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        如何選擇與校準環境試驗設備

        日期:2022-05-06 17:43
        瀏覽次數:156
        摘要:

        任何一項工程試驗都是試驗條件+試驗設備+試驗技術+試驗判據的有機組合,其中試驗設備及測量裝置是完成一項工程試驗的基本物質條件,沒有試驗設備的支持,試驗只能是“紙上談兵”,即使現在炒得很熱的“虛擬試驗”,目前也只能是用于模擬某些簡單的工程試驗而已?,F實中,仍然需要要耗費巨大的資金和精力用于研發能盡量模擬產品工作環境的試驗設備。
        ? ? 如上所述,環境試驗設備及環境參數測量裝置是完成環境試驗的基本物質條件,但是在產品環境工程界,特別是從事產品環境工程的管理層面,曾經有過一種誤解,認為只要有了好的試驗設備,就可以很好地完成環境試驗任務,一味地強調引進或采購上等的環境與可靠性試驗設備。這種做法既不了解環境與可靠性試驗技術對試驗過程有效性及試驗結果可信性的重要意義,也完全無視環境與可靠性試驗人員在整個試驗過程中的主導性作用。事實上,試驗設備是為試驗服務的,在國家質檢部門主持的環境與可靠性實驗室“比對”試驗中,曾經多次出現參加比對的實驗室用上等試驗設備實施比對的試驗結果反而不合格,這充分說明試驗設備只是完成試驗任務的必要條件之一,而不是完成試驗任務
        的充分條件。因此,有必要探討如何根據試驗任務的要求,選擇合適的與實用的環境與可靠性試驗設備,并保持試驗設備處于良好的工作狀態和正確地使用和維護這些試驗設備。
        一.設備選擇依據
        ? ? 存在于地球表面及大氣層空間中環境因素的種類,目前還無法統計出一個確切的數目,其中對工程產品(裝備)的使用及壽命影響較大的因素不下幾十種。另一方面,這些環境因素的狀態(即環境條件)又隨著空間的延拓和時間的延續,以及人類生產、生活活動的開展而干變萬化。因而,人類和工程產品所面對的環境是一個紛繁復雜、變化莫測的大千景象,善良的人們想要在試驗室內完整而**地再現外面那精彩的世界顯然是不可能的。于是,從事工程產品環境條件研究的工程師們將自然界存在以及由于人類生產和生活活動誘發的環境條件整理歸納為一系列的試驗標準或規范,用于指導工程產品的環境及可靠性試驗。如:指導軍工產品環境試驗的中華人民共和國國家軍用標準CJB 150《軍用裝備環境試驗方法》系列標準,指導電工電子產品環境試驗的中華人民共和國國家標準GB/T2423《電工電予產品基本環境試驗規程》系列標準等。因此,我們選擇環境及可靠性試驗設備的主要依據之一是工程產品的環境試驗規范和試驗標準。
        ? ? 其次,為了規范環境及可靠性試驗設備中環境試驗條件的容差,保證環境參數的控制精度,國家質量監督機構及各工業部門還制定了一系列的環境試驗設備及檢測裝置的檢定方法或校準規范。如國家計量技術規范JJF 1270-2010《溫度、濕度、振動綜合環境試驗設備校準規范》、國家計量檢定規程JG 948-1999《數字電動振動試驗系統》、中華人民共和國國家標準準GB/T 5170《電工電子產品環境試驗設備基本參數檢定方法》等。按照這些檢定規程、校準規范對試驗設備的功能性參數、精度性技術指標進行計量檢測,核定這些校準結果是否滿足試驗任務的要求也是選擇環境及可靠性試驗設備的重要依據。未經校準的試驗設備是不允許投入使用的。
        二.設備選擇的基本原則
        ? ? 選擇環境及可靠性試驗設備應遵循以下五條基本原則:

        1.環境條件的再現性
        人們要在試驗室內完整而**地再現自然界存在的環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,人們完全可以正確而近似地模擬工稈產品在使用、貯存、運輸等過程中經受的外部環境條件。請注意:我們特別強調不是**地再現,而是正確又近似地模擬,這段話用工程的語言概括,就是“試驗設備所創造的圍繞被試產品周邊的環境條件(含平臺環境)應該滿兄產品試驗規范所規定的環境條件及其容差的要求”。如用于軍工產品環境試驗的溫度箱不僅要滿足同軍標CJB 150.A3—2009、GJB 150.A4一2009中根據不同類型產品規定的高溫、低溫的試驗量值、試驗時同,同時也應滿足試驗規范中對溫度場容差的要求。只有這樣,才能保證環境試驗中環境條妁再現性要求。
        2.環境條件的可重復性

        一臺環境試驗設備可能用于同一類型產品的多次環境試驗,而一臺被測試的工程產品也可能在不同的環境試驗設備中進行相同環境條件的試驗,為了保證同一臺(批)產品按同一個試驗規范的環境試驗條件在多次或多臺試驗設備中實施試驗得到結果的可比較性,必然要求環境試驗設備提供的環境條件具有可重復性?;蛘哒f,按同一個試驗規范施加于同一個產品的多次的環境試驗,或者按同一個試驗規范施加于不同產品的環境試驗,試驗設備施于被試產品的應力水平(如熱應力、振動應力、電應力等)都是一致的,是完全可以重復的。尤其是在判定產品故障原因,實施“故障歸零”的過程中,環境試驗設備提供的環境條件可重復性更是必須保證的關鍵條件。
        環境試驗設備提供的環境條件可重復性是由國家計量校準機構依據國家質量監督機將制定的校準規范實施校準提供保證。為此,必須要求不同檔次的環境試驗設備能滿足試驗規范對性能指標及精度指標的要求,并且在使用時間上不超過校準規范推薦的時限。如使用非常普通的電動振動臺除滿足激振力、頻頦卒范圍、負載能力等性能指標外,還必須滿足橫向振功比、臺面加速度均勻性、諧波失真度等精度指標的要求,推薦校準后的使用周期為二年,超過二年必須重新校準才能投入使用。
        請讀者注意,環境條件再現性強調的是:在某一次試驗中,環境試驗設備的功能性枝術指標必須満足產品試驗規范中施加應力水平的要求,同時,還必須將施加的應力控制在一定的誤差范圍之內、這是從滿足試驗規范的要求提出的原則。環境條件的可重復性是說環境試驗設備應長期保持功能性指標和精度指標的穩定性,強調的是試驗設備在長期的使用過程或待機狀態下,能夠保持其功能及其對性能指標的控制能力。這二者有太多相同或相似之處,但其側重點不一樣。在時間跨度上有明顯的差別。
        3.環境條件參數的可測控性

        任何一臺環境試驗設備所提供的環境條件必須是可觀測和受控的,這不僅是為了使環境參數限制在一定的容差范闈之內,保證試驗條件的再現性和重復性要求、而且從產品試驗的安全性出發也是必須的,以便防止因環境條件的失控致被試產品的損壞,帶來不必要的損失。
        環境參數的可測控性包含“測”和“控”兩個方面。測量是控制的基礎,準確的測量是實施**控制的前提,現有各種試驗規范中大體上規定環境條件參數測量的精度不應低于試驗條件允許誤差的三分之一。試驗設備的這種能力首先是由設備制造商提供保證,試驗設備制造方在選擇使用測試用的傳感器、變送器、二次儀表及其顯示裝置時,應能充分滿足試驗規范的要求、并留有足夠的余量。在試驗設備使用過程中,保持測量能力的有效性及持久性是通過質量檢測與管理部門對測試設備的定期校準和有計劃的期間核查得到保證。
        **的控制能力是使環境試驗設備具有環境條件再現性及環境條件可重復性的保證。在環境試驗設備中,控制的**性與控制的穩定性是同等重要的指標,試驗設備的這種能力首先也是由設備制造商提供保證。在其后的使用中,由質檢部門定期進行校準確認。隨著科學技術的發展,試驗驗箱的測控已愈來愈自動化。但使用者在試驗過程中決不可完全依賴于設備自身的“自動化”,必須進行人工巡查,以確保施加的環境應力在使用過程中的可測控性”。
        4.環境試驗條件的排它性

        任何一次可實施的環境或可靠性試驗,對環境因素的類別、量值及容差都有嚴格的規定,并排除非試驗所需的環境岡素滲透其中,以便在試驗中或試驗結束后判別和分析產品失效與故障模式時,提供確切的依據,故要求環境試驗設備除提供規定的環境條件外,不允許對被試產品附加其它的環境應力干擾。如電工電子產品高溫(干燥)試驗中限制相對濕度不能超過某個量值、不能將干熱( Dry heat,)試驗變成濕熱( Damp heat)環境條件的模擬,其目的是確保正確模擬產品在干熱的沙漠環境條件下的環境適應性。還如電動振動臺校準規范中的臺面漏磁、加速度信噪比、帶內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也都是為了保證環境試驗條件的唯壹性而制定的校準項目。因此,更準確地說,環境試驗條件的排它性(或唯壹性)是要求環境試驗設備在提供試驗規范所要求的環境應力時,必須同時抑制其它不必要的環境應力的影響,將這些與主環境參數之外的環境應力量值嚴格限制在低量級范圍之下。
        5.試驗設備的安全可靠性

        環境試驗,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產品,試驗過程中,試驗人員經常要在現場周圍進行巡查或測試工作,因此要求環境試驗設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,而且用于環境與可靠性試驗設備的各種保護、告警措施及安全聯鎖裝置完善、可靠,甚至有多裕度安全設計。
        試驗設備的安全可靠分三個層次,**是確保試驗操作人員的安全,包括正常操作甚至出現誤操作情況下,能對操作者人身實施安全保護。**是對重要的被試驗產品的保
        護,一旦控制系統出現故障,被試產品周邊的環境條件失控時,多裕度保護系統會參與對被試產品的保護并自動停機。第三是試驗設備的自身安全性,當設備的測試系統失靈,失控的環境條件超出極值范圍時,獨立于試驗設備控制系統之外的多裕度安全保護系統能自
        動切斷能源供應,停機待查。
        這三個層次中,**層次和第三層次的保護與告警是必須確保的,**層次可依據被試產品的重要性和價值,選取相應的輔助手段實施不同級別的安全保護,不必一視同仁。

        高低溫濕熱試驗箱?技術規格;

        型號

        SEH-150

        SEH-225

        SEH-408

        SEH-800

        SEH-1000

        工作室尺寸(cm)

        50×50×60

        50×60×75

        60×80×85

        100×80×100

        100×100×100

        外形尺寸(cm)

        115×75×150

        115×85×165

        130×105×170

        165×105×185

        170×125×185

        溫度范圍

        0℃/-20℃/-40℃/-70℃~+100℃/+150℃/+180℃

        溫度均勻度

        ≤2℃

        溫度偏差

        ±2℃

        溫度波動度

        ≤1℃(≤±0.5℃,按GB/T5170-1996表示)

        升溫時間

        +20℃~+150℃/約45min (空載)

        降溫時間

        +20℃~-20℃/30min/ +20℃~-40℃/50min/ +20℃~-70℃/60min/(空載)

        濕度范圍

        (10)20~98%RH

        濕度偏差

        ±3%(>75%RH),?±5%(≤75%R上)

        溫度控制器

        中文彩色觸摸屏+ PLC控制器(控制軟件自行開發)

        低溫系統適應性

        獨特的設計滿足全溫度范圍內壓縮機自動運行

        設備運行方式

        定值運行、程序運行

        制冷系統

        制冷壓縮機

        進口全封閉壓縮機

        冷卻方式

        風冷(水冷選配)

        加濕用水

        蒸餾水或去離子水

        安全保護措施

        漏電、短路、超溫、缺水、電機過熱、壓縮機超壓、過載、過流

        標準裝置

        試品擱板(兩套)、觀察窗、照明燈、電纜孔(?50一個)、腳輪

        電源

        AC380V ?50Hz?三相四線+接地線

        材料

        外殼材料

        冷軋鋼板靜電噴塑(SETH標準色)

        內壁材料

        SUS304不銹鋼板

        保溫材料

        硬質聚氨脂泡沫

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