環境試驗的有關標準與重要性介紹

1　主要標準4　在試驗方法及技術條件中的溫度性能指標

　　2　在試驗方法中主要指標是容差(允許誤差)，有些標準同時也對溫度變化(溫度波動度)提出要求。

　　“容差"在IEC68-2-3，2.1的注中陳述：“溫度±2℃的容差是由於(yu) 考慮到測量的誤差，緩慢的溫度變化和工作空間的溫度波動度等"。

　　在IEC 216號出版物第四篇老化烘箱中，定義(yi) “溫度偏差"是“由於(yu) 溫度波動度和溫度梯度組合而成的溫度誤差"。

　　在MIL-STD-810的4.4.1試驗條件允差中規定“試樣應*被空氣包圍(必要的支承點除外)，試驗區測量係統的溫度和包圍試件各處溫度梯度(靠近試樣處測得)應分別在試驗溫度±2℃以內(nei) 和不超過每米1℃或總的zui大值為(wei) 2.2℃(試件不工作)"。

　　在MIL-STD-202F，2.2.1及MIL-STD-883C，4.5.8中，對環境試驗箱允許的溫度變化：

　　(1) 工作區內(nei) 的溫度變化：工作區內(nei) 任一參考點和的溫度變化保持在±2℃ 以內(nei) (即任一點的溫度波動度)。

　　(2) 工作區內(nei) 的空間溫度變化：工作區內(nei) 任一點的溫度，在給定時間內(nei) 偏離基準點不超過±3℃(即為(wei) 容差)

　　在IEC 68號出版物及GB 2423中，性能指標規定為(wei) “容差"，對容差大小，規定為(wei) 高溫試驗箱±2℃，低溫試驗箱±3℃。

　　3　在產(chan) 品技術條件中的溫度性能指標

　　(1)國外產(chan) 品技術條件

　　ASTM，D2436規定有溫差和溫度波動度，溫差的測試方法是：布置9隻熱電偶在箱內(nei) 溫度穩定後開始測試，每5分鍾測一次，共測5次得到45個(ge) 數據，計算45個(ge) 數據的平均值作為(wei) 箱溫，從(cong) 45個(ge) 數中選取兩(liang) 個(ge) zui大值和兩(liang) 個(ge) zui小值各自減去箱溫，然後從(cong) 4個(ge) 差值中選出兩(liang) 個(ge) zui大值並求其平均值，此值就是溫差。

　　IEC 216號出版物第四部分老化烘箱中，同樣規定有溫差和波動度指標，溫差的測試方法與(yu) ASTM.D2436同，而在數據處理上則是從(cong) 45個(ge) 數據中找出zui大和zui小溫度值，其差值就是溫差。

　　BS 3898中，規定溫度指標為(wei) 溫度均勻度與(yu) 溫度波動度，其溫度均勻度的測試方法為(wei) ：當箱內(nei) 溫度穩定後，用布置在箱內(nei) 的熱電偶連續測試兩(liang) 小時，分別計算每一測試點與(yu) 中心點的溫差平均值，其中zui大者即為(wei) 溫度均勻度，並加上正負號表示。

　　在國外公司的產(chan) 品樣本中， 溫度指標都隻有兩(liang) 個(ge) ， 即溫度波動度(Tem. Constancy)和溫度均勻度(Tem. Unifortmty)，或者是溫度波動度和溫度誤差(Tem . Variation)沒有哪個(ge) 國外廠家的產(chan) 品樣本上同時出現溫度波動度、溫度均勻度和溫度誤差三個(ge) 指標的。

　　(2)國內(nei) 環境試驗設備產(chan) 品技術條件

　　在我國的產(chan) 品技術條件——低溫試驗箱、高低溫試驗箱、濕熱試驗箱等產(chan) 品技 術條件中都規定有溫度波動度、溫度均勻度和溫度誤差三個(ge) 指標。溫度波動度為(wei) 箱內(nei) 任一點溫度的時間誤差，溫度誤差為(wei) 箱內(nei) 各點溫度與(yu) 標稱溫度的誤差值，即為(wei) 空間誤差。各國標準對溫度波動度與(yu) 溫度誤差意義(yi) 上的理解和測試方法基本相同，但我國技術條件中對溫度均勻度的測試和數據處理與(yu) 國外有所區別，我國規定利用30分鍾內(nei) 測得每個(ge) 測試點15次數據，分別求出每次數據中zui高與(yu) zui低溫度之差，然後算出15次差值的平均值即為(wei) 均勻度，顯然由於(yu) 未與(yu) 標稱溫度或中心點溫度進行比較，因此溫度均勻度指標沒有正負號。

　　由於(yu) 有以上技術條件的規定，所以國內(nei) 生產(chan) 廠在產(chan) 品樣本和說明書(shu) 中用了三個(ge) 溫度性能指標。

　　筆者曾在《環境條件與(yu) 試驗》1991年1期上發表過《溫度測試及數據處理方法的討論》提出過溫度均勻度與(yu) 溫度誤差隻需其中一個(ge) 指標的見解。

　　現在國家環境試驗設備質量監督中心，在按照GB 5170《電工、電子產(chan) 品環境試驗設備基本參數檢定方法》對環境試驗設備認證驗收時也隻測溫度誤差而不測溫度均勻度。

　　重慶四達實驗儀(yi) 器廠，萬(wan) 達儀(yi) 器有限公司的產(chan) 品以及廣州Espec 的產(chan) 品樣本上已開始不標溫度均勻度，而隻標出溫度波動度和溫度誤差兩(liang) 指標了。5　國內(nei) 外環境試驗設備溫度性能指標測試的一些情況

　　4　工作空間：IEC總則中是這樣定義(yi) 的：“工作空間是可以維持規定條件在所規定的公差範圍內(nei) 的試驗箱的那部分"國外廠家如日本Espec公司、 KATO公司以及合資公司廣州Espec、上海Espec都明確規定工作空間在距箱壁1/ 6邊長以外的區域除外，也就是說滿足技術指標的空間隻有箱子空間的30%。我國產(chan) 品標準規定距箱壁1/10邊長的區域除外，工作空間為(wei) 箱子空間的51%。 如示意圖2：可見我國設備工作空間要大得多，可試驗更多的產(chan) 品，但要達到規定的技術指標顯然難度較大。

　　《基本環境試驗規程》是電工委員會(hui) (IEC)第50技術委員會(hui) (TC 50)製定的一整套環境試驗係列標準，(即IEC 68號出版物)。

　　因為(wei) 大量的電工、電子產(chan) 品在國內(nei) 和上流通，使得用戶和生產(chan) 者雙方都關(guan) 心產(chan) 品的貯存、運輸和使用中的性能、可靠性和安全性，要求製定共同的標準，以保證產(chan) 品能滿意的工作。《基本環境試驗規程》就是為(wei) 了滿足需要，從(cong) 六十年代到八十年代陸續完成的。

　　這套環境試驗係列標準吸收了各國標準化的經驗，集中了各國有關(guan) 專(zhuan) 家的智慧，因此具有體(ti) 係完整、結構嚴(yan) 謹、便於(yu) 利用、內(nei) 容完善等優(you) 點，並具有科學性和先進性，已在世界各國十分廣泛的采用。不僅(jin) 電工、電子產(chan) 品，其它行業(ye) 產(chan) 品也在采用。

　　5　美國標準(MIL)

　　其基本標準為(wei) MIL-STD-810C《空間和陸用環境試驗方法》和MIC-STD-202F《電子、電氣零件試驗方法》

　　美軍(jun) 標和IEC標準一樣已廣泛被采用。

　　我國八十年代由有關(guan) 部門組織製定了GB 2421-2424《電工、電子產(chan) 品基本環境試驗規程》，GJB 150《*用設備環境試驗方法》，GJB 360《電子元器件試驗方法》，分別等效於(yu) IEC 68號出版物，MIL-STD-810C和MIL-STD-202F。到九十年代，為(wei) 了提高產(chan) 品在市場上競爭(zheng) 能力，國家有關(guan) 部門明確規定：民用產(chan) 品和*用產(chan) 品的試驗方法標準應分別等同采用IEC和MIL標準。

　　6　環境試驗設備產(chan) 品技術條件

　　以上介紹的是環境試驗的試驗方法標準，還有一類是環境試驗設備的產(chan) 品標準或技術條件。

　　國外的產(chan) 品技術條件有：

　　BS 3898-1965《試驗室濕熱箱技術條件》為(wei) 英國標準，並為(wei) 其它國家廣泛采用。

　　ASTME-145-1968《重力對流和強製通風老化箱技術條件》美國材料試驗學會(hui) 標準。

　　ASTMD 2436-68《電氣絕緣用強製對流實驗室烘箱標準技術條件》美國材料試驗學會(hui) 標準。

　　IEC 216號出版物《測定電氣絕緣材料耐熱性試驗導則》第四部分，老化烘箱。

　　我國有關(guan) 部門也先後製訂了各種環境試驗設備技術條件，如： GB 10586《濕熱試驗箱技術條件》GB 10589《低溫試驗箱技術條件》、GB 10592《高低溫試驗箱技術條件》等。

　　7環境試驗設備檢定方法

　　我國有關(guan) 部門製訂了GB 5170《電工、電子產(chan) 品環境試驗設備基本參數檢定方法》、HB 6783《*用機載設備氣候環境試驗箱(室)檢定方法》，HB 7122《民用飛機機載設備氣候試驗箱(室)檢定方法》，從(cong) 而使環境試驗設備檢定和認證有章可循，使設備質量得到保證。

　　國外產(chan) 品按我國工作空間檢測也可能是合格的，但如果不合格，我國用戶也不能拒收，對我國的產(chan) 品如果檢測不合格，用戶則可以拒收。

　　8　設備所處環境的溫度及冷卻水溫

　　美國熱測公司，規定測試設備的溫度性能指標時，室溫23℃，水溫23.9℃。

　　意大利ACS公司，規定測試設備的溫度性能指標時，室溫為(wei) 20℃-22℃。

　　日本Espec公司及KATO公司則規定室溫度20℃，水溫25℃。

　　廣州Espec也規定測試設備的溫度性能指標時，室溫為(wei) 20℃， 水溫為(wei) 25℃。

　　中國台灣泰琪公司對室溫和水溫的規定也是20℃，25℃。

　　我國用戶對國內(nei) 環境試驗設備的環境條件要求較為(wei) 苛刻，如室溫≤35℃，水溫 ≤30℃。

　　筆者曾在九八年*期《環境技術》上發表過《環境溫度變化對低溫試驗箱性能的影響》一文，論述了由於(yu) 環境溫度升高，使冷凝溫度相應升高，從(cong) 而使壓縮機的製冷量有較大下降，如一工質為(wei) R502，蒸發溫度-40℃的壓縮機，當冷凝溫度從(cong) 30℃升到40℃時，其製冷功率將下降30%以上，由於(yu) 壓縮機的製冷量下降，箱體(ti) 漏熱增加，低溫試驗箱的降溫時間將會(hui) 延長，同前例可估算出降溫時間會(hui) 比原先增加約50%。如果環境溫度過高，則降溫時間將成倍增加，甚至降不到zui低溫度，尤其是用風冷的壓縮機。

　　綜上所述，可見國內(nei) 環境試驗設備也應嚴(yan) 格規定保證溫度技術指標的環境條件，如室溫規定為(wei) 20℃-22℃，水溫≤25℃，至於(yu) 當環境條件較差時，比如室溫>30℃，水溫30℃，設備仍可正常使用，但降溫時間，降溫速率及zui低溫度則不能保證達到指標，用戶應予理解。

　　9　降溫速率

　　國外產(chan) 品的降溫速率有如下一些情況，國內(nei) 用戶在選擇國外環境試驗設備時應予注意。

　　(1)降溫速率指全程平均值，即全程降溫溫度除以全程降溫時間。(℃/min)。

　　(2)在試驗箱內(nei) 無動或靜的熱負荷，即為(wei) 空載考核。如用戶要求加負載考核，要求訂貨時提出。

　　(3)降溫速率分溫度段表示，如177℃～73℃高低溫箱，其溫度變化速率20℃/min，15℃/min都不是到zui低溫度-73℃，而是比如從(cong) 90℃降到-40℃，可達20℃min，從(cong) 90℃到-55℃為(wei) 15度/min。

　　(4)指示儀(yi) 表的傳(chuan) 感器位置在出風口，該點zui先達到設定的低溫溫度。

　　國內(nei) 產(chan) 品的降溫速率是指等速降溫的速率，平均降溫速率才是指降溫過程的全程平均值，且國內(nei) 產(chan) 品標準與(yu) GB 5170都要求放置規定的負載，負載的材質、 形狀、重量對降溫時間都有一定影響，所以如要加負載考核設備，供需雙方應在合同上說明，同樣的速率等速降溫速率比平均降溫速率難得多，如圖3：

　　中可以看出，當從(cong) 90℃到-40℃平均降溫速率達到20℃/min，從(cong) 90℃到一55℃平均降溫達到15℃/min，在達到-40℃、-55℃時的瞬時斜率已遠小於(yu) 20℃/min和15℃/min。如果要求等速降溫速率與(yu) 平均降溫速率相同，則等速降溫使用的壓縮機和低溫係統的功率要龐大得多