从产品的寿命特征来分析，大量使用和试验结果表明，电子产品故障率λ(t)曲线的特征是两端高、中间低，呈浴盆状，习惯称之为“浴盆曲线”，如图1-1所示。

从曲线上可以看出，电子产品的故障率随时间的发展变化大致可分为三个阶段。

1．早期故障期

早期故障出现在产品开始工作的初期，这一阶段称为早期故障期。在此阶段，故障率高，可靠性低，但随工作时间的增加而迅速下降。电子产品发生早期故障的原因主要是由于设计、制造工艺上的缺陷，或者是由于元件和材料的结构上的缺陷所致。

2．偶然故障期

偶然故障出现在早期故障之后，此阶段是电子设备的正常工作期，其特点是故障率比早期故障率小得多，而且稳定，故障率几乎与时间无关，近似为一常数。通常所指的产品寿命就是指这一时期。这个时期的故障是由偶然不确定因素所引起的，故障发生的时间也是随机的，故称为偶然故障期。

3．耗损故障期

耗损故障出现在产品的后期。此阶段特点刚好与早期故障期相反，故障率随工作时间增加而迅速上升。损耗故障是由于产品长期使用而产生的损耗、磨损、老化、疲劳等所引起的。它是构成电子产品元器件的材料长期化学、物理不可逆变化所造成的，是电子产品寿命的“终了”。

上述是大量电子产品的统计规律。对于实际电子产品不一定都出现上述三个阶段。“浴盆曲线”也可看成是在成批电子产品中，有些电子产品故障率曲线是递增型的，如图1-2中的λ3(t)；有些是递减型的，如图1-2 中的λ1(t)；而有些是常数型的，如图1-2 中的λ2(t)；宏观表现出来的是三种故障率曲线叠加而成的，如图1-2中的λ(t)。

1.1.3 电子产品使用环境

任何电子产品都是在一定的环境中储存、运输及工作的，环境因素会对电子产品产生一定的影响，加速或造成电子产品损坏。通常接触到气候环境、机械环境及电磁环境，有的使用场合还存在着腐蚀性气体、粉尘或金属尘埃等特殊环境。

1．温度

温度是环境因素中影响最广泛的一个，高温与低温都不利于电子产品正常工作。

高温环境对电子产品的主要影响有：

1）氧化等化学反应，造成绝缘结构、表面防护层迅速老化，加速被破坏。

2）增强水汽的穿透能力和水汽的破坏能力。

3）使有些物质软化、融化，使结构在机械应力下损坏。

4）使润滑剂黏度减小和蒸发，丧失润滑能力。

5）使物体发生膨胀变形，从而导致机械应力加大，运行零件磨损增大或结构损坏。

6）对于发热量大的电子产品来说，高温环境会使机内温度上升到危险程度，使电子元器件损坏或加速老化，使用寿命大大缩短。

低温环境对电子产品的主要影响有：

1）低温使空气的相对湿度增大，有时可能达到饱和而使机内元器件及印制板上产生“凝露”现象，使产品故障率大大增加。“凝露”现象在电子产品连续使用时几乎不会发生。而经常发生在长期闲置后，特别是在低温高湿的状况下刚刚开机的一段时间里。

2）使润滑剂黏度增大或凝固而丧失润滑性能，甚至把转动部分胶住。

3）低温可以使装置内的水分结冰，使某些材料变脆或严重收缩，造成结构损坏，发生开裂、折断和密封衬垫失效等现象。

2．湿度

湿度也是环境中起重大作用的一个因素，特别是它和温度因素结合在一起时，往往会产生更大的破坏作用。高湿度使物理性能下降、绝缘电阻降低、介电常数增加、机械强度下降，以及产生腐蚀、生锈和润滑油劣化等。无论在电子产品使用状态还是运输保管状态都会引起这些问题。相反，干燥会引起干裂与脆化，使机械强度下降，结构失效及电气性能发生变化。

湿热是促使霉菌迅速繁殖的良好条件，也会助长盐雾的腐蚀作用，因此将湿热、霉菌和盐雾的防护合称“三防”，是湿热气候区产品设计和技术改造需要考虑的重要一环。

3．气压

气压降低、空气稀薄所造成的影响主要有：散热条件差、空气绝缘强度下降、灭弧困难。气压主要随海拔的增加而按指数规律降低。空气绝缘强度与海拔的关系大体上是：海拔每升高100m，绝缘强度约下降1%。气压降低，灭弧困难，主要是影响电气接点的切断能力和使用寿命。

4．盐雾

盐雾对电子产品的影响主要表现为其沉降物溶于水（吸附在机上和机内的水分），在一定温度条件下对元器件、材料和线路的腐蚀或改变其电性能。结果使电子产品的可靠性下降，故障率上升。

盐雾是一种氯溶胶，主要发生在海上与海边，在陆上则可因盐碱被风刮起或盐水蒸发而引起。盐雾的影响主要在离海岸约400m，高度约150m的范围内。再远，其影响就迅速减弱。在室内，盐雾的沉降量仅为室外的一半。因此，在室内、密封舱内、盐雾的影响将变小。

5．霉菌

霉菌是指生长在营养基质上面形成绒毛状、蜘蛛网状或絮状菌丝体的真菌。霉菌种类繁多。霉菌的繁殖是指它的孢子在适宜的温湿度、pH值及其他条件下发芽和生长。最宜霉殖的温度是20～30℃。霉菌的生长还需营养成分与空气。元器件上的灰尘、人手留下的汗迹、油脂等都能为它提供营养。

霉菌的生长直接破坏了作为它的培养基的材料，如纤维素、油脂、橡胶、皮革、脂肪酯脂、某些涂料和部分塑料等，使材料性能劣化，造成表面绝缘电阻下降，漏电增加。霉菌的代谢物也会对材料产生间接的腐蚀，包括对金属的腐蚀。

6．机械环境

机械环境主要是指产品在储存、运输及使用的过程中所承受的机械振动、冲击和其他形式的机械力。在运输过程中电子产品必然会受到机械振动的影响。当然，在运输和储存的情况下生产厂家会设计合理的包装来减小机械振动对它的影响。在安装和搬动时，要防止摔打、滚动等情况发生，以免使紧固件松脱、机械构件或元器件损坏。在运行中则要靠产品本身和安装时采用的防振措施来抵消机械振动的影响。对于电子产品，最具破坏的现象是整机或其组成部件与外界的机械振动发生共振，严重的共振可使元器件、组件和机箱结构断裂或损坏。

一般情况下，电子产品都要求安装在专门的电气控制室或其他基本没有机械振动的地方。所谓基本没有振动，通常是指当振动频率在0.1～14Hz范围内时，振动幅度不超过0.25mm。

有些电子产品，安装在有较强振动的主机上，如柴油机、码头装卸机械或车辆、船舶等运输工具上，则应按照应用现场的振动条件，考虑必要的防振措施。

7．电磁场

在电子产品各种使用场所的空间里充满着各种电磁场，其中有各个广播电台、无线电通信设备发射的高频电磁波，各种电气设备产生的电磁场与电磁波，雷电与宇宙射线造成的电磁波及地球磁场等。

在相对湿度较低的干燥环境中，身穿化纤衣服的工作人员在绝缘较好的地板上行走时，会因摩擦而带上电荷，从而使其对地电位达到数千伏或更高，当电压超过6kV时，作为带电体的人，将通过其较突出的部位，如手指等，向周围尖端放电。在放电过程中会产生高频电磁波。当带电人员接近电子产品时，也会对产品的外壳等金属部件放电，产生电火花。

数字式、智能式电子产品，对一般高频电磁波和电磁场并不十分敏感。这是因为它们的工作电平较高。一般都超过1V。有些电子产品的模拟信号输入电路的电平可低到10μV，但它们的频率响应范围很低，一般只有几十到几百赫兹。所以不大于数百毫伏的射频感应电动势并不足以影响电子产品的正常工作。

由于电子产品的信号频率日益提高，电子元器件的工作电平，尤其是工作电流大幅度降低，静电放电干扰对电子产品安全使用的危害越来越严重。

8．供电电源品质

理想的供电电源应是一个频率、幅值均等于规定值且恒定不变，波形为理想正弦曲线的交流电压源。实际供电电源只能接近理想状态。

品质较好的电网频率波动范围为±0.5%，幅度波动范围为+5%～-10%；较差电网的电网频率波动可达到±1%，幅度波动为+10%～-15%。在用电紧张地区，波动幅度更大，已属于不正常运行状态。

电子产品一般都内设直流稳压电源，必要时还要加接交流稳压器，可适应很大的电源波动范围。大多数电子产品对电网频率波动不敏感。影响电子产品使用可靠性的主要因素是：尖剌形与高频阻尼振荡形的瞬态干扰电压及电源电压的瞬时跌落。

尖剌形与高频阻尼振荡形的瞬态电压对电子产品威胁最大，因为各种瞬时电压的幅值高（可达几千伏），频谱宽（可达几百兆赫兹）。其产生原因主要是：由于某一负载回路发生短路故障，使附近其他负载上的端电压突然跌落，当故障回路的断路器或熔断器因过流而自动切断故障电路时，线路电压会立即回升，并产生尖剌形瞬时过电压；另外是雷电感应。

9．信号线路中的电气噪声干扰

电子产品一般都有较多的输入、输出信号连接线。连接线短则几米，长则几十米甚至可达数百米。在实际现场中，信号线路所用电线、电缆往往与其他电力电缆敷设在一起，它们之间会产生电或磁的耦合。因此信号线上不仅有信号在传输，而且还有各种耦合进来的不需要的电信号——电气噪声干扰。

同时，还有一个电子产品内部相互干扰问题。

1.1.4 电子产品日常维护

认真做好电子产品的日常维护工作，对于延长电子产品寿命，减少电子产品故障，确保电子产品正常工作具有十分重要的作用。电子产品日常维护的措施大致可归纳为防热、防潮、防尘、防腐蚀、防磁等多个方面。

1．防热

因为绝缘材料的抗电强度会随温度的升高而下降，且电路中元器件的电参数受温度的影响也很大，所以对于电子产品的“温升”有一定限制，通常规定不超过40℃；电子产品的最高工作温度也不应超过65℃。用手背触及电子产品中的发热部位，以不烫手为限。电子产品在摆放时，应与墙壁保持一定的距离，确保通风散热性能良好。

2．防潮

电子产品内部的变压器及其他线绕元器件的绝缘程度会因受潮而下降，从而发生漏电、击穿、霉烂和断线等问题，使电子产品出现故障。因此，对电子产品必须采取有效的防潮与驱潮措施。对于长期闲置不用的电子产品，应按说明书要求或在每年雨季后定期通电驱潮。

温度的剧变也会吸附潮气。在我国北方地区，冬季室内外温差可达40～50℃。当电子产品从室外移至室内时，电子产品表面附有潮气，应及时检查擦净。

3．防尘

由于灰尘有吸湿性，故当电子产品内积有灰尘时，会使电子产品绝缘性能变坏，或使活动部件和接触部件磨损加剧，或导致电击穿，以致电子产品不能正常工作。因此，要保证电子产品处于良好的工作状态，首先应保持其外表清洁。

平时要用毛刷、干布或沾有绝缘油的抹布、纱团，将电子产品备外表擦刷干净。禁止使用沾水的湿布抹擦。如设备外壳沾附松香或焊油，应使用沾有酒精或四氯化碳的棉花擦除。

对电子产品内部的积尘，通常利用检修的机会，使用橡胶气囊或长毛刷吹刷干净。吹刷过程中应避免触动石英钟体、振动子等插接式器件。若要拆卸，应事先做好记号，以免复位时插错位置。

4．防腐蚀

电子产品应避免靠近酸性或碱性物体。对装有干电池的遥控器、收录机等电子产品，应定期检查，以免发生漏液或腐烂。如遥控器、收录机等较长时间不用时，应取出电池另行存放。

5．防磁

有些电子产品应避免靠近磁性物体。如彩色电视机的防磁十分重要，若电视机靠近磁性物体，则显像管中的电子束受外磁场影响，将偏离正确的扫描轨迹，导致色纯度不良。