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環(huán)境試驗(yàn)作為可靠性試驗(yàn)的一種類型已經(jīng)發(fā)展成為一種預(yù)測(cè)產(chǎn)品使用環(huán)境是如何影響產(chǎn)品的性能和功能的方法。也就是說(shuō),，在產(chǎn)品投入市場(chǎng)之前,，環(huán)境試驗(yàn)被用來(lái)評(píng)估環(huán)境影響產(chǎn)品的程度；當(dāng)產(chǎn)品的功能受到了影響,，環(huán)境試驗(yàn)被用來(lái)查明原因,，并采取措施保護(hù)產(chǎn)品免受環(huán)境影響以保持產(chǎn)品的可靠性。這些試驗(yàn)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超過(guò)了其zui初的目的,，現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用于包括材料和產(chǎn)品的研發(fā),、生產(chǎn)過(guò)程中的各種不同檢查、運(yùn)輸之前的檢驗(yàn)和運(yùn)輸后的質(zhì)量控制,，也被用來(lái)分析產(chǎn)品的實(shí)際使用過(guò)程中出現(xiàn)的缺陷以及新產(chǎn)品的改進(jìn),。環(huán)境試驗(yàn)對(duì)于檢測(cè)方法和保持產(chǎn)品可靠性是非常有效的。

我們這里講的環(huán)境試驗(yàn)是狹義的,，實(shí)際是指人工模擬的環(huán)境試驗(yàn)（以下稱為環(huán)境試驗(yàn)）,。廣義上環(huán)境試驗(yàn)基本分為“自然暴露試驗(yàn)”、“人工模擬試驗(yàn)”和“現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行試驗(yàn)”三類,。自然暴露試驗(yàn),，是將樣品長(zhǎng)期暴露在自然環(huán)境條件下進(jìn)行測(cè)試。現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行試驗(yàn),，是將樣品裝置在各種典型的使用現(xiàn)場(chǎng)并使它處于正常運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行測(cè)試,。這兩種試驗(yàn)都能直接反映產(chǎn)品實(shí)際使用中的性能和可靠性，也是驗(yàn)證人工模擬試驗(yàn)準(zhǔn)確性的基礎(chǔ),。但是試驗(yàn)周期都較長(zhǎng),，花費(fèi)人力物力大,，并且前者試驗(yàn)條件不能控制，影響試驗(yàn)的再現(xiàn)性,，且有時(shí)跟不上產(chǎn)品的發(fā)展,；后者數(shù)據(jù)反饋慢。因此為了在較短時(shí)間內(nèi)能鑒定產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力,，在科研和生產(chǎn)工作中多采用人工模擬環(huán)境試驗(yàn),，即在實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)設(shè)備（箱或室）內(nèi)模擬一個(gè)或多個(gè)環(huán)境因素的作用，并予以適當(dāng)?shù)膹?qiáng)化,。人工模擬試驗(yàn)的試驗(yàn)條件的確定,，要求既能模擬環(huán)境中主要因素影響的真實(shí)性，又能在時(shí)間上起一定的加速作用,，但是加速的程度不應(yīng)改變產(chǎn)品實(shí)際損壞機(jī)理的規(guī)律,。為此，人工模擬試驗(yàn)的試驗(yàn)條件和方法必須與產(chǎn)品環(huán)境條件的等級(jí),、數(shù)值有機(jī)地起來(lái),。

環(huán)境試驗(yàn)簡(jiǎn)單劃分可分為“氣候環(huán)境試驗(yàn)”、“機(jī)械環(huán)境試驗(yàn)”和“綜合環(huán)境試驗(yàn)”,。與氣候有關(guān)的環(huán)境試驗(yàn)包括溫度,、濕度與壓力等環(huán)境應(yīng)力試驗(yàn)，而機(jī)械環(huán)境試驗(yàn)則包括沖擊和振動(dòng)等環(huán)境應(yīng)力試驗(yàn),，綜合環(huán)境試驗(yàn)則是綜合氣候和機(jī)械等環(huán)境因素的應(yīng)力試驗(yàn),。

所處環(huán)境應(yīng)力：沖擊、振動(dòng),、碰撞、加速,、高噪音,、疾風(fēng)

所處環(huán)境應(yīng)力：機(jī)械環(huán)境和氣候環(huán)境相結(jié)合的環(huán)境因素

所處環(huán)境應(yīng)力：溫濕度、氣體,、鹽霧,、風(fēng)雨、壓力,、太陽(yáng)輻射

當(dāng)然,，使用環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行的試驗(yàn)并不可能*地再現(xiàn)出產(chǎn)品的使用環(huán)境以及模擬出所有的環(huán)境因素，在這里必須理解環(huán)境試驗(yàn)的局限性,。由單一因素（溫度,、濕度、壓力,、振動(dòng),、沖擊或某一物質(zhì)如鹽）構(gòu)成的環(huán)境試驗(yàn)稱之為簡(jiǎn)單環(huán)境試驗(yàn),。實(shí)際上產(chǎn)生*單一的環(huán)境很困難，而且大部分試驗(yàn)環(huán)境都是十分復(fù)雜的,。因此在設(shè)計(jì)試驗(yàn)條件時(shí),，試驗(yàn)人員需要選擇對(duì)產(chǎn)品有zui大影響zui為重要的環(huán)境因素，所以說(shuō)環(huán)境試驗(yàn)只能是一個(gè)與真實(shí)環(huán)境還存在很大區(qū)別的人為環(huán)境,。

一般性,，產(chǎn)品的缺陷是由以下幾個(gè)方面造成的：

a. 原材料的濃度和多樣性、摩擦,、磨損,、應(yīng)力、熱,、電流以及電場(chǎng)強(qiáng)度,，這些因素會(huì)影響產(chǎn)品某些方面的性能；

b. 在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中由產(chǎn)品特性（原材料,、制造工藝,、結(jié)構(gòu)部件以及大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)）所引發(fā)的因素；

c. 外界環(huán)境產(chǎn)生的應(yīng)力,。

因此,，試驗(yàn)條件必須依據(jù)具體的產(chǎn)品條件而定，對(duì)于不同的產(chǎn)品是不一樣的,。如果被試驗(yàn)研究的產(chǎn)品發(fā)生了變化,，相應(yīng)的環(huán)境試驗(yàn)也要改變。

2. 溫度應(yīng)力

環(huán)境應(yīng)力條件可以引起產(chǎn)品失效,，Hughes航空公司（美國(guó)）技術(shù)資料明確地表示了失效與環(huán)境應(yīng)力之關(guān),。可見(jiàn)在各種應(yīng)力影響之中溫度和濕度環(huán)境應(yīng)力所引發(fā)地失效占所有環(huán)境應(yīng)力引發(fā)失效的60％左右,，而溫度應(yīng)力與失效之間存在著密切的關(guān)系,。

目前，在世界各地,，無(wú)論從陸地到海洋或者從高空到宇宙空間,，都廣泛地使用電子電工以及其他領(lǐng)域的產(chǎn)品。由于氣溫隨著高度的增加而降低或在冬季高緯度地區(qū),，或者有些產(chǎn)品所在位置接近制冷元件,、設(shè)備或系統(tǒng)，或者有些產(chǎn)品本身就包括制冷元件,、設(shè)備或系統(tǒng),，從而產(chǎn)生低溫環(huán)境。低溫幾乎對(duì)所有的材料都會(huì)產(chǎn)生不同程度的有害影響,，構(gòu)成產(chǎn)品的各種材料的物理性能,、電性能等將發(fā)生變化,，導(dǎo)致暫時(shí)性或*性的性能下降，甚至引起失效,。

環(huán)境應(yīng)力與失效之關(guān)系

同樣,，低緯度熱帶地區(qū)的自然高溫、太陽(yáng)輻射的增溫,、通風(fēng)不良引起的溫升以及散熱樣品在使用中自身發(fā)熱引起的溫升等產(chǎn)生的高溫,，高溫會(huì)使電子組合可靠性下降，機(jī)械結(jié)構(gòu)的密封件,、橡膠件和塑料件等受高溫和太陽(yáng)照射作用會(huì)迅速老化和劣化,，其他各種材料的結(jié)構(gòu)、物理性能,、電性能也會(huì)發(fā)生很大的變化,，導(dǎo)致暫時(shí)或*性的損傷和性能變化。

另外,，在產(chǎn)品貯存,、運(yùn)輸、使用和安裝過(guò)程以及中,，除自然氣候的變化以外,，也會(huì)遇到因人類的社會(huì)實(shí)踐而誘發(fā)的環(huán)境溫度的變化。例如設(shè)備從溫度較高的室內(nèi)移到溫度相對(duì)較低的室外,；或者從溫度相對(duì)較低的室外移到溫度較高的室內(nèi),；或者在室外使用的設(shè)備在強(qiáng)烈的太陽(yáng)輻射之后突然降雨或浸到冷水；或者溫度的極度升高導(dǎo)致焊錫回流現(xiàn)象出現(xiàn),，或者啟動(dòng)馬達(dá)時(shí)周?chē)骷臏囟燃彼偕?，關(guān)閉馬達(dá)時(shí)周?chē)骷?huì)出現(xiàn)溫度驟然下降；或者設(shè)備可能在溫度較低地環(huán)境中連接到電源上,，導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生陡峭的溫度梯度,，在溫度較低地環(huán)境中切斷電源可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生相反方向陡峭的溫度梯度；或者當(dāng)航空器起飛或者降落時(shí),，航空器機(jī)載外部器材可能會(huì)出現(xiàn)溫度地急劇變化等等。由于急劇的溫度變化將使產(chǎn)品受到一定熱沖擊力,，在這種熱沖擊力的作用下,，將導(dǎo)致電子電工元件的涂覆層脫落、密封材料龜裂甚至破碎,、填充材料泄漏等,，從而引起電子元器件電性能下降；對(duì)于由不同材料構(gòu)成的產(chǎn)品,，由于溫度變化時(shí)產(chǎn)品受熱不均勻,，導(dǎo)致產(chǎn)品變形,、開(kāi)裂、破碎等,。由于溫度變化產(chǎn)生較大的溫差,，低溫時(shí)產(chǎn)品表面會(huì)產(chǎn)生凝露或結(jié)霜，高溫時(shí)蒸發(fā)或融化,，如此高低溫反復(fù)作用的結(jié)果導(dǎo)致和加速了產(chǎn)品的腐蝕,。

 因而，當(dāng)討論與溫度有關(guān)的產(chǎn)品壽命時(shí),，一般采用“θ℃規(guī)則”的表達(dá)方式,。具體應(yīng)用時(shí)可以表達(dá)為“10℃規(guī)則”等，例如當(dāng)周?chē)h(huán)境溫度上升10℃時(shí),，產(chǎn)品壽命就會(huì)減少一半,；當(dāng)周?chē)h(huán)境溫度上升20℃時(shí)，產(chǎn)品壽命就會(huì)減少到四分之一,。這種規(guī)則可以說(shuō)明溫度是如何影響產(chǎn)品壽命（失效）的,。

反之，人們可以在較短的時(shí)間內(nèi),，利用升高環(huán)境溫度或降低環(huán)境溫度或利用超高溫和超低溫的交替來(lái)加速產(chǎn)品的失效現(xiàn)象發(fā)生,，確定產(chǎn)品的特性變化以及由于構(gòu)成元器件的異種材料熱膨脹系數(shù)不同而造成的故障問(wèn)題。多應(yīng)用于開(kāi)發(fā)篩選試驗(yàn),、材料特性試驗(yàn),、極限試驗(yàn)、評(píng)估試驗(yàn),、品質(zhì)確認(rèn)試驗(yàn),、加速壽命老化試驗(yàn)等多種場(chǎng)合的需要。

3. 溫度試驗(yàn)設(shè)備

溫度試驗(yàn)設(shè)備一般由工作室,、調(diào)節(jié)設(shè)備,、輔助設(shè)備、控制系統(tǒng)組成,。其中調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括加熱器,、蒸發(fā)器和送風(fēng)裝置等，輔助設(shè)備主要室制冷機(jī)組,，控制系統(tǒng)包括溫度控制器,、程序設(shè)定器、安全報(bào)警裝置等,。

加熱器多用電阻絲或電熱管的電加熱方式實(shí)現(xiàn),；除了對(duì)無(wú)散熱試樣高溫試驗(yàn)的干燥箱可以采用自然加熱以外，一般都要都配有送風(fēng)裝置進(jìn)行強(qiáng)迫空氣循環(huán)，送風(fēng)方式多用上側(cè)送下側(cè)回或全面孔板頂送下側(cè)回的方式,，對(duì)于整個(gè)試驗(yàn)設(shè)備的均勻性能很重要,。

制冷方式使用較多為機(jī)械制冷，冷凍機(jī)有半封閉或全封閉形式,，冷卻回路也有水冷形式或空冷形式,，冷媒現(xiàn)已多采用環(huán)保型冷媒，節(jié)流方式采用毛細(xì)管或者電子膨脹閥方式,，可以提高精度和回路的壽命,，并且能長(zhǎng)期連續(xù)工作。

控制系統(tǒng)現(xiàn)在一般采用PID方式,，使加熱功率隨設(shè)備實(shí)際溫度與設(shè)定溫度偏差自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié),、控制，實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié),，溫度波動(dòng)度?。伙@示部分也由以前數(shù)顯方式提升到液晶觸摸屏方式,，例如ESPEC集團(tuán)的P計(jì)裝就是采用6.54英寸TFT彩色液晶顯示畫(huà)面,，清晰美觀，更便于操作,。

另外,，設(shè)備的保溫層采用玻璃棉或者聚氨酯發(fā)泡層，導(dǎo)熱系數(shù)小,，耐溫性好,。溫度檢測(cè)采用熱電偶、鉑電阻和熱敏電阻方式等,，精度高,。

進(jìn)行溫度試驗(yàn)時(shí)需要考慮詳盡周全，所以考慮選擇相應(yīng)合適的試驗(yàn)設(shè)備也是至關(guān)重要的,。

1. 必須要求測(cè)試范圍要滿足產(chǎn)品失效可能性試驗(yàn)范圍,，即無(wú)論是高溫箱還是低溫箱或者冷熱沖擊箱都應(yīng)能夠滿足試驗(yàn)要求所規(guī)定的極值溫度條件。

2. 必須以保證試驗(yàn)樣品的體積不應(yīng)大于試驗(yàn)設(shè)備工作容積的1/5的原則來(lái)選擇試驗(yàn)設(shè)備,。

3. 為保證試驗(yàn)區(qū)內(nèi)溫度的均勻性,，東莞市賽思檢測(cè)設(shè)備有限公司/根據(jù)樣品的散熱性來(lái)選擇是否采用強(qiáng)迫空氣循環(huán)或無(wú)強(qiáng)迫空氣循環(huán)方式。例如上海ESPEC生產(chǎn)的LG型干燥箱采用熱風(fēng)自然對(duì)流方式,，特別適宜粉狀物干燥,，而LC型干燥箱就采用熱風(fēng)強(qiáng)制循環(huán)方式。設(shè)備溫度分布的差異對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響會(huì)更大,，當(dāng)采用較大的樣品時(shí)，或者在同一時(shí)間測(cè)試的樣品數(shù)量較大時(shí)，試驗(yàn)的結(jié)果將隨著位置的不同而存在很大差別,，因此應(yīng)該選擇溫度均勻性盡可能好的設(shè)備,。例如上海ESPEC生產(chǎn)的Z系列調(diào)溫箱，均勻性達(dá)到2.0℃,。

4. 樣品溫度有采用上風(fēng)和采用下風(fēng)傳感器溫度測(cè)量?jī)煞N方式,。設(shè)備的溫度控制傳感器位置及控制方法是可以選擇的，要根據(jù)試驗(yàn)要求選擇合適的設(shè)備,。

5. 防止試驗(yàn)區(qū)產(chǎn)生熱輻射或者熱傳導(dǎo)所引起的樣品吸熱或放熱,，要求設(shè)備的加熱或冷卻系統(tǒng)裝置對(duì)樣品無(wú)影響。

6. 便于記錄,、顯示,，進(jìn)行循環(huán)試驗(yàn)時(shí)要求安裝自動(dòng)計(jì)數(shù)器、指示燈,、記錄設(shè)備以及自動(dòng)關(guān)閉等儀表裝置,。

7. 便于樣品放置可以要求用于放置或懸掛的樣品架，且樣品架不會(huì)因高低溫變化改變其機(jī)械性能,。

8. 應(yīng)具有將測(cè)試電源引入設(shè)備工作室內(nèi)的引線孔,。

9. 無(wú)論對(duì)于樣品的損壞性和試驗(yàn)人員安全都要有保護(hù)防范措施。例如設(shè)有觀察窗及照明,，設(shè)有電源斷相,、缺水、超溫保護(hù),、操作人員保護(hù)等報(bào)警裝置,。

10. 是否需要遠(yuǎn)程遙控監(jiān)測(cè)功能。

使用溫度試驗(yàn)設(shè)備時(shí)的注意事項(xiàng)：

1. 進(jìn)行大塊樣品試驗(yàn)時(shí)上升氣流和下降氣流會(huì)出現(xiàn)溫濕度偏差,，因此應(yīng)該仔細(xì)考慮放置樣品位置,。盡量放置在試驗(yàn)設(shè)備工作空間的中心位置上，樣品之間不得互相接觸和重疊,，應(yīng)留有一定的間隔以使空氣流通,；而且還應(yīng)該保證進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)樣品易于移動(dòng)，測(cè)試時(shí)容易替換樣品,。

2. 檢查試驗(yàn)區(qū)內(nèi)有無(wú)油氣等易揮發(fā)性物質(zhì),，檢查有無(wú)氣味的物質(zhì)，這類物質(zhì)試驗(yàn)后果必須預(yù)先進(jìn)行確認(rèn),。

3. 注意確認(rèn)試驗(yàn)區(qū)內(nèi)試驗(yàn)樣品的溫度狀況,。

4. 為保持溫度區(qū)內(nèi)溫度一致，需要盡可能保證試驗(yàn)環(huán)境溫度及設(shè)備動(dòng)力電源波動(dòng)zui小,，確保試驗(yàn)樣品不產(chǎn)生熱輻射并不吸收熱量從而保證試驗(yàn)區(qū)溫度平穩(wěn),。

5. 在溫度試驗(yàn)設(shè)備結(jié)束測(cè)試以后，迅速取走試驗(yàn)樣品會(huì)對(duì)樣品產(chǎn)生不必要的應(yīng)力，并可能得到意想不到的結(jié)果,。因此,，必須在試驗(yàn)樣品冷卻到環(huán)境溫度后才能取出樣品。

6. 試驗(yàn)樣品的安裝和支撐架的熱導(dǎo)率應(yīng)低,，以保證試驗(yàn)樣品與安裝和支撐架間處于一種絕熱狀態(tài),。

不同產(chǎn)品的試驗(yàn)內(nèi)容是由試驗(yàn)要求者、東莞市賽思檢測(cè)設(shè)備有限公司設(shè)計(jì)者以及試驗(yàn)人員共同決定的,。從提供試驗(yàn)相符合的試驗(yàn)設(shè)備的角度出發(fā),，建立一個(gè)試驗(yàn)設(shè)備的技術(shù)規(guī)格框架，試驗(yàn)設(shè)備供應(yīng)商可以根據(jù)這個(gè)框架來(lái)提供設(shè)備的具體規(guī)格,。每一種可模擬試驗(yàn)環(huán)境的試驗(yàn)設(shè)備一般都有測(cè)量系統(tǒng),，因此使用現(xiàn)成的設(shè)備和購(gòu)買(mǎi)新設(shè)備都是非常容易的。簡(jiǎn)單的試驗(yàn)設(shè)備也可以自己動(dòng)手制造,，但是要考慮成本,、試驗(yàn)結(jié)果的可靠性、控制程度以及連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的安全因素等,。

環(huán)境試驗(yàn)是一個(gè)可使產(chǎn)品增值的過(guò)程,，不容忽視。而溫度型環(huán)境試驗(yàn)作為環(huán)境試驗(yàn)中zui為基礎(chǔ)的一種,，運(yùn)用領(lǐng)域及其廣泛,，大大提高了我國(guó)兵用和民用產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性和可靠性，并直接導(dǎo)致了產(chǎn)品的質(zhì)量提升,。本文就溫度應(yīng)力和相關(guān)的溫度型環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備作了簡(jiǎn)單的基礎(chǔ)的介紹,，根據(jù)使用要求準(zhǔn)確選擇使用，才能達(dá)到環(huán)境試驗(yàn)的真正目的,。