环境实验箱培训-NICK

环境实验箱培训-NICK-2009，12，1什么是环境试验环境——是指在任何时间和地点所存在或遇到的自然的和诱发的条件的总和。为保证产品在规定的寿命期间，在预期的使用、运输或储存的所有环境条件下保持功能可靠性而进行的设计、研究、制造和试验的工程称之为环境工程。任何产品都处在一定的环境之中，在一定的环境下使用、运输、和储存，产品总是摆脱不了这些环境的影响。环境条件——按环境因素属性进行的分类，可分为：①气候因素，包括温度、湿度、气压、雨、雪、冰、霜、沙尘、盐雾、腐蚀性气体等；②力学因素（机械因素），包括振动、冲击、摇摆、恒加速度、爆炸、地震、噪声振动等；③生物因素，包括霉菌、昆虫、海洋生物等；④电磁辐射因素，包括无线电干扰、雷电、电场、磁场等。环境试验的必要性1.生产出更加可靠的产品；2.降低产品成本；3.减少质保费用；4.提升产品/公司形象；5.在批量生产时找出产品设计/制造的缺陷；6.提高产品的市场竞争力。各种环境对产品的影响（一）环境因素主要影响典型故障特征高温热老化金属氧化结构变化设备过热绝缘失效、接点接触电阻增大，金属材料表面电阻增大橡胶、塑料裂纹和膨胀、元件损坏、着火、焊锡鏠开裂、焊点脱开丧失润滑特性低温增大粘度和浓度结冰现象脆化物理收缩元器件性能改变丧失润滑特性电气机械功能变化结构强度减弱，电缆损毁，橡胶变脆结构失效，增大活动件的磨损，衬垫、密封弹性消失，引起泄漏铝电解电容器损坏，石英晶体不振荡，蓄电池容量降低各种环境对产品的影响（二）环境因素主要影响典型故障特征高湿度吸引湿气电化反应、锈蚀、电解物理性能下降，电强度降低，绝缘电阻降低机械强度下降影响性能，电气性能下降，增大绝缘体的导电性低气压膨胀强气空气绝缘度下降容器破裂，爆炸膨胀电气性能变化，机械强度下降绝缘击穿，跳弧、出现电弧、电晕放电现象和形成臭氧，电气设备工作不稳定甚至故障干燥干裂脆化粒化机械强度下降结构失效电气性能变化各种环境对产品的影响（三）环境因素主要影响典型故障特征太阳辐射老化和物理反应脆化、软化粘合表面特性下降，膨胀、龟裂、褶皱、破裂，橡胶和塑料变质，电气性能变化绝缘失效，密封失效，材料失色，产生臭氧盐雾化学反应锈蚀和腐蚀增大磨损，机械性能下降，电气性能变化，绝缘材料腐蚀产生电化腐蚀，结构强度减弱砂尘磨损堵塞静电荷增大吸附水分增大磨损，机械卡死，轴承损坏过滤器阻塞，影响功能，电气性能变化产生电噪声降低材料的绝缘性能各种环境对产品的影响（四）环境因素主要影响典型故障特征霉菌霉菌吞噬和繁殖吸附水分分泌腐蚀液体有机材料强度降低、损坏，活动部分受阻塞导致其它形式的腐蚀光学透镜表面薄膜浸蚀，金属腐蚀和氧化雨物理效应吸收水和浸渍锈蚀腐蚀结构失效电气失效，结构强度下降破坏防护镀层，结构强度下降，表面特性下降加速化学反应风力作用材料沉积低速风损失热量高速风增大热量结构失效、影响功能、机械强度下降机械影响和堵塞，加速磨损增强低温影响加速高温影响各种环境对产品的影响（五）环境因素主要影响典型故障特征温度冲击机械应力结构失效和强度下降，密封破坏振动机械应力疲劳电路中产生噪声晶体管外引线、固体电路的管脚导线折断，金属构件断裂、变形、结构失效联结器、继电器、开关的瞬间断开、电子插件性能下降、输出脉冲数超过预定要求、粘屋、键合点脱开、电路瞬间短路、断路噪声造成谐振电子管、压电元件、薄壁上的继电器、开关等均受影响，结构可能失效各种环境对产品的影响（六）环境因素主要影响典型故障特征加速度机械应力液压增加结构变形和破坏漏液高压机械应力结构失效、密封破裂爆破环境严重机械应力破裂、结构破坏真空有机材料变化轴承、齿轮、相机快门等活动部件磨损加快环境试验的应用领域所有产品均需做环境试验。如：电工电子产品、军工产品、仪器仪表、医疗器械、汽车、计算机、通讯产品、光纤产品等等。环境试验的分类•按环境条件分•气候环境试验包括:温度、湿度、酸硷、盐雾、雨淋、砂尘、光照等；•力学环境试验包括:振动(正弦振动、随机振动)、冲击、碰撞、离心、跌落、运输等；•生物环境试验包括:霉菌、海洋生物等；•电环境试验包括:电磁干扰、雷电、耐压等。环境试验项目-低压（高空）试验试验适用于在飞机货舱中空运的兵器，在高原上使用的兵器和空运兵器在飞机受伤后发生压力迅速下降的情形。试验的目的是检验兵器在低压环境中的使用性能以及压力迅速下降对兵器性能的影响。模拟的最高高度可达30000m（米），试验时取高度相对应的温度值。环境试验项目-高温试验试验中兵器处于高温空气中，但不受到阳光直接照射。试验针对高温季节在室内或密闭空间中或接近发动机等热源处储藏或使用兵器的情形。仅当太阳辐射试验不能检验高温效应时才进行这项试验。试验的目的是检验在高温环境中储藏或使用的性能。环境试验项目-低温试验试验适用于在寿命周期中很可能在低温环境中使用的试件。试验的目的是检验试件能否在长期的低温环境中储藏、操纵控制和作战。环境试验项目-热冲击试验试验适用于在预定的使用区域或使用模式中经常经受极迅速温度变化的兵器，手机的软电路板。例如：从沙漠机场起飞升到高空的飞机上的电子装备吊仓、导弹、光电设备和炸弹仓中的炸弹；从高空向沙漠地区空投的兵器；在北极地区从室内向室外转移的兵器。目前仅进行空气中的热冲击试验，将来有可能进行从空气进入到水中的热冲击试验。进行热冲击试验的目的是检验环境温度骤然变化对兵器性能的影响。环境试验项目-太阳辐射（日照）试验太阳辐射（日照）试验：这是一项对暴露在阳光下的兵器及其制造材料进行的试验。太阳辐射可引起光化学效应和热效应。在大多数情况下，这项试验可以代替高温试验。通过日照试验可检验太阳辐射对兵器或有关材料的使用或露天存储的影响。环境试验项目-淋雨试验试验适用于使用过程中有可能受到雨淋的兵器。淋雨试验包括无风时的淋雨试验和有风时的淋雨试验。淋雨试验的目的是检验遮雨器材的防水性能，检验兵器在淋雨期间和淋雨之后的性能。环境试验项目-防潮试验试验适用于可能在温暖潮湿的环境中使用的兵器。热带地区全年、中纬度地区一年有长短不等的季节就是这种温暖潮湿的环境。试验的目的是检验兵器对温暖潮湿的环境的适应能力。环境试验项目-防霉试验温暖和潮湿是微生物生长的条件，广泛存在于热带和中纬度地区。所有标准通用兵器装备在设计时都应考虑防霉问题。试验的目的是评定兵器发生霉变的程度和霉变对兵器性能或使用的影响程度。环境试验项目-盐雾试验盐在地球上分布非常广泛。海洋、大气、地面、湖水和河流中都有盐，尤以沿海地区含盐量比较大，海洋中含盐量最大。不与盐接触的兵器是没有的。因此，所有的兵器在其寿命周期中都处于某种形式的盐环境中。盐雾试验的目的是检验含盐潮湿大气对兵器性能的影响，特别是检验涂覆保护层的性能和材料的相容性。环境试验项目-沙尘试验沙尘试验：试验适用与在干沙或尘土含量比较高的空气中使用的所有机械的、电的、电子的和电化学的兵器。试验分为扬尘试验和扬沙试验。扬尘试验使用尘土和细沙，细小的尘埃可以进入缝隙、裂缝、轴承和连接处。扬沙试验使用149～850μm（微米）的沙粒，大而锋利的沙粒能产生侵蚀和阻塞作用，降低装备的有效性、可靠性和维修性。沙尘试验的目的是检验兵器在沙尘环境中的使用和存储能力。环境实验箱的类型•高温试验箱•高、低温试验箱•步入式高、低温试验箱•高、低温湿热试验箱•步入式高、低温湿热试验箱•温度、湿度、振动三综合试验箱•温度冲击试验箱（液体冲击箱、两液箱）•盐雾试验箱•温、湿度盐雾复合试验箱•腐蚀性气体试验箱•砂尘试验箱•淋雨试验箱•日照（太阳幅射）试验箱•霉菌试验箱温、湿度实验箱的基本组成箱体外壳控制系统制冷系统加热系统加湿系统除湿系统温湿度实验箱的结构原理图：循环风向2个涡轮式风扇产品试验区涡轮式风扇产品试验区循环风向复叠制冷工作原理图环境实验设备的基本性能指标•温度范围•温度波动度•温度均匀度•温度偏差•温度变化速率•湿度范围•湿度波动度•湿度均匀度•湿度偏差温湿度对照表湿度湿度，表示大气干燥程度的物理量。在一定的温度下在一定体积的空气里含有的水汽越少，则空气越干燥；水汽越多，则空气越潮湿。空气的干湿程度叫做“湿度”。在此意义下，常用绝对湿度、相对湿度、比较湿度、混合比、饱和差以及露点等物理量来表示；若表示在湿蒸汽中液态水分的重量占蒸汽总重量的百分比，则称之为蒸汽的湿度。25℃50℃70℃50%98%温、湿度范围示意图温度（℃）湿度25%温度范围指产品工作室能耐受和能达到的极限温度。通常含有能控制恒定的概念，应该是可以相对长时间稳定运行的极值。一般温度范围包括极限高温和极限低温。纯高温箱温度范围比较简单，低温一般在常温适当加10~50℃左右，高温在200、300、400℃等标称温度。高低温箱极限高温欧美产品标称+180℃左右，估计从密封材料；日台产品标称+150℃，应该是温场指标(偏差等)能普遍满足的可靠指标；银河四达等样本标称+100℃，技术协议其实可签到+130℃左右，从保温材料。当然，根据用户要求，绝大多数公司技术协议指标可以签到+180℃，但是否能进行极限温度试验得进行实物验证。极限低温主要根据制冷能力及制冷方式决定，这里仅介绍机械压缩式制冷系统配置的指标。通常单极制冷的极限能力为-45℃，一般指标定在-40℃；覆叠制冷的极限能力理论上虽然可达-82℃，但考虑到-70℃以下制冷量太小，一般指标定在-70℃。由于有用户不用使用较低的温度，大部分公司会推出配置性价比较高的-20℃甚至0℃指标。温度波动度这个指标也有叫温度稳定度，控制温度稳定后，在给定任意时间间隔内，工作空间内任一点的最高和最低温度之差。这里有个小小的区别“工作空间”并不是“工作室”，是大约工作室去掉离箱壁各自边长的1/10的一个空间。这个指标考核产品的控制技术。一般标准要求指标为≤1℃或±0.5℃。有的公司为了标榜控制技术有标称±0.2℃的，其实温度试验控制温度波动度达不到±0.3℃以内下面的温度均匀度和温度偏差很难合格；湿度试验控制温度波动度达不到±0.1℃湿度稳定会很困难。要注意如空气老化试验箱等也有温度稳定度指标，但不是一个概念。温度均匀度旧标准称均匀度，新标准称梯度。温度稳定后，在任意时间间隔内，工作空间内任意两点的温度平均值之差的最大值。这个指标比下面的温度偏差指标更可以考核产品的核心技术，因此好多公司的样本及方案刻意隐藏此项。一般标准要求指标为≤2℃但客观地说，纯高温试验箱要求在200℃以上仍保持均匀度≤2℃对用户也是不经济的。温度偏差温度稳定后，在任意时间间隔内，工作空间中心温度的平均值和工作空间内其它点的温度平均值之差。虽然新旧标准对此指标的定义和称呼相同，但检测已有所改变，新标准更实际，更苛刻一点，但考核时间短点。一般标准要求指标为±2℃，纯高温试验箱200℃以上可按实际使用温度摄氏度(℃)±2%要求。台资的指标中没有大陆称呼的温度均匀度和温度偏差，近似的是温度分布均匀度，英文单词也不同，样本指标为±0.5℃、±1℃、±1.5℃等。测试布点图温度变化速率这是一个考核产品配置容量的指标，各公司给出的形式也是五花八门，有升降温速度、升降温时间、加热制冷能力等，升降温区间也不统一。一般对温度变化不做要求的用户，主要明确从常温达到极限低温的时间即可，差个3~5分钟也无所谓。对于有温度变化要求的试验，在订购试验箱时，用户最简单的方法就是在签署技术协议时，要求首先明确带载测试，然后将试验样品的体积、尺寸、重量、基本材质构成及可能的最大发热量等指标全列上，还将相关试验标准的有关温度变化的起始及终了温度点、过程描述变温曲线全写上。温度变化速率曲线图Time+85C+72C-45CTemperaturecyclingprofileDwelltimeTemperature5mins-32C拼装式步入式试验箱电磁式振动台振动台原理图振动台的基本知识——当振动台磁路中的动圈通过交变电流信号时产生激振力磁路中即产生振动运动。振动专业术语•频率范围：振动试验系统在额定激振力下，最大位移和加速度规定的频率范围。•额定推力：振动试验系统能够产生的力（单位N），在随机振动时该力规定