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設(shè)備選擇依據(jù)
閱讀：914 發(fā)布時(shí)間：2009-5-8
一,、 設(shè)備選擇依據(jù)
存在于地球表面及大氣層空間中的自然環(huán)境因素和誘發(fā)環(huán)境因素的種類,，目前還無法統(tǒng)計(jì)出個(gè)確切的數(shù)目,。其中對(duì)工程產(chǎn)品（設(shè)備）的使用及壽命影響較大的因素不下幾十種,。從事工程產(chǎn)品環(huán)境條件研究的工程師們將自然界存在以及人類活動(dòng)所誘發(fā)的環(huán)境條件整理歸納為一系列的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,，用以指導(dǎo)工程產(chǎn)品的環(huán)境及可靠性試驗(yàn),。如指導(dǎo)軍工產(chǎn)品進(jìn)行環(huán)境試驗(yàn)的 GJB150—中華人民共和國(guó)國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)《軍用設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)方法》 ,指導(dǎo)電工電子產(chǎn)品進(jìn)行環(huán)境試驗(yàn)的 GB2423—中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)方法指南》等,。因此,，我們選擇環(huán)境及可靠性試驗(yàn)設(shè)備時(shí)主要的依據(jù)是工程產(chǎn)品的試驗(yàn)規(guī)范和試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。
其次,，為了規(guī)范試驗(yàn)設(shè)備中環(huán)境試驗(yàn)條件的容差,，保證環(huán)境參數(shù)的控制精度，國(guó)家技術(shù)監(jiān)督機(jī)構(gòu)及各工業(yè)部門還制訂了一系列的環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備及檢測(cè)儀器儀表的檢定規(guī)程,。如中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB5170《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備基本參數(shù)檢定方法》 ,又如國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局頒布實(shí)施的 JJG190-89《電動(dòng)振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)試行檢定規(guī)程》等,。這些檢定規(guī)程也是選擇環(huán)境及可靠性試驗(yàn)設(shè)備的重要依據(jù) ,不符合這些檢定規(guī)程要求的試驗(yàn)設(shè)備是不允許投入使用的。
二,、 設(shè)備選擇基本原則
環(huán)境及可靠性試驗(yàn)設(shè)備的選擇應(yīng)遵循以下五條基本原則：
1 ． 環(huán)境條件的再現(xiàn)性
在試驗(yàn)室內(nèi)完整而地再現(xiàn)自然界存在的環(huán)境條件是可望而不可及的事情,。但是，在一定的容差范圍之內(nèi),，人們*可以正確而近似地模擬工程產(chǎn)品在使用,、貯存、運(yùn)輸?shù)冗^程中所經(jīng)受的外界環(huán)境條件,，這段話用工程的語言概括,，就是“試驗(yàn)設(shè)備所創(chuàng)造的圍繞被試產(chǎn)品周邊的環(huán)境條件（含平臺(tái)環(huán)境）應(yīng)該滿足產(chǎn)品試驗(yàn)規(guī)范所規(guī)定的環(huán)境條件及其容差的要求”,。如用于軍工產(chǎn)品試驗(yàn)的溫度箱不僅要滿足國(guó)軍標(biāo) GJB150.3-86、 GJB150.4-86中根據(jù)不同類型產(chǎn)品所規(guī)定的高溫,、低溫的試驗(yàn)量值,、試驗(yàn)時(shí)間，同時(shí)也應(yīng)滿足試驗(yàn)規(guī)范中對(duì)溫度場(chǎng)的均勻性和溫度控制精度的要求,。只有這樣,，才能保證在環(huán)境試驗(yàn)中環(huán)境條件的再現(xiàn)性。
2 ． 環(huán)境條件的可重復(fù)性
一臺(tái)環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備可能用于同一類型產(chǎn)品的多次試驗(yàn),，而一臺(tái)被試的工程產(chǎn)品也可能在不同的環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備中進(jìn)行試驗(yàn),，為了保證同一臺(tái)產(chǎn)品在同一試驗(yàn)規(guī)范所規(guī)定的環(huán)境試驗(yàn)條件下所得試驗(yàn)結(jié)果的可比較性，必然要求環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備所提供的環(huán)境條件具有可重復(fù)性,。這也就是說,，環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備施用于被試驗(yàn)產(chǎn)品的應(yīng)力水平（如熱應(yīng)力、振動(dòng)應(yīng)力,、電應(yīng)力等）對(duì)于同一試驗(yàn)規(guī)范的要求是一致的,。
環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備所提供環(huán)境條件的可重復(fù)性是由國(guó)家計(jì)量檢定部門依據(jù)國(guó)家技術(shù)監(jiān)督機(jī)構(gòu)所制定的檢定規(guī)程檢定合格后提供保證。為此,，必須要求環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備能滿足檢定規(guī)程中的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)及精度指標(biāo)的要求,，并且在使用時(shí)間上不超過檢定周期所規(guī)定的時(shí)限。如使用非常普遍的電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)除滿足激振力,、頻率范圍,、負(fù)載能力等技術(shù)指標(biāo)外，還必須滿足檢定規(guī)程中規(guī)定的橫向振動(dòng)比,、臺(tái)面加速度均勻性,、諧波失真度等到精度指標(biāo)的要求，而且每次檢定后的使用周期為二年,，超過二年必須重新檢定合格后才能投入使用,。
3 ． 環(huán)境條件參數(shù)的可測(cè)控性
任何一臺(tái)環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備所提供的環(huán)境條件必須是可觀測(cè)的和可控制的，這不僅是為了使環(huán)境參數(shù)限制在一定的容差范圍之內(nèi),，保證試驗(yàn)條件的再現(xiàn)性和重復(fù)性要求,，而且從產(chǎn)品試驗(yàn)的安全出發(fā)也是必須的，以便防止因環(huán)境條件失控導(dǎo)致被試產(chǎn)品的損壞,，帶來不必要的損失,。目前各種試驗(yàn)規(guī)范中大體要求參數(shù)測(cè)試的精度不應(yīng)低于試驗(yàn)條件允許誤差的三分之一。
4 ． 環(huán)境試驗(yàn)條件的排它性
每一次進(jìn)行的環(huán)境或可靠性試驗(yàn),，對(duì)環(huán)境因素的類別、量值及容差都有嚴(yán)格的規(guī)定,，并排除非試驗(yàn)所需的環(huán)境因素滲透其中,，以便在試驗(yàn)中或試驗(yàn)結(jié)束后判斷和分析產(chǎn)品失效與故障模式時(shí),，提供確切的依據(jù)，故要求環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備除提供所規(guī)定的環(huán)境條件外,，不允許對(duì)被試產(chǎn)品附加其它的環(huán)境應(yīng)力干擾,。如電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)檢定規(guī)程中所限定的臺(tái)面漏磁，加速度信噪比,、帶內(nèi)帶外加速度總均方根值比,。隨機(jī)信號(hào)的檢驗(yàn)、諧波失真度等精度指標(biāo)都是為了保證環(huán)境試驗(yàn)條件的*性而制定的檢定項(xiàng)目,。
5 ． 試驗(yàn)設(shè)備的安全可靠性
環(huán)境試驗(yàn),，特別是可靠性試驗(yàn)，試驗(yàn)周期長(zhǎng),，試驗(yàn)的對(duì)象有時(shí)是價(jià)值很高的軍工產(chǎn)品,，試驗(yàn)過程中，試驗(yàn)人員經(jīng)常要在現(xiàn)場(chǎng)周圍進(jìn)行操作或測(cè)試工作,，因此要求環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備必須具有運(yùn)行安全,、操作方便、使用可靠,、工作壽命長(zhǎng)等特點(diǎn),，以確保試驗(yàn)本身的正常進(jìn)行。試驗(yàn)設(shè)備的各種保護(hù),、告警措施及安全聯(lián)鎖裝置應(yīng)該完善可靠,，以保證試驗(yàn)人員、被試產(chǎn)品和試驗(yàn)設(shè)備本身的安全可靠性,。
三,、 溫濕度箱的選擇
1 ． 溫濕度箱容積的選擇
將被試產(chǎn)品（元器件、組件,、部件或整機(jī)）置入氣候環(huán)境箱進(jìn)行試驗(yàn)時(shí),，為了保證被試產(chǎn)品周圍氣氛能滿足試驗(yàn)規(guī)范所規(guī)定的環(huán)境條件，氣候箱工作空間尺寸與被試產(chǎn)品外廓尺寸之間應(yīng)遵循以下幾點(diǎn)規(guī)定：
a） 被試產(chǎn)品的體積（ W× D× H）不得超過試驗(yàn)箱有效工作空間的（ 20-35） %（推薦選用 20%）,。對(duì)于在試驗(yàn)中發(fā)熱的產(chǎn)品推薦選用不大于 30% ,。
b） 被試產(chǎn)品的迎風(fēng)斷面積與該斷面上試驗(yàn)箱工作腔總面積之比不大于（ 35-50） %（推薦選用 35%）。
c） 被試產(chǎn)品外廓表面距試驗(yàn)箱壁的距離至少應(yīng)保持 100-150mm,， （推薦選用 150mm）,。
上述三點(diǎn)規(guī)定實(shí)際上是相互依存和統(tǒng)一的。以 1立方米正立方體箱子為例,，面積比為 1：（ 0.35~0.5）相當(dāng)于體積之比為 1:（0.207~0.354）,。距箱壁 100-150mm 相當(dāng)于體積之比為 1:（0.343~0.512）。
總括上述三點(diǎn)規(guī)定 ,氣候環(huán)境試驗(yàn)箱的工作腔容積至少就是被試產(chǎn)品外廓體積的 3~5倍 ,作出這種規(guī)定的理由有以下幾點(diǎn) :
1）被試驗(yàn)件置入箱體后擠占了流場(chǎng)中氣流的通道，通道變窄將導(dǎo)致氣流流速的嗇,。加速氣流與被試驗(yàn)件之間的熱交換,，這與環(huán)境條件的再現(xiàn)性不符，因?yàn)樵谟嘘P(guān)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)涉及溫度環(huán)境試驗(yàn)都規(guī)定試驗(yàn)箱內(nèi)試驗(yàn)樣周圍的空氣流速不應(yīng)超過 1.7m/s,，以防止試驗(yàn)樣件和周圍氣氛產(chǎn)生不符合實(shí)際的熱傳導(dǎo),，在空載時(shí)試驗(yàn)箱內(nèi)平均風(fēng)速為 0.6~0.8m不超過 1m/s，滿足 a）,、 b）兩點(diǎn)要求所規(guī)定的空間及面積比時(shí),，流場(chǎng)的風(fēng)速可能增大（ 50~100） %，平均zui高風(fēng)速為（ 1.17） m/s,，滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求,。如果在試驗(yàn)中不加限制地加大試驗(yàn)件的體積或迎風(fēng)斷面積，則實(shí)際試驗(yàn)時(shí)氣流風(fēng)速將增大到超出試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的zui高風(fēng)速,，其試驗(yàn)結(jié)果的有效性將受到懷疑,。
2）氣候箱工作腔內(nèi)環(huán)境參數(shù)（如溫度、濕度,、鹽霧沉降率等）的精度指標(biāo)都是在空載狀態(tài)下檢測(cè)的結(jié)果,，一旦置入被試驗(yàn)件后，對(duì)試驗(yàn)箱工作腔內(nèi)環(huán)境參數(shù)的均勻性將產(chǎn)生影響,，試驗(yàn)件占有的空間越大,，這種影響也就越嚴(yán)重。實(shí)測(cè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,，流場(chǎng)中迎風(fēng)面與背風(fēng)面的溫差可達(dá)到 3~8℃,，嚴(yán)重時(shí)可大到 10℃以上。因此,，必須盡量滿足 a）,、 b）兩項(xiàng)要求，以保證被試產(chǎn)品周圍環(huán)境參數(shù)的均勻性,。
3）根據(jù)熱傳導(dǎo)的原理,，箱壁附近氣流的溫度通常與流場(chǎng)中心溫度相差 2~3℃，在高低溫的上下*,，還可能達(dá)到 5℃,。箱壁的溫度與箱壁附近流場(chǎng)的溫度又相差 2~3℃（視箱壁的結(jié)構(gòu)和材料而定）。試驗(yàn)溫度與外界大氣環(huán)境溫度相差越大,，上述溫差也越大,，因此，距箱壁（ 100~150mm）距離內(nèi)的空間是不可利用空間,。
2 ． 溫度范圍
目前,，國(guó)外溫度試驗(yàn)新的應(yīng)用技術(shù)不斷被引入到環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備中,，如計(jì)算機(jī)技術(shù)、模煳控制理論,、多箱同步運(yùn)行等,，因此，很難給制造廠家下一個(gè)孰優(yōu)孰劣的武斷性結(jié)論,。各個(gè)生產(chǎn)廠家積幾十年的制造經(jīng)驗(yàn)所生產(chǎn)垢設(shè)備都是可以使用的，其工作原理,、所應(yīng)用的技術(shù),，甚至結(jié)構(gòu)、材料等都有很多相似之處,。只要生產(chǎn)廠家管理精細(xì),，以質(zhì)量認(rèn)真負(fù)責(zé)（如通過 ISO9000論證），其產(chǎn)品都有存在的條件和使用的價(jià)值,。
2）國(guó)內(nèi)國(guó)外的環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備雖然工作原理,、應(yīng)用技術(shù)等基本相同，但在下述三個(gè)方面仍存在差距,，造成國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備使用中故障率高,，性能指標(biāo)的持續(xù)保證期比國(guó)外短。
a） 元器件,、部件的質(zhì)量相對(duì)較差,，尤其是制冷壓縮機(jī)組、膨脹
閥,、主通路電磁閥及控制系統(tǒng)的電子元器件,。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備的故障中，多數(shù)是由元器件,、部件的質(zhì)量及使用壽命而引發(fā)的,。
b） 生產(chǎn)工藝相對(duì)落后。生產(chǎn)工藝及設(shè)備,，包括施工人員的技術(shù)水平,，對(duì)產(chǎn)品的使用壽命影響較大。如制冷系統(tǒng)中管道布置涉及運(yùn)轉(zhuǎn)中管道的諧振,，制冷劑流程中的沿程損失,，維修物方便性，壓縮機(jī)油的全程回收流暢等,。再如管路的焊接工藝及質(zhì)量,，管路清洗及檢漏技術(shù)等。生產(chǎn)的設(shè)備（如數(shù)控變板,、數(shù)控彎管,、充氮保護(hù)焊機(jī)等）可以用錢很快買到，但生產(chǎn)工藝卻是一個(gè)長(zhǎng)期的經(jīng)驗(yàn)積累過程，不可一鞠而蹴,。
c） 生產(chǎn)過程的質(zhì)量控制,。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)過程的質(zhì)量控制遠(yuǎn)不如國(guó)外公司那么嚴(yán)格，因此設(shè)備的隱患較多,。這些隱患在使用中會(huì)逐漸暴露而形成故障,。生產(chǎn)過程的質(zhì)量控制與生產(chǎn)廠家的管理水平、生產(chǎn)習(xí)慣有關(guān),，通過 ISO9000的論證是生產(chǎn)過程質(zhì)量控制走上規(guī)范化的一個(gè)標(biāo)志,。
3）國(guó)外生產(chǎn)溫濕度環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備的廠家有美國(guó)的 Envirotronics（環(huán)測(cè)）、 Thermotron（熱測(cè)）,、德國(guó)的 Weiss,、 Votsch（富奇）公司、意大利的 ACS公司,、日本的 TaBal公司等,。上述各家公司在生產(chǎn)氣候環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備方面都積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。提供的設(shè)備都是供使用的,，在質(zhì)量上都可信賴,。至于究竟應(yīng)該選用哪一家，哪一種型號(hào)產(chǎn)品更符合要求,，除了本文前面所述的一些原則和具體的技術(shù)指標(biāo)要求外,，還有一些值得重視和考慮的因素。
a） 性能 /價(jià)格比,。
環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備的進(jìn)口無一例外都是通過代理商在國(guó)內(nèi)進(jìn)行銷售,，價(jià)格的因素不僅取決于生產(chǎn)廠家的成本和利潤(rùn)，還包含著很多中間環(huán)節(jié)的費(fèi)用及銷售提成,。在相同的制造成本下,，降低中間費(fèi)用是降低訂貨價(jià)格的重要因素。同一國(guó)家相同技術(shù)指標(biāo)的產(chǎn)品,，制造成本大體相當(dāng),，不同國(guó)家（指西方發(fā)達(dá)國(guó)家）生產(chǎn)的產(chǎn)品即使有差別也不會(huì)太大。
b） 滿足用戶需要的程度和能力,。
用戶訂購(gòu)一臺(tái)溫濕度環(huán)境試驗(yàn)箱,，其要求依產(chǎn)品試驗(yàn)的需要而不同，如有的三綜合試驗(yàn)箱常常用于產(chǎn)品部件或組件的環(huán)境應(yīng)力篩選試驗(yàn),，此時(shí)設(shè)備的強(qiáng)制除濕能力以及附加空氣干燥系統(tǒng)的可能性是用戶應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)心的項(xiàng)目,，如果有的用戶想利用三綜合試驗(yàn)箱作環(huán)境試驗(yàn)（如濕熱試驗(yàn)），則風(fēng)速的可調(diào)整性就是必須考慮的因素,。
c） 售后服務(wù)及設(shè)備故障的處理能力,。
任何一臺(tái)設(shè)備在使用中不可能不出故障,，一旦出現(xiàn)問題使用者能否享受到及時(shí)的維修服務(wù)，或者能根據(jù)設(shè)備自身具有的故障診斷能力很快確定出故障處理方法,，使設(shè)備盡快恢復(fù)性能,，重新投入使用。在這方面,，國(guó)內(nèi)外的生產(chǎn)廠家都已經(jīng)或正在作出積極的努力,，如建立快速反應(yīng)的維修隊(duì)伍，如在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中增加故障診斷及故障預(yù)警系統(tǒng)軟件,，用戶可根據(jù)計(jì)算機(jī)提供的信息,，盡快處理故障。