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怎樣選擇Z實用的環(huán)境試驗箱
其次,，為了規(guī)范試驗設備中環(huán)境試驗條件的容差,，保證環(huán)境參數(shù)的控制精度，國家技術監(jiān)督機構及各工業(yè)部門還制訂了一系列的環(huán)境試驗設備及檢測儀器儀表的檢定規(guī)程,。如中華人民共和國國家標準GB5170《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗設備基本參數(shù)檢定方法》,，又如國家技術監(jiān)督局頒布實施的JJG190－89《電動振動試驗臺系統(tǒng)試行檢定規(guī)程》等。這些檢定規(guī)程也是選擇環(huán)境及可靠性試驗設備的重要依據(jù),，不符合這些檢定規(guī)程要求的試驗設備是不允許投入使用的,。
二、 設備選擇基本原則
環(huán)境及可靠性試驗設備的選擇應遵循以下五條基本原則：
1,、環(huán)境條件的再現(xiàn)性
在試驗室內完整而地再現(xiàn)自然界存在的環(huán)境條件是可望而不可及的事情,。但是，在的容差范圍之內，人們可以正確而近似地模擬工程產(chǎn)品在使用,、貯存,、運輸?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“試驗設備所創(chuàng)造的圍繞被試產(chǎn)品周邊的環(huán)境條件（含平臺環(huán)境）應該滿足產(chǎn)品試驗規(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)品試驗的溫度箱不僅要滿足GJB150.3－86、GJB150.4－86中根據(jù)不同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)境試驗中環(huán)境條件的再現(xiàn)性。
2,、環(huán)境條件的可重復性
一臺環(huán)境試驗設備可能用于同一類型產(chǎn)品的多次試驗,，而一臺被試的工程產(chǎn)品也可能在不同的環(huán)境試驗設備中進行試驗，為了保證同一臺產(chǎn)品在同一試驗規(guī)范所規(guī)定的環(huán)境試驗條件下所得試驗結果的可比較性,，必然要求環(huán)境試驗設備所提供的環(huán)境條件具有可重復性,。這也就是說，環(huán)境試驗設備施用于被試驗產(chǎn)品的應力水平（如熱應力,、振動應力,、電應力等）對于同一試驗規(guī)范的要求是一致的。
環(huán)境試驗設備所提供環(huán)境條件的可重復性是由國家計量檢定部門依據(jù)國家技術監(jiān)督機構所制定的檢定規(guī)程檢定合格后提供保證,。為此,，要求環(huán)境試驗設備能滿足檢定規(guī)程中的各項技術指標及精度指標的要求，并且在使用時間上不超過檢定周期所規(guī)定的時限,。如使用非常普遍的電動振動臺除滿足激振力,、頻率范圍、負載能力等技術指標外,，還滿足檢定規(guī)程中規(guī)定的橫向振動比,、臺面加速度均勻性、諧波失真度等精度指標的要求,，而且每次檢定后的使用周期為二年,，超過二年重新檢定合格后才能投入使用。
3,、環(huán)境條件參數(shù)的可測控性
任何一臺環(huán)境試驗設備所提供的環(huán)境條件是可觀測的和可控制的,，這不僅是為了使環(huán)境參數(shù)限制在的容差范圍之內，保證試驗條件的再現(xiàn)性和重復性的要求,，而且從產(chǎn)品試驗的出發(fā)也是的,，以便防止環(huán)境條件失控導致被試產(chǎn)品的損壞，帶來不的損失,。目前各種試驗規(guī)范中大體要求參數(shù)測試的精度不應低于試驗條件允許的誤差的三分之一,。
4,、環(huán)境試驗條件的排它性
每一次進行環(huán)境或可靠性試驗，對環(huán)境因素的類別,、量值及容差都有嚴格的規(guī)定,，并排除非試驗所需的環(huán)境因素滲透其中，以便在試驗中或試驗結束后判斷和分析產(chǎn)品失效與故障模式時,，提供確切的依據(jù),，故要求環(huán)境試驗設備除提供所規(guī)定的環(huán)境條件外，不允許對被試產(chǎn)品附加其它的環(huán)境應力干擾,。如電動振動臺檢定規(guī)程中所限定的臺面漏磁,，加速度信噪比、帶內帶外加速度總均方根值比,。隨機信號的檢驗,、諧波失真度等精度指標都是為了保證環(huán)境試驗條件的*性而制定的檢定項目。
5,、試驗設備的可靠性
環(huán)境試驗,，特別是可靠性試驗，試驗周期長,，試驗的對象有時是價值很高的軍工產(chǎn)品,，試驗過程中,，試驗人員經(jīng)常要在現(xiàn)場周圍操作巡視或測試工作,，因此要求環(huán)境試驗設備具有運行、操作方便,、使用可靠,、工作壽命長等特點，以確保試驗本身的正常進行,。試驗設備的各種保護,、告警措施及連鎖裝置應該完善可靠，以保證試驗人員,、被試產(chǎn)品和試驗設備本身的可靠性,。
三、 溫濕度箱的選擇
1,、容積的選擇
將被試產(chǎn)品（元器件,、組件、部件或整機）置入氣候環(huán)境箱進行試驗時,，為了保證被試產(chǎn)品周圍氣氛能滿足試驗規(guī)范所規(guī)定的環(huán)境試驗條件,，氣候箱工作尺寸與被試產(chǎn)品外廓尺寸之間應遵循以下幾點規(guī)定：
a） 被試產(chǎn)品的體積（W×D×H）不得超過試驗箱有效工作空間的（20～35）％（推薦選用20％）。對于在試驗中發(fā)熱的產(chǎn)品推薦選用不大于10％,。
b） 被試產(chǎn)品的迎風斷面積與該斷面上試驗箱工作室總面積之比不大于（35～50）％（推薦選用35％）,。
c） 被試產(chǎn)品外廓表面距試驗箱壁的距離至少保持100～150mm,，（推薦選用150mm）。
上述三點規(guī)定實際上是相互依存和統(tǒng)一的,。以1立方米正方體箱子為例,，面積比為1：（0.35～0.5）相當于體積之比為1：（0.207～0.354）。距箱壁100～150mm相當于體積之比為1：（0.343～0.512）,。
總括上述三點規(guī)定,，氣候環(huán)境試驗箱的工作腔容積至少應是被試產(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：
1〕 被試驗件置入箱體后擠占了流暢的通道,，通道變窄將導致氣流流速的增加,。加速氣流與被試驗件之間的熱交換。這與環(huán)境條件的再現(xiàn)不符,，因為在有關標準中對涉及溫度環(huán)境試驗都規(guī)定試驗箱內試驗樣件周圍的空氣流速不應超過1.7m/s,，以防止試驗樣件和周圍氣氛產(chǎn)生不符合實際的熱傳導。在空載時試驗箱內平均風速為0.6～0.8m/s,，不超過1m/s,，滿足a）、b）兩點要求所規(guī)定的空間及面積比時,，流場的風速可能增大（50～100）％,，平均高風速為（1～1.7）m/s。滿足標準規(guī)定的要求,。如果在試驗中不加限制地加大試驗件的體積或迎風斷面積,，則實際試驗時氣流風速將增大到超出試驗標準所規(guī)定的高風速，其試驗結果的有效性將受到懷疑,。
2〕 氣候箱工作腔內環(huán)境參數(shù)〔如溫度,、濕度、鹽霧沉降率等〕的精度指標都是在空載狀態(tài)下檢測的結果,，一旦置入被試驗件后,，對試驗箱工作腔內環(huán)境參數(shù)的均勻性將產(chǎn)生影響，試驗件占有的空間越大,，這種影響也就越嚴重,。實測試驗數(shù)據(jù)表明，流場中迎風面與背風面的溫差可達到3～8℃,，嚴重時可大到10℃以上,。因此，盡量滿足a〕,、b〕兩項要求,，以保證被試產(chǎn)品周圍環(huán)境參數(shù)的均勻性。
3〕 根據(jù)熱傳導的原理,，箱壁附近氣流的溫度通常與流場中心溫度相差2～3℃,，在高低溫的上下*,，還可能達到5℃。箱壁的溫度與箱壁附近流場的溫度又相差2～3℃（視箱壁的結構和材料而定）試驗溫度與外界大氣環(huán)境相差越大,，上述溫差也越大,，因此，距箱壁（100～150mm）距離內的空間是不可利用空間,。
2,、溫度范圍的選擇
目前，國外溫度試驗箱的范圍大體上為－73～＋177℃,，或－70～＋180℃,。國內多數(shù)廠家一般為－80～＋130℃，－60～＋130℃,，－40～＋130℃,，也有高溫到150℃。這些溫度范圍通?？梢詽M足國內絕大多數(shù)軍用,、民用產(chǎn)品溫度試驗的需要，除非確有需要,，如安裝位置靠近發(fā)動機等熱源的產(chǎn)品外,，不可盲目提高溫度上限。因為上限溫度越高,，箱體內外的溫差越大,，箱體內部流場的均勻性也越差?？衫玫墓ぷ魇殷w積也就越小,。另一方面,，上限溫度值越高,，對箱壁夾層中保溫材料（如玻璃棉等）的耐熱性要求越高。箱體密封性的要求也越高,，使箱體的制作成本增加,。
3、濕度范圍的選擇
國內外環(huán)境試驗箱給出的濕度指標大都是20～98％RH或30～98％RH,，如果濕熱試驗箱沒有除濕系統(tǒng),，則濕度范圍為60～98％，這一類試驗箱只能做高濕試驗,，但它的價格低得多,。值得注意的是在濕度指標后面應該注明相應的溫度范圍，或給出低露點溫度,。因為相對濕度是與溫度直接相關的,，對于同樣的含濕量,，溫度越高，相對濕度就越小,，如含濕量為5g/Kg（指1公斤干空氣中含有5克的水蒸汽）,，當溫度為29℃時，相對濕度為20％RH,，溫度為6℃時,，相對濕度為90％RH，當溫度降至4℃以下,，相對濕度超過100％,，在箱體內會出現(xiàn)結露現(xiàn)象。
實現(xiàn)高溫,、高濕只需要往箱體空氣中噴水蒸汽或霧化的水珠,，進行加濕。低溫低濕則相對難于控制,，因為此時的含濕量很低,，有時比大氣中的含濕量低很多，需要對箱體內流動的空氣除濕,，使空氣變得干燥,。目前國內外絕大多數(shù)的溫濕度箱都采用制冷除濕的原理，是在箱體的空氣預調室內加一組制冷光管,。當濕空氣經(jīng)過冷管時,，其相對濕度會達到100％RH，因空氣飽和在光管上結露,，使空氣變得更干燥,。這種除濕方式理論上可達到零度以下的露點溫度，但是當冷點表面溫度到達0℃時,，光管表面結露的水滴會結冰,，從而影響光管表面的熱交換，使除濕能力下降,。又因為箱體不可能密封,，大氣中的濕空氣會滲入到箱體內，使露點溫度回升,。另一方面,，在光管間流動的濕空氣只是在和光管（冷點）接觸的瞬間達到飽和狀態(tài)而析出水蒸汽，因此這種除濕方法很難使箱體內的露點溫度在到0℃以下,。實際所達到的低露點溫度為5～7℃,。露點溫度5℃相當于含濕量為0.0055g/Kg，對應相對濕度20％RH的溫度為30℃,。如果要求溫度20℃進相對濕度達到20％RH,，此時的露點溫度為－3℃,，采用致冷方式除濕是很困難的，選用空氣干燥系統(tǒng)才能實現(xiàn),。
4,、控制方式的選擇
溫度、濕度試驗箱有恒定試驗箱,、交變試驗箱兩種情況,。
普通的高低溫試驗箱一般指的是恒定高低溫試驗箱，其控制方式為：設定一個目標溫度,，試驗箱具有自動恒溫到目標溫度點的能力,。恒定溫濕度試驗箱的控制控制方式也類似，設定一個目標溫度,、濕度點,，試驗箱具有自動恒溫到目標溫度、濕度點的能力,。高,、低溫交變試驗箱具有設定一條或者多條高低溫變化、循環(huán)的程序,，試驗箱有能力根據(jù)預置的曲線完成試驗過程,，并且可以在大升溫、降溫速率能力的范圍內,，控制升溫,、降溫的速率，即可以根據(jù)設定的曲線的斜率控制升溫,、降溫速率,。同樣，高低溫交變濕熱試驗箱也具有預置溫度,、濕度曲線,，并且根據(jù)預置進行控制的能力。當然,，交變試驗箱都具有恒定試驗箱的功能,，但交變試驗箱的制造成本較高,，因為交變試驗箱需配置有曲線自動記錄裝置,、程序控制儀，還須解決試驗箱在工作室內溫度較高的情況下開啟制冷機等問題,，因此,，交變試驗箱的價格比恒定試驗箱的價格一般要高20%以上。因此,，我們應當實事求是的以試驗方法的需要為出發(fā)點,，選用恒定試驗箱或者是交變試驗箱,。
5、變溫速率的選擇
普通的高低溫試驗箱沒有降溫速度的指標,，從環(huán)境溫度降溫到標稱的低溫度的時間一般為90～120min,。高低溫交變試驗箱、高低溫交變濕熱試驗箱都有變溫速度的要求,，其變溫速率一般要求1℃/min,，在此速率的范圍內速度可調。而快速溫度變化試驗箱的變溫速率較快,，升溫,、降溫速率可以達到3℃/min～15℃/min，在某些溫度段升溫,、降溫速率甚至可以達到30℃/min以上,。
各種規(guī)格、速度的快速溫度變化試驗箱的溫度范圍一般都是相同的,，即－60～＋130℃,，但考核降溫速度的變溫范圍卻不盡相同，根據(jù)試驗不同的試驗要求,，快速溫度變化試驗箱變溫范圍有的是－55～＋80℃,，而有的是－40～＋80℃。
關于快速溫度變化試驗箱的變溫速率有兩種提法,，一種是全程平均升降溫速度,，一種是線形升降溫速度（實際上是每5 min平均速度）。全程平均速度是指在試驗箱的變溫范圍內,，高溫度與低溫度之差值與時間之比,。目前國外各環(huán)境試驗設備生產(chǎn)廠家提供的變溫速率的技術參數(shù)都是指的全程平均速率。線形升降溫速度指在任意的每5 min時間段內,，能夠保證的變溫速率,。而實際上對于快速溫度變化試驗箱來說，保證線形升降溫速度的難度大,、關鍵的一段是,，在降溫段后的一個5 min的時間段內，試驗箱可以達到的降溫速率,。從某種角度講,，線形升降溫速度（每5 min平均速度）更科學。因此試驗設備具有全程平均升降溫速度和線形升降溫速度（每5 min平均速度）這兩個參數(shù),。一般來說,，線形升降溫速度（每5 min平均速度）是全程平均升降溫速度的1/2。
6、風速
有關標準規(guī)定,，進行環(huán)境試驗時溫濕箱內的風速應小于1.7m/s,，對于試驗本身來說，風速越小越好,，風速過大會加速試驗件表面與箱體內流動氣流的熱交換,，于試驗的真實性不利。但為了保證試驗箱工作室內的均勻性,，試驗箱內具有循環(huán)風是必需的,。但是快速溫度變化試驗箱以及溫度、濕度,、振動等多因素綜合環(huán)境試驗箱,，為追求變溫速率，加快箱體內循環(huán)氣流的流速,，風速通常在2～3m/s,。因此，對于不同的使用目的,，風速的限制是不一樣的,。
7、溫度波動度
溫度波動是一個比較容易實現(xiàn)的參數(shù),，所有環(huán)境試驗設備廠家生產(chǎn)的多數(shù)的試驗箱實際的溫度波動都可以控制在±0.3℃的范圍以內,。
8、溫度場均勻度
為了更正確地模擬產(chǎn)品在自然界所遭受的實際環(huán)境狀況,，在環(huán)境試驗中保證被試產(chǎn)品的周邊處在同一溫度環(huán)境條件下,，為此，對試驗箱內的溫度梯度和溫度的波動度加以限制,。在GJB150.1－86軍用設備環(huán)境試驗方法總則中明確規(guī)定“試驗樣品附近測量系統(tǒng)的溫度應在試驗溫度的±2℃以內,，其溫度工不超過1℃/m或總的大值為2.2℃（試驗樣品不工作）”。
9,、濕度的精度控制
環(huán)境試驗箱中測量濕度多數(shù)是采用干濕球法,，環(huán)境試驗設備的制造標準GB10586要求，相對濕度偏差應在±２３％RH,。為滿足濕度控制精度的要求,，濕度試驗箱的溫度控制精度較高，溫度波動一般小于±0.2℃,。否則很難達到濕度控制精度的要求,。
10、冷卻方式選擇
試驗箱如果帶有制冷系統(tǒng),，制冷系統(tǒng)需要進行冷卻,。試驗箱有風冷、水冷兩種形式,。