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发布时间:2020-06-05 08:34:33

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作者:王树荣

出版社:电子工业出版社

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环境试验技术

环境试验技术试读:

前言

PREFACE

一项产品要成为被广大消费者所接受、欢迎的商品,一种军品要成为一种招之既来、来之能战、战之能胜的武器,除了它的功能和性能外,还要看它对环境的适应性和使用的可靠性。随着我国高新科技的飞速发展和高新武器的陆续装备部队,保持高新科技的持续发展和领先地位、使高新武器拥有和保持持续战斗力已成为当前要解决的头等重要问题之一,而解决这一重要问题的关键同样是它的环境的适应性和使用的可靠性

众所周知,任何产品都处于一定的环境之中,在一定的环境条件下使用、运输和储存,因此都摆脱不了环境的影响。特别是恶劣环境条件下工作的产品更是如此。产品的环境适应性和可靠性水平高低贯穿于产品设计、研制、生产、试验、使用全过程。可以这样说,产品环境适应性是设计出来的,也是试验出来的。就我国的国情而言,试验是非常重要的一环,起到了非常重要的作用。

人类所处的环境存在各种各样的自然和诱发环境因素,我们生产的产品同样也处于各种自然和诱发环境因素的影响下。例如,产品在运输、储存和使用过程中有可能要经受到高温、低温、温度变化(冲击)、湿度、气压、盐雾、霉菌、太阳辐射、风雨、积冰冻雨、振动、地震、冲击、噪声、稳态加速度、倾斜摇摆、倾倒翻倒、自由跌落、电磁辐射、核辐射、硫化氢、二氧化硫、沙粒、尘等的作用与影响。当然,这些环境因素在许多情况下是轮流和同时作用在产品上的。

要使产品在全寿命期间在可能遇到的各种环境因素作用下使用合格,必须首先经过实验室模拟现场的考核。本书全面和系统地介绍了在实验室模拟现场的各种环境试验模拟试验方法,为此也介绍了模拟试验的一些共性的和通用的要求。本书叙述了当前国内环境试验的现状和发展,特别是当前模拟试验难以解决又迫切需要解决的问题。

第1章介绍了环境试验的由来、意义、作用和地位;国内外开展环境的情况;环境试验在产品设计/制造/使用中应用;当前在环境试验领域中的两大标准体系等。

第2章介绍了环境实验室本身的环境条件要求,实验室用水的要求,对的试验条件的容差要求,环境试验前、试验中和试验后所需采集的信息要求,实验报告要给出的信息要求等。

从第3~25章,分别介绍了高温试验、低温试验、温度冲击(变化)试验、湿热试验、大气腐蚀、高度(低气压)、水试验、霉菌试验、沙尘试验、太阳辐射试验、流体污染试验、结冰冻雨试验、爆炸大气试验、振动试验、声振试验、冲击试验、加速度试验、地震试验、风压、倾斜摇摆试验、运输试验、振动冲击夹具设计、综合试验。

在每一试验中,叙述了导致该试验的自然和诱发环境因素,该种环境因素对产品的影响机理和故障与失效模式,进行该试验的目的,实验室的模拟试验方法,当前国内外在该试验上权威模拟试验规范,试验的条件和要求,环境应力施加的一种或多种试验程序,对实现该环境因素的试验设备的要求,对试验项目的试验设计技术和试验实施技术。为使内容精简,将所有振动归入第 16 章振动试验,内容包括正弦振动试验、随机振试验,拍频振动、时间历程振动;将所有冲击归入 18 章冲击试验,内容包括规定脉冲波形法、冲击响应谱法、规定冲击机法、弹道冲击法、倾倒与翻到法、自由跌落法、撞击试验法等;将风压和倾倒和翻到试验合为一章。振动冲击的安装和夹具的设计制作得是否符合要求,是完成振动冲击试验的关键,在IEC和国标中也是单独列为一项试验规范。为此,在本书中详细叙述了夹具的设计要求、夹具设计原则、制作材料、制作方法、夹具的安装使用技术、夹具的检验和鉴定方法、典型和通用夹具的示例、夹具的合格判决等内容。

感谢苏试试验的芮志成、刘宇杨,南京实验室沉辰,南京欣捷偌的苏露华在图文的校对上所做的工作。

由于笔者能力和认识有限,错误在所难免,希望读者批评指教,提出宝贵意见。也希望将其中的有关问题发至wangshurong1939@126.com进行研讨和交流。作者第1章概论1.1 环境试验的意义、作用与地位

一个产品要成为被广大消费者所接受和所欢迎的商品,一个军品要成为一种召之即来、来之能战、战之能胜的武器,除了它的功能和性能外,还要看它对环境的适应性和使用的可靠性。

随着我国高新科技的飞速发展和高新武器陆续装备部队,保持高新科技的持续发展和领先地位及高新武器的持续战斗力已成为当前要解决的头等重要问题之一,而解决这一重要问题的关键同样是它对环境的适应性和使用的可靠性。

众所周知,任何产品都处于一定的环境之中,要在一定的环境条件下使用、运输和储存,因此都摆脱不了这些环境的影响。特别恶劣环境条件下工作的产品更是如此。产品的环境适应性和可靠性贯穿于产品设计、研制、生产、试验、使用全过程。可以这样说:产品环境适应性更重要的是设计出来的,是试验出来的。就我国的国情而言,试验(鉴定、验收试验)是非常重要的一环,起着非常重要的作用。

产品使用前,通常要求验证产品在现场能否令人满意和安全地工作。这就要通过环境适应性试验来完成。1.2 环境试验的由来

环境对产品的影响是在20世纪30年代末、特别是在第二次世界大战中才开始受到人们的重视的。那时,在热带和亚热带地区使用的电子产品遇到了当时称之为“气候劣化”的问题。尤其是在第二次世界大战的战场上,由于受各种恶劣环境的影响,产品出现了许多问题。据当时美国空军的调查和统计,产品的损坏有 52%是由于恶劣环境所引起的。其中受温度影响而损坏的占21%,受振动影响而损坏的占14%,受潮湿影响而损坏的占10%,受沙尘盐雾影响而损坏的占7%……环境影响使许多产品失灵、失效及误动作,从而贻误了不少战机,造成了很大损失。这就迫使各先进的工业国家从一连串的战争损坏报告中开始着手解决产品的环境适应性问题。1.3 国内外环境试验开展情况

美国是开展环境试验较早的国家。这项工作是在美国国防部领导下进行的,从研究热带防护开始。20世纪40年代,他们主要开展现场试验和实验室的人工模拟试验,并进行研究和制订试验规范。20世纪50年代末,美国陆、海、空三军都有了各自的环境试验规范和标准。20世纪60年代,联合制订出美国三军的通用环境试验方法,即现在的MIL-STD-810G,紧接着又开始进行对宇航环境的研究。这样就形成了从元器件、微电路到设备,从空中、陆地到海洋的完整环境试验军标系统。从20世纪60年代到现在,美国的环境试验军标 MIL-STD-810 经过多次修改和补充,已成为欧美发达国家军方的重要标准,并被不少国家接受和采用,现已更新到810G,并被称为当今环境试验的“圣经”。

国际电工委员会(下称IEC)是在1948年开始考虑环境试验问题的,刚开始,仅在TC40、TC12 技术委员会里开展些工作。随着电子产品环境问题日益突出,1961年专门成立了TC50“环境试验技术委员会”,从事环境试验机理、技术和试验程序的研究。1978年又成立了TC75“环境条件技术委员会”,专门从事环境条件分类和分级的研究。TC50和TC75的文件和标准,吸取了各国环境条件和环境试验的经验,集中了各国专家的智慧,具有体系完整、结构严谨、技术先进和使用方便等一系列优点,已成为当今世界公认的科学技术交流和国际贸易的准则。随着标准的完善和经典,现将 TC50和TC75 合在一起归TC108,IEC标准已被各国广泛采用,成为国际贸易中消除技术障碍的重要基础之一。

我国的环境试验工作是从1955年正式开始的,首先在广州、上海、海南建立自然暴露试验站,与东欧六国共同合作探索热带、亚热带、工业气体等对电气产品的影响。我国的环境试验刚开始时学习、采用苏联标准,后来逐步建立了我国自己的环境试验标准体系。为了提高我国电子产品的环境适应性与使用可靠性,增强我国电子产品进入国际市场的竞争能力,我国已经参照IEC 标准和美国军用标准(如 MIL-STD-810F 等)制定了一系列商用(民用)产品和军用产品的环境条件与环境试验标准。这预示着我国环境试验将有一个大的发展。1.4 环境因素

人类所处的环境存在各种自然和诱发环境因素,我们生产的产品也处于各种自然和诱发环境因素的影响下,例如,产品在运输、储存和使用过程中就要经受到温度、湿度、振动、冲击等多种多样、错综复杂的环境因素的影响。

根据来源及性质的不同,将影响产品的环境因素分为以下几种。(1)气候条件:温度(高温与低温)、湿度、气压、风雨、水、冰霜等;(2)机械条件:振动、冲击、稳态加速度、摇摆、噪声等;(3)生物条件:霉菌、有害动物、海洋生物等;(4)辐射条件:太阳辐射、电磁辐射、核辐射等;(5)化学活性物质:硫化氢、二氧化硫、盐雾等;(6)机械活性物质:沙粒、尘等。1.5 环境试验的形式和种类

1.环境试验的形式

(1)自然暴露试验

自然暴露(环境)试验是考核产品环境适应性的重要手段,它是将样品放在自然环境条件下进行暴露和测试,一般来说,这样能真实反映产品在实际使用中的性能和可靠性,也是验证人工模拟试验可重现性的基础。这种试验的周期长,通常需要两年以上。自然暴露试验偏重于对材料、工艺(镀、涂层)和结构件的环境适应性研究,重点在于对材料的腐蚀、老化和劣化形貌及规律的研究。近年来才开始重视元器件、装备的部件、设备乃至整个武器(枪、炮、军用车辆、整个飞机机身等)的自然暴露试验。自然暴露试验可分为无气候防护和有气候防护两种。无气候防护是指在室外暴露,样品直接受气候影响。有气候防护又可分为完全气候防护和部分气候防护两种:完全气候防护是在空调和半空调室内暴露,能保护样品免受直接气候影响;部分气候防护是指产品在棚下、掩蔽所中的暴露,仅能部分保护产品免受直接气候影响。

(2)人工模拟试验

现代化生产具有周期短、更新换代快,产品使用领域越来越广的特点,需要在很短的时间内迅速了解产品的环境适应能力。为此,需要一种不受天然气候时令和地区影响,能够在实验室模拟现场环境和现场环境影响的环境试验方法,即实验室的人工模拟试验。

人工模拟试验就是将各种自然环境因素在实验室内重现出来。然而,要将各种环境因素在实验室完全模拟出来是非常困难的。环境模拟技术是随着现代科学技术的发展而发展的,虽然现在已经进步与先进了许多,但要完全模拟现场还是不可能的。

(3)现场试验

现场使用试验是将产品放在实际使用环境条件下,用以评价和分析产品的环境适应性和使用可靠性的试验。与自然暴露试验一样,它能真实反映产品在实际使用中的性能和可靠性水平,也是验证实验室人工模拟试验重现性的基础,但不足之处是试验周期长,花费的人力物力大。但如果有一个切实可行的故障、失效统计分析方案,得出的产品环境适应性和可靠性水平将会以更高的置信度反映产品的真实水平,对评价产品的实际能力(对军品是战斗力)更加有效。

2.人工模拟试验的原则

当前实验室人工模拟试验采用的方法有:模拟主要环境因素、加速环境因素对产品的影响(加大环境因素的严酷程度,即高出实际可能出现的严酷程度)、模拟环境因素对产品的影响(影响等效)。当然,其中的加大严酷程度和影响等效是以实验室出现的失效模式与现场出现的失效模式相一致为原则。为此人们通过不断地实践,总结出了三种人工模拟方法,给出了确定环境应力要求和时间的原则。(1)重视现场的环境条件:指实验室的环境条件及其变化和现场环境条件尽量保持一致(当然包含取一定的出现概率(风险率)等)。(2)重现现场环境的影响(效应):指实验室人工模拟试验结果与现场环境条件对产品影响的结果相等效。(3)模拟产品寿命期的累积损伤:用加速试验的方法模拟产品寿命期的累积损伤。

3.环境试验的种类

(1)单因素试验(1)气候:高度(低气压)试验、低温试验、高温试验、温度冲击、温度变化、湿热试验(有的标准又将其分为恒定湿热、交变湿热、专门用于元器件的加速恒定湿热、未饱和高压蒸气恒定湿热)、太阳辐射试验、盐雾试验(有的标准又将其分为恒定、交变和复合盐雾等)、霉菌试验、水试验(又可分为淋雨试验、浸水试验、滴水试验、积冰试验、冻雨试验)、风压、沙尘试验等。(2)力学:振动试验(又可分为正弦振动试验、宽带随机振动试验、振动-时间历程法、振动-正弦拍频振动法、地震试验法、炮击振动)、声振、稳态加速度试验、冲击、碰撞、强碰撞冲击、倾跌与翻倒、自由跌落、弹跳、摇摆试验、运输试验等。(3)其他:不少标准将下列试验也列入环境试验之中,例如,接触点和连接件的硫化氢、接触点和连接件的二氧化硫、高浓度二氧化硫、硫化混合气体腐蚀试验、引出端和整体安装件强度(接端强度)、在清洗剂中浸渍、撞击-弹簧锤、撞击-摆锤、元器件在振动冲击等动态试验中的安装要求、爆炸、耐燃烧、密封、可焊性等。

(2)组合因素试验

组合因素试验是指两个或两个以上的环境因素按一定的规律组合依次作用在样品上。这种试验明确规定两个相邻环境因素之间的间隔时间,因为它对试验结果有显著影响。目前这种试验有:温度-高度试验、温度变化、温度冲击等。

(3)综合因素试验

综合因素试验是指两个或两个以上的环境因素同时作用在样品上,这种试验比较复杂,试验费用高,但模拟真实,不少在单因素条件作用下不易暴露的缺陷,在综合因素试验中便暴露出来。这种试验目前有:温度/湿热、低温/低气压、低温/振动(正弦)、高温/振动(正弦)、低气压/振动(正弦)、温度循环/振动/湿热、温度循环/振动/湿热/高度等。1.6 环境试验在产品设计、制造、使用中的应用

1.环境试验应用范围

产品设计、开发与研制(摸底试验、安全试验);

设计与生产定型(环境鉴定试验);

生产检验(环境应力筛选试验等);

产品验收(交付试验);

可靠性试验。

2.环境试验的种类

(1)摸底试验

在产品设计与开发阶段,环境试验是用来考核所用的元器件、所设计的结构、所采用的工艺等能否满足实际环境的要求。为了节省时间及充分暴露缺陷和薄弱环节,通常都用加速和强化的方法进行,采用远高于一般试验条件(严格等级)的量值来进行,这一阶段的环境试验通称摸底试验。例如,为了考核晶体管和集成电路的内强度,在GB/T 2423.15—1995中给出了3g、5g、10g、20g、50g、100g、200g、500g、1000g、2000g、5000g、10000g、20000g、30000g、50000g共15个稳态加速度等级,可以说10g以上的等级都是作为考核结构安全性和检查工艺缺陷用的,因为人(如飞行员)最大的承受能力为7g。

(2)鉴定试验

这一阶段的环境试验是用来确定全部技术指标是否达到设计要求,能否满足预定的环境(其中包括安装和维修中出现的环境条件),能否保证预计的寿命和满足安全要求等。在此阶段产品可能遇到的环境因素都要通过环境试验来考核。这类试验称为鉴定试验,有时又称为定型试验。鉴定试验是最全面的试验,它又分为设计定型的鉴定试验和生产定型的鉴定试验两种。

(3)环境应力筛选试验

环境应力筛选试验有两种:一种是 ESS 试验,主要用于对工艺质量的检验,即通过温度循环+随机振动试验将生产过程中的潜在缺陷触发成故障暴露出来,如不良的元器件、虚焊、连接不牢固等;另一种是 HASS 试验,它用高应力进行环境应力筛选,加速发现制造过程问题、潜在缺陷、偏差等。

(4)例行试验

例行试验主要有两个目的:一是用来检查产品生产了相当长的时间后质量的稳定性,它通常是周期性进行;二是用来检验当生产工艺、生产设备或生产人员等发生重大变化时质量的保证性。例行试验在产品出厂时采用抽样方式进行,而且仅进行非破坏性的环境试验项目。

(5)安全试验

环境试验用于安全试验有两种:一种是 SOF 试验,即试用前的基本环境试验,如新型号空中运载工具试飞前,要对机载电子设备进行最低限度的高温、低温、振动、冲击试验;另一种是用来检查产品是否存在危害健康、生命及设备的问题,如用稳态加速度、冲击来检查零部件安装、连接的牢固性,以防止其在紧急情况下被甩出而造成人身伤亡或打坏其他设备。当用环境试验考核安全性时,通常采用比正常试验高的试验条件(严格等级)。

(6)可靠性试验

如今可靠性已成为产品(特别是军工产品)质量的热点,而可靠性是设计出来的、生产出来的、管理出来的,也是试验出来的。可靠性试验的核心是环境应力剖面,美国军标MIL-STD-781D、我国军标GJB 899A就是用温度循环/振动/湿热三因素综合模拟安装在军用运载工具上的电子设备所遇到的综合环境及其变化情况,以此来鉴定、验收和评价电子设备可靠性水平。环境试验还用于设计、研制与生产过程中的可靠性增长试验。此外,可靠性项目中装机元器件的二次筛选试验也是通过环境试验来完成的。

(7)验收试验

验收试验是指产品出厂时为了保证质量必须进行的一些项目的试验,通常采用抽样方式进行。由于验收试验的产品往往还要交付使用,所以验收试验的量级通常比鉴定试验的量级低,如航天产品的环境试验要求就分为鉴定级和验收级,产品通过验收级测试才能送往发射场发射。按美军标MIL-STD-1540的规定,在小子样的情况下,验收试验量级是产品平台现场实测数据的数学期望+5dB,鉴定试验量级是产品平台现场实测数据的数学期望+11dB。1.7 试验顺序

环境试验顺序的含义就是在某产品要进行的众多环境试验项目中,先进行哪项试验、后进行哪项试验的问题。

1.按试验目的确定试验顺序

用于研究的试验,如为了研究样品的性能,希望尽可能多地取得资料和数据,此时应先进行对产品破坏性小的环境试验,后进行破坏性大的环境试验。这种顺序也适用于复杂的、数量少的、昂贵样品的定型试验。为了检验设计的有效性,希望以最快的速度取得有关失效和失效趋势方向的资料,应先进行最严酷的试验。这样若前面的试验通不过,就没有必要进行后面的试验,以节省时间和费用。

2.按所遇环境因素的先后

对实际使用环境条件已知的整机、系统,可根据它们可能遇到的各种环境因素的先后顺序来确定试验顺序。这种试验顺序的真实性强,大都用在产品的设计与生产定型试验中。

3.按对产品产生最大影响来确定

这种顺序的编排原则是前一试验能加强和诱发后一试验所引起的失效,即能最大限度地暴露失效。例如,在湿热试验后紧接着进行低温试验,由于样品在前一试验中吸收了潮气,在低温试验时就会产生霜冻,从而加剧了低温的破坏作用。又例如,机械振动试验后紧接着进行交变潮热试验,会加剧交变潮热的影响。这种顺序特别适用于使用环境未知的元器件和整机、系统的定型试验。

4.根据试验的经费和时间来确定

试验的经费和时间往往也是确定试验顺序时需要考虑的一个因素。例如,盐雾试验、霉菌试验和恒定潮热试等由于时间长、耗费大,往往放在最后试验。这样,若前面的试验未被通过,就可省去后面的试验。1.8 环境试验的两大标准体系

有句话叫“得标准者得天下”,可见标准意味着权利与权力、成本与效益、先进与落后等。环境试验有两大标准体系,即民用(商用)标准体系和军用标准体系。1.8.1 民用(商用)标准体系

以IEC(国际电工委员会)标准为主体的国际通用的民用(商用)产品的环境试验体系,是国际贸易中民用(商用)产品的环境适应性水平要求的共同语言、统一准则。它是以欧洲发达国家为主导制定的,可以说是欧洲发达国家环境试验现状和水平的集中体现。我国自20世纪80年代开始先后采用等效与等同的方法将IEC标准制定(等同/等效)成环境试验国标(GB/T 2423系列标准)与环境条件国标(GB/T 4798系列标准)。IEC标准的特点是模拟试验方法(程序)经典、试验再现性高,是当代成熟技术的体现。

民用(商用)标准体系由基础标准和专业标准组成。

1.基础标准

IEC 60068及相应的GB/T2421~GB/T2424系列是基础标准,既可直接应用,又是许多专业标准的制定基础。

该系列标准是基础标准,不分元器件和整机,表现在试验条件上是给出一系列可供选择的等级,是一种货架产品的概念。

2.专业标准

专业标准是针对某一领域或行业的环境适应性标准,著名的专业标准有如下几种。

IEC 61373 轨道交通 机车车辆设备冲击和振动试验;

GB/T 21563(IDT)轨道交通 机车车辆设备冲击和振动试验;

ISO 16750 道路车辆 电子及电气设备的环境条件和试验;

GB/T 28046(IDT)道路车辆 电子及电气设备的环境条件和试验。1.8.2 军用产品标准体系

军用装备标准体系是军用产品的环境试验体系,最有代表性的是美国的 MIL 标准和英国国防部07-55标准。我国自20世纪80年代开始采用等效或等同的方法先后将相同专业的美国 MIL 标准转换为我国军用标准(GJB)。美国军标的特点是工程应用性好,紧跟当代科学技术的发展,是最新技术的体现。

在军用装备标准体系中,GJB4 舰船电子设备环境试验是我国自己制定的国军标。

军标体系没有基础标准,只有专业标准。著名的专业标准有如下几种。

MIL-STD-202G 电子及电气元件试验方法;

GJB 360B 电子及电气元件试验方法;

MIL-STD-883E 微电子器件试验方法标准;

GJB 548B 微电子器件试验方法与程序;

MIL-STD-810F 环境工程考虑与实验室试验;

GJB 150A 军用装备实验室环境试验方法;

MIL-STD-1540C 运载器、顶级飞行器、航天器试验要求;

GJB 1027 卫星环境试验要求。1.9 当前实验室模拟现场的方法和发展

1.实验室模拟现场的方法和技术随着现代科学技术的发展而发展

实验室的人工模拟试验就是将各种自然环境因素在实验室内重现出来。然而要将上述各种环境因素在实验室完全模拟出来是非常困难的。例如,众所周知,现场环境中的振动绝大多数是随机振动,而从环境与可靠性试验规范和标准上看,早期试验规范和标准的振动都是正弦振动,后来随着数控技术的发展,才产生了随机信号发生器,能够进行随机振动。然而就当今试验规范和标准中规定的随机振动而言,是建立在平稳的、符合正态分布和各态历经的基础上的,实际上现场的许多随机振动是非平稳的、不符合正态分布的和各态非历经的,所以当今实验室模拟现场环境的方法和技术还有很长的路要走,随着现代科学技术的发展,实验室模拟出的环境只会越来越接近现场。虽然当今的模拟技术比以往要进步与先进得多,但要完全代替现场几乎没有可能性。当然这种发展还要依靠生产力的进步、国民经济的发展,这样环境试验才会发展得更快,日臻丰富。

2.实验室模拟现场中的加速试验

装备/产品在其寿命周期内所经历的应力,随着使用/服役时间的增加,会慢慢对其造成渐进的累积损伤。这就给我们提出了一个问题:能否通过提高实验室的测试应力来产生与装备/产品在寿命期内预期会遇到的应力产生的累积损伤同样的效果。答案是可行的,它符合加速损伤模型理论,即运用这种模型在实验室测试中加速后造成的损伤,在大多数情况下与现场渐进的累积损伤是一致的。

利用可重复应力和磨损失效机理,在实验室开展加速试验来加速其累积损伤速率,达到了在较短的时间内测定产品的可靠性,或验证产品的可靠性水平的目的。从当前国内外在对这方面的研究来看,对温度、温度循环(温度变化速率)、湿度、振动、冲击、撞击、恒定或瞬间电压、电流等都有加速的模型和方法,但置信度的高低对实验结果的影响会相差很大。参考文献

[1]自然环境因素,工程设计手册,第二册.美国陆军器材司令部.航空301所翻译.1987.

[2]王树荣.环境试验.北京:人民邮电出版社,1988.

[3]GB 2424.1—2008.电工电子产品环境试验,概述和指南.

[4]MIL-STD-810F Enviromental engineering considerations and laboratory tests.第2章环境试验通用要求2.1 试验环境条件要求

从事环境和可靠性试验的实验室,对其本身的室内环境条件应有一定的要求,因为它不仅直接涉及试验设备的正常工作,而且对于试验样品性能参数的测量精度具有特别重要的影响。

1.实验室标准大气条件(1)温度:15~35℃;(2)相对湿度(RH):25%~75%(军标中规定为20%~80%);3(3)绝对湿度:≤22g/m;(4)大气压力:86~106 kPa(军标中规定为试验场所气压)。

2.实验室基准标准大气条件(1)温度:20℃;(2)气压:101.3 kPa。

注:由于相对湿度不能通过计算来校正,因此不予规定。

3.实验室仲裁测量和试验用标准大气

(1)主要用于电子设备(1)温度:20±1/±2℃;(2)相对湿度:63%~67%/60%~70%;(3)大气压力:86~106 kPa。

(2)主要用于半导体器件和集成电路(1)温度:25±1/±2℃;(2)相对湿度:48%~52%/45%~55%;(3)大气压力:86~106 kPa。2.2 实验室用水(1)在25℃下:水的pH值为6.5~7.2;(2)推荐使用电阻率:500Ω·m(军标中规定为1500~2500Ω·m)。2.3 试验条件容差(1)相对湿度:±5%RH。(2)压力:规定值的±5%,或±200 Pa,取其大者。(3)风速:规定值的±10%。(4)振动幅值:

① 正弦振动——规定值的±10%;

② 随机振动——±3dB(PSD或ASD)。(5)振动频率:规定值的±2%;低于25Hz时,为±0.5Hz。(6)加速度:规定值的±10%。(7)温度:要考虑样品周围(必要的支撑处除外)空气的边界效应,并应保持样品周围温度的均匀性。为确保样品暴露在所要求的空气温度下,应将传感器布置在样品周围有代表性的点上,并尽量靠近样品,但所测的空气温度不应受到样品温度的影响。各个测量点的温度均不应超过规定值±2℃。样品不工作时其周围的温度梯度不应超过1℃/m,且总温差不应超过2.2℃。下列情况下温度允差可以加大:3体积大于5m的样品,温度差为±3℃;若允差超过±3℃,应证明其合理性,并得到委托方的同意。(8)试验时间:除有更严的要求外,对于试验持续时间大于8h的试验,试验持续时间和监测数据采集间隔时间与规定值之差不超过5min;对于试验持续时间或监测数据采集间隔时间小于8h的试验,该差值不应超过规定值的1%。2.4 试验信息要求

在环境试验中要尽可能多地收集各种试验信息,以便对产品是否合格的判决提供依据,为分析产品的故障和失效提供依据,为改进产品的设计(线路设计、结构设计、工艺设计等)提供依据,为用户接收和购买产品提供依据等。环境试验中所需收集的信息,分为试验前的信息(军标中称为基线数据)、试验中的信息、试验后的信息。

1.试验前信息

试验前的信息主要用于与试验中、试验后的信息数据进行比较,并以此对试验结果进行比较等。试验前信息包括下列内容:

样品标识(如名称、型号、研制单位等);

样品外观、技术状态、功能和性能要求、合格判据等,以及检测的结果;

注:可按产品技术条件、规范、试验大纲等要求收集。

样品的环境试验履历;

试验目的与性质(如摸底、研制、鉴定、验收、形式、例行试验等);

试验所要使用的设备和仪器(含标识);

要求的试验程序;

样品中关键的部件和组件(如需要);

试验量值、图形、谱型、波形、应力施加方式及其持续时间;

仪器/传感器的安装位置;

样品安装要求(包括安装准备、方向、连接等)。

2.试验中信息

试验中信息主要用于研究分析试验的趋势,以及试验是否要继续进行下去,由此可节省试验费用。(1)性能检查结果。样品需在试验中工作时,应进行适当的测试或分析,并与试验前的基线性能数据进行对比,以确定性能是否发生了变化、试验是否继续。(2)施加在试验样品上的试验要求的记录。(3)试验样品对所施加的环境应力作用后的响应记录。

3.试验后数据

每次环境试验完成后,应按技术规范、试验大纲、试验文件中的要求检验试验样品,并将其与试验前的基线性能数据做比较。试验后的记录中应包括下列信息:

样品的标识;

试验设备的标识;

实际试验顺序;

对试验大纲的偏离及其说明;

所要检查的功能和性能参数数据(如需要,含目视检查结果、照片和录像);

试验期间定期记录的室内环境条件;

试验中断的记录及其处理结果;

初步的失效分析(如需要);

确认试验数据有效的人员签名及日期。2.5 试验中断处理要求

在环境试验过程中,可能会由于停电、试验设备故障、试验样品故障等方方面面原因而导致试验中断,此时应视不同的情况进行不同的处理。

1.允差内中断

若试验中断期间,试验条件仍保持在允差范围内(如不影响试验箱温度的断电)时,则可认为不构成一次中断。此时,若试验条件仍保持在正确的试验量值,则不需要修改试验持续时间,中断时间仍可计入试验有效时间。

2.欠试验中断

当试验条件低于允差下限时,应从低于试验条件的点重新达到规定的试验条件恢复试验直至结束,即欠试验中断时间不能计入有效试验时间。

3.过试验中断

出现过试验中断时,最好停止试验,用新试验样品重新试验。若样品未损坏,则可继续进行试验,但要注意若该样品在这点以后的试验中或在后续试验中出现失效,除非能证明过试验条件对该样品没有任何影响,否则该试验结果会无效。这是因为过试验条件可能引起当时看不出的损伤,而造成后续失效。然而,若过试验产生的损害只是试验样品中的某一部分,而这一部分对所收集的数据绝对没有影响,而且知道这些损坏是由过试验这一唯一因素引起的(如样品底部用高温黏结的橡胶垫,而这些橡胶垫对试验件性能没有影响),则可以修复样品,重新进行试验,做完规定的试验时间。过试验发生后,若要修复样品以继续进行试验,应得到委托方的同意,以避免样品在剩余的试验工作中失效时出现异议。2.6 温度稳定

温度稳定对保证所施加的试验条件准确性和不确定度很重要,特别对产品的功能和性能在使用中起关键作用的部件、组件等更重要,如功能部件的温度稳定比结构部分的温度稳定重要得多。

1.散热样品的温度稳定

对试验中要工作的样品,当样品中具有最大温度滞后效应的功能部件的温度变化率不大于2.0℃/h时,则认为该样品达到了工作时的温度稳定。

2.非散热样品的温度稳定

对试验中不需要工作的样品,当样品中具有最大温度滞后效应的功能部件温度达到试验温度时,则认为样品达到了不工作时的温度稳定。一般不考虑结构件或无源件的温度稳定。为缩短达到温度稳定的时间,试验箱调控温度可以超出样品的试验条件,但不能使样品的响应温度超出其温度极限。

3.对温度稳定的判断

要判断样品是否达到了温度稳定,最好用多通道温度的温度测量仪器,将其温度传感器放在最大温度滞后效应的功能部件上进行测量。2.7 试验设备和测试仪器

试验设备与控制或监测试验设备试验参数的仪器,经检定或校准,其最大误差不应超过被测量值允差的1/3。并应确保传感器和测试设备在所处环境中能正常工作。

控制或监测试验设备试验参数的仪器(含测量样品响应参数的仪器),特别是其传感器的安置等都要严格按规定执行。例如,测量的温度传感器离样品的距离应保证不受样品散热温度的影响,或对其进行热屏蔽等。2.8 试验文件

为保证试验的再现性,在环境试验前,委托方应提出试验大纲,试验方应提出完成试验大纲各项规定的试验实施程序,特别是对验收试验和鉴定试验。2.9 试验报告要给出的信息

环境试验报告应给出尽量多的信息:

试验目的;

试验依据,如标准、规范、大纲等;

试验项目和判据;

样品描述及唯一性标识,适用时给出照片;

试验参数、时间及试验特殊条件的说明;

试验方法、设备和程序的说明;

试验安装图或照片,示出样品在试验设备上的安装;

试验所用设备的清单(设备名称、型号、制造商、出厂编号)及检定(校准)情况、试验场所、试验人员等;

环境监控传感器相对样品的位置,适用时给出图或照片;

测试系统的描述;

试验中的性能检测数据;

试验条件的记录;

失效现象描述及已知失效原因分析(必要时);

试验结果。参考文献

[1]王树荣.环境试验.北京:人民邮电出版社,1988.

[2]GB 2421.1—2008:电工电子产品环境试验,概述和指南.

[3]GB 2421.1—2008:电工电子产品环境试验,规范编写者用信息,试验概要.

[4]GJB 150.10A—2009:军用装备实验室环境实验方法.

[5]MIL-STD-810F:Enviromental engineering considerations and laboratory tests.第3章高温试验3.1 自然和诱发的高温环境

装备(产品)所经受的高温环境条件来自它们所经受的大气(平台环境)条件。就大气条件而言,在气象学上,日平均气温高于或等于+35℃(该温度是指离地(草坪)1.2~1.8米,百叶箱内的温度),即为高温天气。

1.我国的高温环境

在我国,最高大气温度记录极值如下:吐鲁番地区的艾丁湖为+50.6℃,吐鲁番民航机场为+49.6℃,新疆的吐鲁番为+47.7℃,重庆为+44℃,洛阳为+44℃,江西修水为+44℃,南京为+43℃,长沙为+43℃,武汉为+41.3℃,南昌为+41℃,2013年在浙江测到的最高温度为+43.1℃ 。在上述地区,年平均的高温日达50~70天,就高温环境条件而言,一般是取1%的出现概率(风险率)。

按全国最高大气温度记录极值+50.6℃出现概率,得出表3-1。表3-1 全国最高大气温度出现概率

2.全球的高温环境

2015年7月31日伊朗胡齐斯坦省马赫复赫尔港的温度达74℃,这是有气象记录以来极其罕见的高温,美国阿库气象公司气象学专家安尼东尼·萨利亚感慨地说:这是他所测到的最不可思议的温度。但全球最高大气温度记录极值为当今公认的+58℃,取1%的出现概率(风险率)+49℃。众所周知,实际的高温试验温度都高于此温度,因为高温考虑的是诱发温度,见表3-2、表3-3、表3-4。MIL-STD-810F和GJB 899A中有两个常见的诱发温度:+71℃和+85℃。它们考虑的是太阳辐射或其他热源引起的温升,例如:不通风的罩体内、封闭的车体内、飞机上有暴露于太阳直射下表面的舱段内、帐篷内、密闭的帆布下等。

3.诱发温度

众所周知,对产品在夏季存储和运输中的温度都应高于诱发温度,因为存储和运输中可能遇到的高温考虑的就是诱发温度。表3-2所示 1976年夏季航定委测得的诱发温度可作为典型示例。表3-2 诱发温度与同一时刻大气温度对比

2013年夏季温度很高,据《北京晚报》报道,越野车在大气温度为+35℃的野外停放 6小时后,车内温度为+67.3℃。

对于高温气候因素,美国将全世界地区分为基本热和热两类气候类型,在给出大气温度的同时也给出了诱发温度,见表3-3。表3-3 高温日循环温度变化范围一览表3.2 影响机理和失效模式

高温能使各种材料的结构、物理性能、电性能发生很大的变化,甚至导致永久性的损伤和不可逆的变化。高温还会使电工电子产品的寿命明显缩短,根据经典的阿伦尼斯方程,温度每上升 10℃,产品的失效率增加一倍,也就是产品的可靠性指标要下降一半。例如,当高温工作温度从+35℃提高到+50℃时,可靠性指标可能会下降95%左右。

高温环境会对装备产生有害影响,主要的失效模式包括如下几种。(1)不同材料膨胀系数不一致而导致材料之间的黏结和迁移,使得零部件相互咬死;材料尺寸全方位改变、局部改变或有方向性的改变;外材料由于黏结引起机械失灵或完全失效;有机材料老化、变色、起泡或产生裂纹;复合材料放气;有机材料褪色、裂解或龟裂纹等。(2)润滑剂黏度变低和润滑剂外流造成连接处润滑能力降低,加大活动部件之间的磨损,导致转动不灵活。(3)包装材料、衬垫、密封垫、轴承和轴发生变形、咬合和失效,引起机械故障或者完整性损坏。(4)外罩和密封条损坏;衬垫出现永久性变形。(5)固定电阻器阻值发生变化;变压器和机电部件过热;继电器及磁动或热动装置的吸合/释放范围变化;温度梯度不同和不同材料的膨胀不一致使电子线路的稳定性发生变化。(6)工作寿命缩短。(7)固体药丸或药柱分离。(8)密封填料、垫圈、封口、轴承和旋转轴等的变形;密封壳体(炮弹、炸弹等)内产生高压;密封产品内部压力增高引起破裂。(9)爆炸物或推进剂的加速燃烧;易燃或易爆材料引起燃烧或爆浇注炸药在其壳体内膨胀;炸药熔化并渗出。(10)橡胶隔振器的剪切模量G下降及性能变坏。绝缘材料的绝缘性能降低(如橡胶在高温下,由于蒸发和浸析作用引起的脱模或增塑性)。3.3 试验目的

通过高温试验,考核和评价需在高温下存储和使用的产品的安全性、结构完整性和对性能的影响。这种考核和评价仅适用于时间相对较短(数月而不是数年)、在整个试验样品的表面和内部热量分布均匀的热效应的影响。

对于长期稳定地暴露于高温条件(存储或工作)下,其性能随时间劣化的热效应(这种情况可能包括一些叠加效应),宜采用自然环境暴露试验方法进行评价;对于由太阳辐射引起的热效应,由于太阳辐射会在产品中产生明显的温度梯度,建议用太阳辐射试验进行考核和评价。当然,对于光化学效应和气动加热效应也不宜采用本试验来考核和评价。3.4 实验室模拟

1.模拟自然和诱发环境

对高温的实验室模拟,首先要从它对产品造成的影响来考虑,这种影响包含需承受多高的温度、需承受多长的时间。就承受的高温而言,对存储和运输是模拟其全球最高大气温度记录极值所导致的诱发温度;对工作状态下的高温,是模拟产品实际经受的大气温度。

由高温大气导致的诱发温度,当前的实验室模拟方法有两种:一种是用恒定的高温来模拟,另一种是用日循环高温来模拟。

用恒定高温来模拟,其温度是用全球最高大气温度记录极值下产生的最高诱发温度,这就是在高温试验标准中常见的+71℃和+85℃的高温试验温度,用这种诱发温度来进行高温试验时,通常不提控制相对湿度,除非试验必须时,即特殊需要时。

用日循环高温来模拟,就是模拟一天 24h的温度变化,是将全世界最热地区最热月份每天随着最高大气温度而变化的诱发温度,按一个小时的间隔依次给出。用日循环高温来模拟,既考虑了诱发温度在连续高温天气下的累计最高响应温度,又考虑了在这种连续高温下24h中最严酷的最低相对湿度的变化。表3-4所示为美国军标 MIL-810F和我国军标 GJB 150A中的高温日循环数据表3-4 高温日循环续表

2.采用货架产品的概念(1)在IEC 60068和国标GB/T 2423这一类基础标准中,是不区分元器件和整机而普遍适用的。由于预先不知道具体的使用场合,故采用货架产品的概念,即给出一系列的存储和工作的试验条件,即严酷程度等级,以供使用方按其实际的使用环境(平台环境)进行选择:

+30℃、+35℃、+40℃、+45℃、+50℃、+55℃、+60℃、+65℃、+370℃、+85℃、+100℃、+125℃、+155℃、+175℃、+200℃、+250℃、+315℃、+400℃、+500℃、+800℃、+1000℃、(2)在国军标关于电子和电气元件、微电子器件的标准中,同样由于预先不知道使用场合,也是采用货架产品的概念,以供使用方按其实际使用环境(平台环境)的不同进行选择,但这种选择不是主要从产品对高温环境的适应性角度来考虑的,而是作为提高产品质量和可靠性的一种工艺手段,即给出一系列不同高温度等级来对产品进行各种性能考核。

① 电子和电气元件标准中将高温试验用作寿命试验,测定电子和电气元件在高温环境中的工作寿命,其温度等级有:70℃、85℃、100℃、125℃、200℃、350℃、600℃。

② 在微电子器件标准中将高温试验用于获得失效率参数等,具体如下。

高温:其一是测定其稳态寿命,使其结果不具备早期失效和初期失效的特征;其二用于求间歇寿命(失效率),所用的温度在100~190℃之间分成15个等级。

采用高、低温循环试验来测定微电子器件的失效率,温度量级分为6级。A级:-54~+55℃;B级:-54~+71℃;C级:-54~+95℃;D级:-65~+71℃;E级:-54~+125℃;F级:0~+70℃。

将高温用作存储试验,确定高温存储对微电子器件的影响,但不能用于求存储失效率。其等级有8级。A级:75℃;B级:125℃;C级:100~200℃(又分为9个等级);D级:200℃;E级:250℃;F级:300℃;G级:350℃;H级:400℃。3.5 试验程序

1.环境试验的国军标和美军标

在国军标和美军标中将装备的高温试验分为高温存储和高温工作两个程序,这两个程序又分为两种方式:一种是恒定温度,即在某一规定的恒定温度下进行试验,如+71℃;另一种是循环温度,即在规定的变化温度范围内进行试验,如按表3-4所示高温日循环数据进行实验。

(1)高温存储

它是用来考核在装备存储期间,高温对其安全性、完整性和性能的影响。

(2)高温工作

它是用来考核在装备工作期间,高温对其性能的影响。

(3)高温存储和高温工作的区别

就性能检测而言,两者之间的不同之处是:高温存储是在高温暴露试验之后进行性能检测,适用于评价高温存储后对装备性能的影响;高温工作是在高温暴露试验期间进行性能检测,适用于评价装备工作期间高温对装备的影响。

2.环境试验国标和IEC的标准(基础标准)

高温试验分为非散热试验样品的高温试验和散热试验样品的高温试验两种。

非散热试验样品与散热试验样品的区别为:当箱内温度达到稳定后,在自由空气条件下(如低气流循环),样品表面温度超过周围空气5℃以上,称为散热样品。

(1)非散热试验样品的高温试验

试验时,温度调节采用渐变的方式,当温度渐变到规定的温度,并在该温度上稳定后,暴露到规定时间。该试验通常在非工作状态下进行,箱内空气循环通常采用高气流。高气流速度循环是指:为维持设定条件,箱内空气调节速度,导致样品任一点上由于空气循环而降低5℃以上。

(2)散热试验样品的高温试验

这种高温试验又分为两种试验方式:

一种是在温度调节(渐变升温)过程中样品不通电,到规定温度后才通电,然后在温度稳定后暴露到规定的时间。

另一种是在整个试验过程中样品要求通电的温度渐变试验。试验时,样品放入试验箱后就通电或加电负载,检查功能和性能是否符合要求,然后将温度调节(渐变升温)到规定的温度,并在该温度上稳定后,暴露到规定时间。

进行散热试验样品的高温试验时,箱内空气循环通常采用低气流。低气流速度(如工作低气流速度不大于0.5m/s)循环是指:为维持设定条件,箱内空气调节速度,导致样品任一点上不会由于空气循环而温度降低5℃以上。

所谓温度渐变,是指样品放入箱中,随箱内空气温度一起慢慢升高,温升速度通常不超过1℃/min,防止由于温度改变对样品产生高温试验不考核的温度冲击的影响。

3.电子和电气元件和微电子器件标准

对电子和电气元件和微电子器件的高温试验,通常可分为存储试验(不加电应力)、寿命试验(加电应力)、老练试验、失效率试验四种。(1)存储试验:在不通电的情况下确定高温存储对其的影响。(2)寿命试验和失效率试验:测定其寿命和失效率,保证产品的质量和可靠性。(3)老炼试验:剔除那些勉强合格的元器件,这些元器件本身具有固有缺陷或因其制造工艺不当而产生的缺陷。这些缺陷会造成使用初期出现致命的失效,或早期寿命失效。3.6 对试验设备的要求

试验箱应能满足试验条件要求,并配有辅助仪器,辅助仪器(如传感器)能保持和监控样品周围的空气高温条件(必要时还有湿度)。另外,试验箱还能连续记录试验箱内温度测量值。

1.试验箱的控制

除有通常的试验箱内空气温度的控制系统外,最好还具有通过控制样品响应温度进行试验的控制系统。

2.风速控制

试验箱内的空气温度与样品的热交换取决于空气速度,即风速。考虑风速及其大小的原因有:在实际环境中产品周围会有空气流动(通常考虑最坏的情况);当前的温度试验,由于种种原因,一般不会在无强迫空气循环[即自由空气条件(当样品的体积为试验箱有效容积的五分之一时,可视为自由空气条件)]下进行;试验箱的升降温和温度均匀度等需通过空气循环来实现。综合这三方面原因,当前的温度试验要求:试验箱在空载时应能产生不低于2m/s的风速。在有载时(如装入样品)应能保证在负载周围测得的风速一般不超过1.7m/s。

3.湿度控制3

绝对湿度不应超过20g/m。它约相当于温度为35℃、相对湿度为50%的情况。

4.热辐射控制

试验箱内壁的温度与试验温度之差不应超过试验温度的 3%,此时箱壁的辐射系数在0.7~1之间,则样品表面温度变化通常小于3℃。

试验时,试验样品应能完全容入试验箱的工作空间内。达到稳定状态时,流向试验样品的空气温度应处于标称温度±2℃范围内。

注:当由于试验箱尺寸的原因,不能维持上述容差时,容差可以放宽,试验温度小于等于100℃时为±3℃,试验温度大于100℃,但小于等于200℃时为±5℃。试验温度大于200℃,但小于等于315℃时为±10℃。当采用了上述容差,则应在试验报告中指明。使用者也应规定试验温度超过315℃时的容差。3.7 试验设计与试验技术

1.温度选择(1)采用产品实际安装平台的环境温度和诱发温度。就平台环境温度而言,应考虑以下因素:

了解产品的使用地域的气候区;

产品是否暴露于太阳辐射环境或发热装置附近;

周围空气、太阳辐射以及发热装置向产品传热的途径;

产品的实际技术状态(敞开状态或遮蔽状态)。(2)采用相似产品的温度。相似产品是指具有相似用途、性能和安装位置的产品,如更新换代产品。(3)采用标准中提供的数据。例如对存储温度,可采用+85℃和+71℃两个温度;对工作温度,通常是采用最高工作环境温度。

对用于电子元器件和微电子器件的高温存储试验(不加电应力)、寿命试验(加电应力)、老练试验和失效率试验,可直接采用相应标准中的温度。

2.试验持续时间

下面给出确定试验时间的一些原则。值得注意的是:在进行温度试验时,样品在最严酷的高温条件下的总时间不能超过产品寿命的总时间。

(1)高温存储(1)恒温存储:样品在高温环境中达到温度稳定(内部元器件、组件、模块、部件等的温度也真正达到稳定)后,再保持至少 2h,最长可为48h。如果存储时间采用 48h,将包含温度稳度时间。(2)循环存储:至少 7个循环(24h 为一个循环)。若要重点考核 “关键材料”或“高温敏感材料”受高温环境的影响,应适当增加循环数。

(2)高温工作(1)恒温工作:样品在高温工作环境中达温度稳定(判定方法:样品内部热容量最大的功能部件或关键部件每小时温度变化不超过2℃,若内部元(部)件的温度无法测量,则应根据热分析确定温度时间,以确保整个样品的温度都达到稳定)后,再保持至少 2h,然后让样品工作,并使其在规定的工作温度上重新达到稳定,开始进行功能和性能的检测。检测完成后,样品停止工作,将箱内空气温度调节到标准大气条件,并在标准大气条件下达到稳定后,进行全面的外观、功能和性能检测。(2)循环工作:至少 3个循环,最多 7个循环,但无论 3个循环还是 7个循环,均要达到最高响应温度(由于样品的热滞后效应,最高温度响应时段与温度循环的最高温度时段可能不一致)。一般情况下,3个循环足以使样品达到其最高响应温度。最高峰值响应温度的判定方法为:后一循环峰值响应温度和前一循环峰值响应温度相差在2℃之内

(3)电子和电气元器件和微电子器件

对电子和电气元器件和微电子器件的存储试验、寿命试验老炼试验、失效率试验等的时间按标准和规范中的等级要求来确定。

3.温度变化速率

为避免造成温度冲击,温度变化速率不应超过3℃/min,如果样品大而复杂,一般可相对慢一些,如1℃/min或以下;对小而简单的样品,可以相对快一些,如2~3℃/min。

4.试验顺序

对于高温试验的试验顺序,有三个可以遵循的原则:(1)为使一个样品能做多个试验,可首先施加使样品损伤最小的环境应力,根据这一原则,高温试验可安排在其他试验的前面进行。(2)为最大限度地显示叠加效应的影响,高温试验应在振动和冲击等力学环境试验之后进行。(3)在研制试验中,为尽量多地暴露问题,以便将产品设计得更好,高温试验可在低气压试验前进行,因为高温会显著影响密封产品的低气压试验的结果。

5.温度监控

在对试验温度进行监测时,温度传感器的位置应确保其所受到的热扩散的影响小到可以不计,并应注意避免受热辐射的影响。

6.相对湿度

高温试验通常不需要控制相对湿度,如温度在+70℃上稳定后,其相对湿度大约为14%。若使用环境中会遇到极低的相对湿度,并且这种极低的相对湿度会影响装备的某些特殊性能,试验时就应控制相对湿度,具体要求可按标准和规范中的要求进行。

7.试验过程中的温度稳定

样品工作以外的任何动作,如打开箱门,会引起样品温度或试验箱温度产生显著变化(大于2℃),则继续试验前应使样品重新稳定到规定的温度。

若 15min 内不能完成样品工作性能检测,则继续检测之前应使样品的温度(必要包含湿度)恢复到规定的条件。

样品在某一温度下的稳定时间,约为样品热时间常数的 3~5倍,一般取4倍。样品的热时间常数为:

式中,τ——热时间常数;

G——质量,g;

C——热容,J/K;2

S——散热面积,cm;2

λ——散热系数,W/cm·℃。

由上式可见,热时间常数与所用的材料、质量、结构形式及样品

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