电路模拟原理试验箱

高低温交变湿热试验箱是一种用于模拟不同环境条件的试验设备，可以在短时间内模拟出极端温度和湿度的环境，以测试各种材料和产品的性能。本文将从基本原理、特点和应用场景等方面对高低温交变湿热试验箱进行介绍。上海和晟 HS-80A 高低温交变湿热试验箱高低温交变湿热试验箱主要由箱体、温度控制单元、湿度控制单元、空气循环系统等组成。其中，温度控制单元和湿度控制单元是试验箱的核心部件。温度控制单元通过制冷系统和加热系统来控制试验箱内的温度，湿度控制单元则通过加湿系统和除湿系统来控制试验箱内的湿度。空气循环系统则用于将试验箱内的空气循环，以保证试验箱内的环境均匀。高低温交变湿热试验箱的适用范围非常广泛，可以应用于航空航天、汽车、电子、化工、医疗等各个行业。通过模拟不同环境条件，可以测试各种材料和产品的性能，如耐高低温、耐腐蚀、抗老化等。同时，高低温交变湿热试验箱还可以用于产品的研发和改进，以提高产品的性能和质量。高低温交变湿热试验箱的技术特点主要包括高精度温度控制、高精度湿度控制、快速温度变化速率、可靠的安全保护等。其中，高精度温度控制和湿度控制可以保证试验箱内的环境稳定，快速温度变化速率可以模拟出更加极端的环境条件，安全保护措施则可以保证试验箱的安全运行。在使用高低温交变湿热试验箱时，需要注意以下几点：首先，要严格按照试验箱的操作规程进行操作，避免出现意外事故；其次，要定期对试验箱进行维护和保养，以保证其正常运行；最后，要对试验箱的运行数据进行记录和分析，以便对试验结果进行准确的评估。综上所述，高低温交变湿热试验箱是一种重要的试验设备，可以模拟不同环境条件下的各种材料和产品的性能。随着科技的不断进步和应用领域的不断拓展，高低温交变湿热试验箱将会发挥更加重要的作用。

Q8/UV紫外光加速老化试验机 Q8/UV紫外光加速老化试验机主要用于模拟对阳光、潮湿和温度对材料的破坏作用；材料老化包括褪色、失光、强度降低、开裂、剥落、粉化和氧化等。紫外光加速老化试验机通过模拟阳光、冷凝、模仿自然潮湿，试样在模拟的环境中试验几天或几周的时间，可再现户外可能几个月或几年发生的损坏。 Q8/UV紫外光加速老化试验机中，紫外灯的荧光紫外等可以再现阳光的影响，冷凝和水喷淋系统可以再现雨水和露水的影响。整个的测试循环中，温度都是可控的。典型的测试循环通常是高温下的紫外光照射和相对湿度在100％的黑暗潮湿冷凝周期；典型应用在油漆涂料、汽车工业、塑胶制品、木制品、胶水等。 模拟阳光 阳光中的紫外线是造成大多数材料耐久性能破坏的主要因素。我们使用紫外灯来模拟阳光中的短波紫外部分，它产生很少的可见光或红外光谱能量。我们可以根据不同的测试要求选择不同波长的UV紫外灯，因为每种灯在总的紫外线辐照能量和波长都不一样。通常，UV灯管可分为UVA和UVB两种。 Q8/UV灯管 UVA-340灯管：UVA-340 灯管可极好地模拟太阳光中的短波紫外光，即从365 纳米到太阳光截止点 295 纳米的波长范围。 UVB-313灯管：UVB-313 灯管发出的短波紫外光比通常照射在地球表面的太阳紫外线强烈，从而可以**程度的加速材料老化。然而，该灯管可能会对某些材料造成不符合实际的破坏。UVB-313 灯管主要用于质量控制和研究开发，或对耐候性极强的材料运行测试。 UVA-351灯管：模拟透过窗玻璃的阳光紫外光，它对于测试室内材料的老化**为有效。 潮湿冷凝环境 在很多户外环境中，材料每天的潮湿时间可长达12小时。研究表明造成这种户外潮湿的主要因素是露水，而不是雨水。Q8/UV通过独特的冷凝功能来模拟户外的潮湿侵蚀。在试验过程中的冷凝循环中，测试室底部蓄水池中的水被加热以产生热蒸气，并充满整个测试室，热蒸汽使测试室内的相对湿度维持在100％，并保持一个相对高温。试样被固定在测试室的侧壁，从而试样的测试面曝露在测试室内的环境空气中。试样向外的一面暴露在自然环境中具有冷却效果，导致试样内外表面具备温差，这一温差的出现导致试样在整个冷凝循环过程中，其测试面始终有冷凝生成的液态水。 由于户外曝晒接触潮湿的时间每天可以长达十几小时，因此典型的冷凝循环一般持续几个小时。Q8/UV提供两种潮湿模拟方法。应用**多的是冷凝方法，它是模拟户外潮湿侵蚀的**方法。所有的Q8/UV型号都可运行冷凝循环。因为有些应用条件也要求使用水喷淋以达到实际的效果，所以有些Q8/UV型号既可运行冷凝循环又可运行水喷淋循环。 温度控制 在每个循环中，温度都可控制在一个设定值。同时黑板温度计可以监控温度。温度的提高可以加速老化的进程，同时，温度的控制对于测试的可再现性也是很重要的。 水喷淋系统 对于某些应用而言，水喷淋能更好地模拟**终使用的环境条件。水喷淋在模拟由于温度剧变和由于雨水冲刷所造成的热冲击或机械侵蚀是非常有效的。在某些实际应用条件下，例如阳光下，聚集的热量由于突降的阵雨而迅速消散时，材料的温度就会发生急剧变化，产生热冲击，这种热冲击对于许多材料而言是一种考验。Q8/UV的水喷淋可以模拟热冲击和/或应力腐蚀。 喷淋系统有12个喷嘴，在测试室的每一边各有6个；喷淋系统可运行几分钟然后关闭。这短时间的喷水可快速冷却样品，营造热冲击的条件。 照射强度控制：可选 选配照射强度控制选件可得到**型和重复性好的测试结果；光强控制系统允许用户根据不同的测试要求设置不同的光照强度。通过其反馈回路装置**控制照射强度；同时也可以延长荧光灯的使用寿命 Q8/UV紫外光加速老化试验机主要技术指标 型号 Model Q8/UV3 Q8/UV2 Q8/UV1 UV 照射 Exposure ● ● ● 冷凝 Condensation ● ● ● 光照控制 Irradiancs Control ● ● 可调光线 Adjustable irradiance ● ● 喷水 Water Spray ● 热冲击 Thermal Shock ● 自动侦路 Self-diagnostics ● ● ● 灯泡数量 Lamp Q' ty 紫外线灯管 8 支，备品 4 支 Ultravloiet lamp 6pcs, spares 4 pcs (美国Q-LAB,Q-Panel,美国ATLAS,UVA340,UVB313,UVC351) 记录器 Recorder 选配 (Optional) 辐射计 Q8-CR Calibration Radiometer 选配 (Optional) 机器辐射强度： 1.0W／m2／340nm以内可调 1.1W／m2／313nm以内可调 UV 温度 Temp 50 ℃ -75 ℃ 冷凝温度 Condensation Temp 40 ℃ -60 ℃ 测试容量 Test Capacity 48pcs 片/se spray（ 75 x 150m m ） 50pcs片/basic （ 75 x 150m m ） 水凉及耗量 Water 蒸馏水每分钟 蒸馏水每日 8 公升 体积 Dimension(W x D x H) 137 x 53 x 136cm 重量 Weight 136kg 电源 Power 1 &psi ， 120V/60Hz,16A or 230V/50Hz, 9A,1800W(max) Q8/UV紫外光加速老化试验机测试方法 通用 &bull ISO 4892-1 Plastics- Methods of exposure to laboratory light sources-Part 1: General Guidance &bull ASTM G-151, Standard Practice for Exposing Nonmetallic Materials in Accelerated Test Devices that Use Laboratory Light Sources &bull ASTM G-154, Standard Practice for Operating Fluorescent Light Apparatus for UV Exposure of Non-Metallic Materials &bull British Standard BS 2782: Part 5, Method 540B (Methods of Exposure to Lab Light Sources) &bull SAE J2020, Accelerated Exp. of Automotive Exterior Materials Using a Fluorescent UV/Condensation Apparatus &bull JIS D 0205, Test Method of Weatherability for Automotive Parts (Japan) &bull GB/T 16422.1，塑料实验室光源暴露试验方法 第1部分：总则 ________________________________________ 涂料 &bull ISO 11507, Paints & varnishes-Exposure of coatings to artificial weathering-Exposure to fluorescent UV and water &bull ISO 20340, Paints & varnishes &ndash Performance requirements for protective paint systems for offshore and related structures &bull ASTM D-3794, Standard Guide for Testing Coil Coatings &bull ASTM D-4587, Standard Practice for Light/Water Exposure of Paint &bull US Government, FED-STD-141B &bull US Govt., Federal Specification TT-E-489H, Enamel, Alkyd, Gloss, Low VOC Content &bull US Govt., Federal Specification TT-E-527D, Enamel, Alkyd, Lusterless, Low VOC Content &bull US Govt., Federal Specification TT-E-529G, Enamel, Alkyd, Semigloss, Low VOC Content &bull US Govt., Federal Specification TT-P-19D Paint, Latex, Acrylic Emulsion, Ext. Wood & Masonry &bull NACE Standard TM-01-84 Procedures for Screening Atmospheric Surfaced coatings &bull GM4367M Topcoat Materials - Exterior &bull GM 9125P Laboratory Accelerated Exposure of Automotive Material &bull Korean Standard M5982-1990, Test Method for Accelerated Weathering &bull Spanish Std, UNE 104-281-88 Accelerated Testing of Paints and Adhesives with Fluorescent UV Lamps &bull Israeli Standard No. 330, Steel Windows &bull Israeli Standard No. 385, Plastic Windows &bull Israeli Standard No. 935, Road Marking Paint &bull Israeli Standard No. 1086, Aluminum Windows &bull NISSAN M0007, Fluorescent UV/Condensation Test &bull JIS K 5600-7-8, Testing Methods for Paints &bull MS 133: Part F16, Methods of Test for Paints and Varnishes: Part F16: Exposure of Coatings to Artificial Weathering- Exposure to Fluorescent UV and Water (ISO 11507) &bull NBR-15.380 Paints for buildings&ndash Methods for performance evaluation of paints for non-industrial buildings &ndash Resistance to UV irradiation/water vapor condensation, by accelerated test &bull prEN 927-6 Paints & varnishes&ndash Coating materials and coating systems for exterior wood &ndash Pt. 6: Exposure of wood coatings to artificial weathering using fluorescent UV and water &bull GB/T 12967.4，铝及铝合金阳极氧化 着色阳极 氧化膜耐紫外光性能的测定 ________________________________________ 纺织品 &bull AATCC Test Method 186, Weather Resistance: UV Light and Moisture Exposure &bull ACFFA Test Method for Colorfastness of Vinyl Coated Polyester Fabrics ________________________________________ 印刷油墨 &bull ASTM F1945, Lightfastness of Ink Jet Prints Exposed to Indoor Fluorescent Lighting ________________________________________ 橡胶 &bull GB/T 16585，硫化橡胶人工气候老化（荧光紫外灯）试验方法 ________________________________________ 电工电子产品 &bull GB/T 19394，光伏（PV）组件紫外试验 type the link here ________________________________________ 粘合剂和密封剂 &bull ASTM C 1501, Standard Test Method For Color Stability of Building Construction Sealants as Determined byLaboratory Accelerated Weathering Procedures &bull ASTM C-1184, Specification for Structural Silicone Sealants &bull ASTM C-1442, Standard Practice for Conducting Tests on Sealants Using Artificial Weathering Apparatus &bull ASTM D-904, Standard Practice for Exposure of Adhesive Specimens to Artificial Light &bull ASTM D-5215, Standard Test Method for Instrumental Evaluation of Staining of Vinyl Flooring by Adhesives &bull American Plywood Assn., Approval Procedures for Synthetic Patching Materials, Section 6 &bull Spanish Std, UNE 104-281-88 Accelerated Testing of Paints and Adhesives with Fluorescent UV Lamps ________________________________________ 塑料 &bull ISO 4892 Plastics - Methods of Exposure to Laboratory Light Sources-Part 3: Fluorescent UV Lamps &bull DIN 53 384, Testing of plastics, Artificial Weathering and Exposure to Artificial Light &bull Spanish Standard UNE 53.104 (Stability of Plastics Materials Exposed to Simulated Sunlight) &bull Israeli Standard No. 385, Plastic Windows &bull JIS K 7350, Plastics - Methods of Exposure to Laboratory Light Sources-Part 3: Fluorescent UV Lamps &bull ASTM D-1248, Standard Specification for Polyethylene Plastics Extrusion Materials for Wire and Cable &bull ASTM D-4329, Standard Practice for Light/Water Exposure of Plastics &bull ASTM D-4674, Test Method for Accelerated Testing for Color Stability of Plastics Exposed to Indoor Fluorescent Lighting and Window-Filtered Daylight &bull ASTM D-5208, Standard Practice for Exposure of Photodegradable Plastics &bull ASTM D-6662, Standard Specification for Plastic Lumber Decking Boards &bull ANSI C57.12.28 Specification for Accelerated Weathering of Padmounted Equipment Enclosure Integrity &bull ANSI, A14.5 Specification for Accelerated Weathering of Portable Reinforced Plastic Ladders &bull Edison Electrical Inst. Specification for Accelerated Weathering of Padmounted Equip. Enclosure Integrity &bull Wisconsin Electric Power Specification for Polyethylene Signs &bull GB/T 18950，橡胶和塑料软管 静态下耐紫外线性能测定 &bull GB/T 16422.3，塑料实验室光源暴露试验方法 第3部分：荧光紫外灯 ________________________________________ 屋顶材料 &bull ASTM D-4799, Test Method for Accelerated Weathering of Bituminous Roofing Materials &bull ASTM D-4811, StandardSpecification for Nonvulcanized Rubber Sheet Used as Roof Flashing &bull ASTM D-3105, List of Test Methods for Elastomeric and Plastomeric Roofing & Waterproofing &bull ASTM D-4434, Standard Specification for PVC Sheet Roofing &bull ASTM D-5019, Standard Specification for Reinforced Non-Vulcanized Polymeric Sheet Used in Roofing Membrane &bull ANSI/RMA IPR-1-1990 Req. for Non-Reinforced Black EPDM Sheet for Roofing Membrane &bull ANSI/RMA IPR-2-1990 Req. for Fabric-Reinforced Black EPDM Sheet for Roofing Membrane &bull ANSI/RMA IPR-5-1990 Req. for Non-Reinforced Non-Black EPDM Sheet for Roofing Membrane &bull ANSI/RMA IPR-6-1990 Req. for Fabric-Reinforced Non-Black EPDM Sheet for Roofing Membrane &bull British Standard BS 903: Part A54 Annex A & D, Methods of Testing Vulcanized Rubber &bull CGSB-37.54-M, Canadian General Standards Board Spec. for PVC Roofing & Waterproofing Membrane &bull DIN EN 534, Corrugated bitumen sheets &bull EOTA TR 010, Exposure procedure for artificial weathering &bull RMA Specification for Reinforced Non-Vulcanized Chlorosulfonated Polyethylene Sheet for Roofing Membrane ________________________________________ 复合材料 &bull Israeli Standard No. 385, Anodic Coatings on Aluminum ________________________________________ 广东宏展科技有限公司 Guangdong Hongzhan Technology Co.,Ltd. 地址:广东省东莞市常平镇土塘长城聚怡工业园 蹇小东 Jian Xiao Dong Phone:13688992830 Tel:0769-82204676 400-0000-217 Fax:0769-83730860 E-mail:jxd@oven.cc http://www.oven.cc-广东- -昆山- -北京- -重庆- -长沙- -香港- 您的产品能否适应万变的气候？模拟环境试验,宏展可以做到！ Your Product to adapt to a changing climate? 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p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 0 引言 /strong /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 随着科技的发展，电子设备的集成度越来越高，升级换代的速度越来越快，随之而来的可靠性问题也越来越突出。传统的可靠性试验已经很难满足发展的要求，因此近些年越来越多机构开始引进高加速寿命试验（HALT：Highly Accelerated Life Testing）/高加速应力筛选（HASS：Highly Accelerated Stress Screening）试验方法，用于克服传统的可靠性试验存在的周期长、成本高和效率低等问题。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " a）HALTHALT主要应用于产品的研制阶段，是为了得出产品的设计裕度和极限承载能力（破坏或损伤极限）而设计的一种试验，主要试验步骤有： /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 1）低温步进应力试验（以5℃或10℃为步长）； /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 2）高温步进应力试验（以5℃或10℃为步长）； /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 3）温度循环试验（温度变化速率为60℃/min，5个循环）； /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 4）振动步进应力试验（以5 Grms为步长）； /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 5）综合应力试验（第3）和第4）步综合试验）。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " b）HASS /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " HASS应用于产品量产阶段，目的是在极短的时间内发现批量生产的成品是否存在生产质量上的隐患。HASS试验剖面的选择主要是依据HALT的结果、产品性能测试所需要的时间、 产品试验过程中所施加的应力和产品产量等，其一般试验如下所述。& nbsp /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 1）温度循环 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 试验温度一般取工作极限温度范围的80%，试验温度保持时间一般取决于样品温度到达平衡所需要的时间和测试样品工作状态所需要的时间，温度变化速率为40~60℃/min。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 2）振动应力 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 振动量级一般取破坏极限的50%，如果超过工作极限，则取工作极限的80%。以上是开展HALT/HASS的基本要求，能满足HALT/HASS试验要求的试验设备要求如下：温度范围为-100~+200℃，温度变化速率为40~60℃/min，气动式三轴六自由度振动台（可产生多轴连续的超高斯宽带伪随机振动信号）的振动频率为5 Hz~10 kHz，振动方向包括X、Y、Z轴向的线加速度和转动加速度。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 1 设备介绍& nbsp /strong /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 基于上述试验要求，需要有一套试验设备才能满足HALT/HASS试验的开展。现以广五所研制的HALT/HASS试验箱来阐述其实现原理。本试验箱可用于电子、电工和军工产品按国标、国军标和行业标准进行上述单项环境应力或多环境综合应力组合的可靠性与模拟环境试验。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 1.1 技术指标和性能 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " a）标称内容积：1.0 m sup 3 /sup 。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " b）温度范围：-100~+200℃。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " c）温度波动度：≤2 ℃。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " d）温度最大变化速率： /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 1）≥70℃/min（标准负载下，－80～+150℃，全程平均，试验空间入风区控制点测量）； /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 2）≥60℃/min（标准负载下，－100～+200℃，全程平均，试验空间入风区控制点测量）。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " e）标准负载：10kg铝锭。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " f）气锤振动台：采用三轴6个自由度的随机振动，频率范围为5~10 kHz。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " g）振动能量：100 Grms，90%的振动能量集中在5 Hz~4 kHz低频范围内。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " h）振动稳定度：± 1 Grms（达到稳定设定值1 min内）。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " i）控制精度：± 1 Grms（稳定1 min后），最小1 Grms起振，步进1 Grms。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " j）台面振动均匀度：振动台面振动均匀度在30%以内。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 1.2 主要特点 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " a）适用于温度、振动应力综合试验。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " b）控制方式：液氮比例控制阀控制冷量，可实现温度变化速率无级可调，高效节能，控制精度高。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " c）结构紧凑，占地面积少。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " d）噪声低。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 2 试验箱结构及控制原理 /strong /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 试验箱主要由试验箱体、振动机构、液氮机构和电气控制系统组成。其剖面结构图如图1所示，图中主要功能部件名称为：1. 试验箱体保温层，2. 液氮系统，3. 电机及叶轮，4. 气压平衡口（排气口），5. 加热器，6. 出风口，7. 指示灯，8. 人机界面，9. 控制端子，10. 电控部分，11. 气动部分，12. 气锤振动台，13. 安装座，14. 气锤。 /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202012/uepic/9afcefb0-fa4e-4345-8b8a-156eb0bfd143.jpg" title=" 图1.jpg" alt=" 图1.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 图1 试验箱总体结构 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 2.1 试验箱体 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 试验箱体由外箱、内箱和保温层组成。外箱为双面镀锌钢板，表面喷塑处理，外箱内侧辅以钣金结构件或型材作为骨架加强。各个零件间采用CO sub 2 /sub 气体保护电弧焊、点焊和压铆等工艺进行连接，整体结构牢固美观。内箱材料选用需考虑到满足温度范围、防止生锈、振动和可焊接性等因素，板材方面使用SUS304不锈钢板，具有高的耐蚀性，较好的冷作成型和焊接性，很好的机械性能。在低温、室温和高温下均有较高的塑性和韧性。试验箱体保温层由硬质聚氨脂发泡层和玻璃纤维材料进行绝热保温，硬质聚氨脂板是一种具有保温与防水功能的新型合成材料，其导热系数仅0.022～0.033 W/（m.K）。硬质聚氨脂发泡层通过多异氰酸酯、组合聚醚（多元醇）、阻燃剂、催化剂和发泡剂等其他助剂混合而成，覆盖在外箱内表面。玻璃纤维是一种无机质纤维，具有成型好、体积密度小、热导率低、保温绝热、吸音性能好、耐腐蚀和化学性能稳定等特点。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 2.2 电气控制 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 本试验箱的电控部分所使用的测量系统、IO模块、HMI和CPU模块都是由广五所研发，使用RS485通讯方式，电控系统的总体框图如图2所示。 /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202012/uepic/77b077ac-921a-4a77-81e7-40557824311d.jpg" title=" 图2.jpg" alt=" 图2.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 图2 试验箱电控总体框图 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 2.3 温度调节机构及控制 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 温度调节结构是温度控制的关键部分，包括加热器、液氮系统和搅拌风机。其中，加热器、液氮雾化喷嘴和搅拌风机按顺序（如图1所示）设置在箱体的气体调节通道内。其工作原理为：采用强制空气对流的方法来进行热量的传递， 以保证试验空间的温度均匀性。 试验箱气体由离心风机叶轮从回风口吸入， 通过导流装置后吹出， 可以使调节通道内的加热器和雾化后的液氮进行充分的热量交换，经过搅拌均匀后的风经导风口吹出进入试验区域， 导风口还可以安装导风管，可以通过导风管使大件样品和散热口不在风流方向的样品内部能以最快的速率实现温度变化。出风口设置有温度测量元件，连接至测量板，测量数据通过通讯电缆传送给CPU单元，算法运算后输出控制量。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 本试验箱要求温度变化速率要超过60℃/min，这是温度控制的关键，升温功能由镍铬丝通电发热实现。镍铬丝具有较高的电阻率，表面抗氧化性好，温度级别高，并且在高温下有较高的强度，有良好的加工性能和可焊性，是现有高效的加热材料，应用时设计为三相平衡。由于机械制冷很难实现这样的降温速率，因此本试验箱采用的是液氮制冷方式。液氮的沸点低，价格相对便宜，常压下液氮的温度为-196℃，1 m3的液氮可以膨胀至696m3、21℃的纯气态氮。虽然液氮汽化后变为氮气，氮气是惰性气体，在大气中重量比75.5%，但是在实验室内，如果试验时氮气不能及时排到室外，可能会造成室内人员缺氧，因此试验箱配有气压平衡装置把氮气排到室外，由于气化过程中压强升高，气体能从试验区顺利排出，避免箱体受压变形，这也是气压平衡装置名称的由来。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 液氮系统是温度调节结构的核心，其结构示意图如图3所示，各个功能部分的名称如下：1.空气压力报警，2.空气调压阀，3.空气电气比例阀，4.液氮比例控制阀，5.液氮管路排气电磁阀，6.液氮压力安全泄压阀，7.液氮压力报警，8.液氮主管路电磁阀，9.保温层，10.液氮雾化喷嘴。 /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202012/uepic/75049ce4-c225-4da0-8243-899fea2e5ab3.jpg" title=" 图3.jpg" alt=" 图3.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 图3 液氮系统图 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 液氮由氮气罐接口接入，通过液氮电磁阀控制通断，液氮电磁阀在运行时打开，设备故障或停止时关闭。排气阀的作用是试验前对液氮管路进行排空，保证试验时管路里面都是液态氮，以确保试验的可靠性、稳定性和可重复性。液氮比例控制阀属于节流元件，是控制执行器的关键器件，开度在0~100范围接近线性的输出，以利于大范围的调整，能保证降温时的大流量要求，也可以满足恒定时小流量的需要，具有明显的节能效果。由于液氮在常压下 span style=" text-indent: 2em " 的蒸发温度为-196℃，与试验设定温度相差很大，因而需要精确控制流量才不会造成温度过冲或大幅回升。为了保证对温度的精确控制，就要考虑响应时间的问题，传统的电动执行装置响应时间过长，明显不能满足这个需要。因此本试验箱采用的是气动驱动以保证快速响应。 为了使液氮比例控制阀的响应速率满足要求，我们使用了一个称为电气比例阀的驱动器来控制供气的压强， 它可以把控制输出的模拟电信号转化为压强输出，电气比例阀的输入信号 类型及范围需要和控制输出一致，输出压强范围要和液氮比例控制阀一致，这样才能保证控制精度。为了防止快速升温、降温过程中过冲量过大，还需要做控制算法上的处理，如果不能及时预判当前温差、温度变化的速率，就会造成过冲量大，震荡次数多，或者过早减少输出保证不了速率。针对长距离快速温度变化，对设定曲线增加一些非线性的降温处理，并在降温转恒温阶段由PID控制切换到PI控制。针对短距离步进，使用模糊控制加PID的控制方式，并对输出的范围加以约束。经过液氮比例控制阀的液化氮送到雾化组件进行雾化，雾化组件的核心部件是液氮喷嘴，其作用就是把液氮雾化，喷到通道后快速汽化，雾化后颗粒的大小、喷射角度和流量的多少都要与降温的需要相一致，这样才能保证控制精度。流量决定了降温速率的达成可能性，喷射角度和雾化后颗粒直径决定了换热的效率，颗粒越小越好，喷射角度越大越好。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 2.3 振动系统及控制 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 振动台系统由振动台、供气系统和控制系统组成。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 振动台有两层结构面板，由结构螺丝连接，上层固定待测物，下层锁紧气锤，其特点是台面质量轻，同时增加台面刚性，刚性加强后可以有更好的振动传导特性，低频振动能量较高。频率范围更宽，扩展到5～1 000 Hz，并且90%的能量都集中在5～4 000 Hz范围内，因为大部分电子产品的失效频率都集中在这一频段内，可以有效地快速激发产品故障。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 振动台上表面采用衬垫式的安装螺孔，并有凸起部分，采用此结构的设计理念，一是可以改善振动的传导特性，把更多的振动激励传导到样品上；第二是凸起结构可以使得样品或夹具和台体表面具有一定的空余间隙，风流可以顺利通过样品或夹具底部从而保证样品的上下表面温度更加均匀。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 振动台面增加陶瓷涂层的结构设计，可以抗腐蚀，耐高低温，更好地保护振动平台和气锤，延长使用寿命；还可以保证设备长时间在高低温环境下运行，延长设备的使用寿命。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 气锤分大中小3种不同的型号，多种气锤的组合更有利于台面激励的均匀性，采用高压油雾器对气锤进行润滑，可以降低气锤的故障率，延长气锤的使用寿命。排气时气体统一由消声器排出，降低振动噪音。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 振动台安装在箱内弹簧隔离座上，可起到减震作用，不影响气锤工作时的激励作用。在密封连接处理上，振动台面与试验箱底板采用软连接，需要时可以拆装。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 对振动台的控制其实就是对气锤的控制，也就是对进入气锤的气体压强的控制，有点类似于液氮的控制方法，既需要振动的快速性又需要稳定性，这里也用到了电气比例阀。由于加速度的测量不像温度测量那样稳定，需要用到振动信号的转换板，将其转化为模拟信号或者通过通讯反馈到CPU单元，进行算法运算，输出模拟信号给电气比例阀，控制进入气锤的气体压强，从而控制气锤产生的激励。只要气源压力和供气管路保证流量，正常的负反馈控制都可以实现。这里有两个难点，都属于硬件的固有特性方面的问题。一个是加速度传感器的信号微弱，测量值不够精确稳定，需要在测量时做滤波处理，转换为数字量后还可能需要再次做滤波处理，这两次滤波效果会直接影响控制精度和控制品质；另一个就是气锤在较小能量级时整个台面不太稳定，会造成加速度传感器测量跳动比较大，也会影响控制品质，这时候需要更慢的输出变化。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 3 结束语 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 本文对HALT/HASS试验箱的结构和工作原理进行了阐述，以上系统经多个客户的使用证明完全满足HALT/HASS的要求。通过该试验箱进行HALT/HASS能切实提高电子设备的可靠性， 大大地降低试验成本。此结构简单紧凑，运行噪声小，能耗适中，可靠性高。此类试验设备在国内的产品化对HALT/HASS试验的推进起到了积极作用，可大大地提高电子行业及其他相关行业产品整体的可靠性。 /p p br/ /p