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恒溫恒濕試驗機選型指南

更新時間:2010-04-13點擊次數(shù):1578

溫濕度環(huán)境試驗箱選型指南,恒溫恒濕試驗機選型指南

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)計出個確切的數(shù)目。其中對工程產(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所誘發(fā)的環(huán)境條件整理歸納為一系列的試驗標(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。如指導(dǎo)軍工產(chǎn)品進行環(huán)境試驗的GJB150—中華人民共和國國家軍用標(biāo)準(zhǔn)《軍用設(shè)備環(huán)境試驗方法》,指導(dǎo)電工電子產(chǎn)品進行環(huán)境試驗的GB2423—中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗方法指南》等。因此,我們選擇環(huán)境及可靠性試驗設(shè)備時主要的依據(jù)是工程產(chǎn)品的試驗規(guī)范和試驗標(biāo)準(zhǔn)。
其次,為了規(guī)范試驗設(shè)備中環(huán)境試驗條件的容差,保證環(huán)境參數(shù)的控制精度,國家技術(shù)監(jiān)督機構(gòu)及各工業(yè)部門還制訂了一系列的環(huán)境試驗設(shè)備及檢測儀器儀表的檢定規(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)督局頒布實施的JJG190-89《電動振動試驗臺系統(tǒng)試行檢定規(guī)程》等。這些檢定規(guī)程也是選擇環(huán)境及可靠性試驗設(shè)備的重要依據(jù),不符合這些檢定規(guī)程要求的試驗設(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(含平臺環(huán)境)應(yīng)該滿足產(chǎn)品試驗規(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、低溫的試驗量值、試驗時間,同時也應(yīng)滿足試驗規(guī)范中對溫度場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
一臺環(huán)境試驗設(shè)備可能用于同一類型產(chǎn)品的多次試驗,而一臺被試的工程產(chǎn)品也可能在不同的環(huán)境試驗設(shè)備中進行試驗,為了保證同一臺產(chǎn)品在同一試驗規(guī)范所規(guī)定的環(huán)境試驗條件下所得試驗結(jié)果的可比較性,必然要求環(huán)境試驗設(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)境試驗設(shè)備施用于被試驗產(chǎn)品的應(yīng)力水平(如熱應(yīng)力、振動應(yīng)力、電應(yīng)力等)對于同一試驗規(guī)范的要求是一致的。
環(huán)境試驗設(shè)備所提供環(huán)境條件的可重復(fù)性是由國家計量檢定部門依據(jù)國家技術(shù)監(jiān)督機構(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)境試驗設(shè)備能滿足檢定規(guī)程中的各項技術(shù)指標(biāo)及精度指標(biāo)的要求,并且在使用時間上不超過檢定周期所規(guī)定的時限。如使用非常普遍的電動振動臺除滿足激振力、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)定的橫向振動比、臺面加速度均勻性、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)的可測控性
任何一臺環(huán)境試驗設(shè)備所提供的環(huán)境條件必須是可觀測的和可控制的,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),保證試驗條件的再現(xiàn)性和重復(fù)性要求,而且從產(chǎn)品試驗的安全出發(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。目前各種試驗規(guī)范中大體要求參數(shù)測試的精度不應(yīng)低于試驗條件允許誤差的三分之一。
4
.環(huán)境試驗條件的排它性
每一次進行的環(huán)境或可靠性試驗,對環(huán)境因素的類別、量值及容差都有嚴(yán)格的規(guī)定,并排除非試驗所需的環(huán)境因素滲透其中,以便在試驗中或試驗結(jié)束后判斷和分析產(chǎn)品失效與故障模式時,提供確切的依據(jù),故要求環(huán)境試驗設(shè)備除提供所規(guī)定的環(huán)境條件外,不允許對被試產(chǎn)品附加其它的環(huán)境應(yīng)力干擾。如電動振動臺檢定規(guī)程中所限定的臺面漏磁,加速度信噪比、帶內(nèi)帶外加速度總均方根值比。隨機信號的檢驗、諧波失真度等精度指標(biāo)都是為了保證環(huán)境試驗條件的*性而制定的檢定項目。
5
.試驗設(shè)備的安全可靠性
環(huán)境試驗,特別是可靠性試驗,試驗周期長,試驗的對象有時是價值很高的軍工產(chǎn)品,試驗過程中,試驗人員經(jīng)常要在現(xiàn)場周圍進行操作或測試工作,因此要求環(huán)境試驗設(shè)備必須具有運行安全、操作方便、使用可靠、工作壽命長等特點,以確保試驗本身的正常進行。試驗設(shè)備的各種保護、告警措施及安全聯(lián)鎖裝置應(yīng)該完善可靠,以保證試驗人員、被試產(chǎn)品和試驗設(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)置入氣候環(huán)境箱進行試驗時,為了保證被試產(chǎn)品周圍氣氛能滿足試驗規(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)遵循以下幾點規(guī)定:
a
被試產(chǎn)品的體積(W×D×H)不得超過試驗箱有效工作空間的(20-35)(推薦選用20)。對于在試驗中發(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)品外廓表面距試驗箱壁的距離至少應(yīng)保持100-150mm
(推薦選用150mm)。

  上述三點規(guī)定實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
總括上述三點規(guī)定,氣候環(huán)境試驗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:
1
)被試驗件置入箱體后擠占了流場中氣流的通道,通道變窄將導(dǎo)致氣流流速的嗇。加速氣流與被試驗件之間的熱交換,這與環(huán)境條件的再現(xiàn)性不符,因為在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中對涉及溫度環(huán)境試驗都規(guī)定試驗箱內(nèi)試驗樣周圍的空氣流速不應(yīng)超過1.7m/s,以防止試驗樣件和周圍氣氛產(chǎn)生不符合實際的熱傳導(dǎo),在空載時試驗箱內(nèi)平均風(fēng)速為0.6~0.8m不超過1m/s,滿足ab)兩點要求所規(guī)定的空間及面積比時,流場的風(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。如果在試驗中不加限制地加大試驗件的體積或迎風(fēng)斷面積,則實際試驗時氣流風(fēng)速將增大到超出試驗標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的zui高風(fēng)速,其試驗結(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)下檢測的結(jié)果,一旦置入被試驗件后,對試驗箱工作腔內(nèi)環(huán)境參數(shù)的均勻性將產(chǎn)生影響,試驗件占有的空間越大,這種影響也就越嚴(yán)重。實測試驗數(shù)據(jù)表明,流場中迎風(fēng)面與背風(fēng)面的溫差可達到3~8,嚴(yán)重時可大到10以上。因此,必須盡量滿足a、b兩項要求,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中心溫度相差2~3,在高低溫的上下*,還可能達到5。箱壁的溫度與箱壁附近流場的溫度又相差2~3(視箱壁的結(jié)構(gòu)和材料而定)。試驗溫度與外界大氣環(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)品溫度試驗的需要,除非確有特殊需要,如安裝位置靠近發(fā)動機等熱源的產(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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