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中級(jí)會(huì)員 | 第16年

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環(huán)境試驗(yàn)箱的選擇條件

時(shí)間:2014/8/18閱讀:1479
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    環(huán)境試驗(yàn)箱及可靠性試驗(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)箱及可靠性試驗(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)性的要求, 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)條件允許的誤差的三分之一。

    4、環(huán)境試驗(yàn)條件的排它性

   每一次進(jìn)行環(huán)境試驗(yàn)箱及可靠性試驗(yàn)設(shè)備的試驗(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)過程中,試驗(yàn)人員經(jīng)常要在現(xiàn)場(chǎng)周圍操作巡視或測(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)、告警措施及安全連鎖裝置應(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、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)境試驗(yàn)條件,氣候箱工作尺寸與被試產(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10%。

    b)被試產(chǎn)品的迎風(fēng)斷面積與該斷面上試驗(yàn)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(yàn)箱壁的距離至少保持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應(yīng)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暢的通道,通道變窄將導(dǎo)致氣流流速的增加。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)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)樣件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/s,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 (1~1.7)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℃,在高低溫的上下限時(shí),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、溫度范圍的選擇

   目 前,國(guó)外溫度試驗(yàn)箱的范圍大體上為-73~+177℃,或-70~+180℃。國(guó)內(nèi)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(guó)內(nèi)絕大多數(shù)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,不可盲目提高溫度上限。因?yàn)樯舷逌囟仍礁?,箱體內(nèi)外的溫差越大,箱體內(nèi)部流場(chǎng)的均勻性也越 差。可利用的工作室體積也就越小。另一方面,上限溫度值越高,對(duì)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(guó)內(nèi)外環(huán)境試驗(yàn)箱給出的濕度指標(biāo)大都是20~98%RH或30~98%RH, 如果濕熱試驗(yàn)箱沒有除濕系統(tǒng),則濕度范圍為60~98%,這一類試驗(yàn)箱只能做高濕試驗(yàn),但它的價(jià)格低得多。值得注意的是在濕度指標(biāo)后面應(yīng)該注明相應(yīng)的溫度 范圍,或給出zui低露點(diǎn)溫度。因?yàn)橄鄬?duì)濕度是與溫度直接相關(guān)的,對(duì)于同樣的含濕量,溫度越高,相對(duì)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(dāng)溫度為29℃時(shí),相對(duì)濕度為20%RH,溫度為6℃時(shí),相對(duì)濕度為90%RH,當(dāng)溫度降至4℃以下,相對(duì)濕度超過100%,在 箱體內(nèi)會(huì)出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象。

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