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溫濕度環(huán)境試驗(yàn)箱選型指南

來源:常州市金壇博科試驗(yàn)設(shè)備   2008年03月10日 12:06  
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—中華人民共和國國家軍用標(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—中華人民共和國國家標(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,。如中華人民共和國國家標(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)性是由國家計(jì)量檢定部門依據(jù)國家技術(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,,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,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(1.17m/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,,國外溫度試驗(yàn)箱的溫度范圍大體上為(-73 ~ +177℃),或(-70 ~ +180℃),。國內(nèi)多數(shù)廠家為(-70 ~ +120℃),也有高溫到150℃,。這個(gè)溫度范圍通??梢詽M足輛絕大多數(shù)軍用、民用產(chǎn)品溫度試驗(yàn)的需要,,除非確有特殊需要,,如安裝位置靠近發(fā)動(dòng)機(jī)等熱源的產(chǎn)品外,不可盲目利用的工作腔體積也就越小,。另一方面,,上限溫度越高,,對(duì)箱壁夾層中保溫材料(如玻璃棉等)的耐熱性要求也越高。箱體密封性的要求也越高,,使箱體的制作成本增加,。

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