環(huán)境試驗(yàn)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介

1　主要標(biāo)準(zhǔn)4　在試驗(yàn)方法及技術(shù)條件中的溫度性能指標(biāo) 
2　在試驗(yàn)方法中主要指標(biāo)是容差（允許誤差），有些標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)也對(duì)溫度變化（溫度波動(dòng)度）提出要求。  
　　“容差”在IEC68－2－3，2．1的注中陳述：“溫度±2℃的容差是由于考慮到測(cè)量的誤差，緩慢的溫度變化和工作空間的溫度波動(dòng)度等”。 
　　在IEC 216號(hào)出版物第四篇老化烘箱中，定義“溫度偏差”是“由于溫度波動(dòng)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(yàn)條件允差中規(guī)定“試樣應(yīng)*被空氣包圍（必要的支承點(diǎn)除外），試驗(yàn)區(qū)測(cè)量系統(tǒng)的溫度和包圍試件各處溫度梯度靠近試樣處測(cè)得）應(yīng)分別在試驗(yàn)溫度±2℃以內(nèi)和不超過(guò)每米1℃或總的zui大值為2．2℃（試件不工作”。 
　　在MIL－STD－202F，2．2．1及MIL－STD－883C，4．5．8中，對(duì)環(huán)境試驗(yàn)箱允許的溫度變化： 
　?。?） 工作區(qū)內(nèi)的溫度變化：工作區(qū)內(nèi)任一參考點(diǎn)和的溫度變化保持在±2℃ 以內(nèi)（即任一點(diǎn)的溫度波動(dòng)度）。 
　?。?） 工作區(qū)內(nèi)的空間溫度變化：工作區(qū)內(nèi)任一點(diǎn)的溫度，在給定時(shí)間內(nèi)偏離基準(zhǔn)點(diǎn)不超過(guò)±3℃（即為容差） 
　　在IEC 68號(hào)出版物及GB 2423中，性能指標(biāo)規(guī)定為“容差”，對(duì)容差大小，規(guī)定為高溫試驗(yàn)箱±2℃，低溫試驗(yàn)箱±3℃。 
3　在產(chǎn)品技術(shù)條件中的溫度性能指標(biāo) 
　?。?）國(guó)外產(chǎn)品技術(shù)條件 
　　ASTM，D2436規(guī)定有溫差和溫度波動(dòng)度，溫差的測(cè)試方法是：布置9只熱電偶在箱內(nèi)溫度穩(wěn)定后開(kāi)始測(cè)試，每5分鐘測(cè)一次，共測(cè)5次得到45個(gè)數(shù)據(jù)，計(jì)算45個(gè)數(shù)據(jù)的平均值作為箱溫，從45個(gè)數(shù)中選取兩個(gè)zui大值和兩個(gè)zui小值各自減去箱溫，然后從4個(gè)差值中選出兩個(gè)zui大值并求其平均值，此值就是溫差。 
　　IEC 216號(hào)出版物第四部分老化烘箱中，同樣規(guī)定有溫差和波動(dòng)度指標(biāo)，溫差的測(cè)試方法與ASTM．D2436同，而在數(shù)據(jù)處理上則是從45個(gè)數(shù)據(jù)中找出zui大和zui小溫度值，其差值就是溫差。 
　　BS 3898中，規(guī)定溫度指標(biāo)為溫度均勻度與溫度波動(dòng)度，其溫度均勻度的測(cè)試方法為：當(dāng)箱內(nèi)溫度穩(wěn)定后，用布置在箱內(nèi)的熱電偶連續(xù)測(cè)試兩小時(shí)，分別計(jì)算每一測(cè)試點(diǎn)與中心點(diǎn)的溫差平均值，其中zui大者即為溫度均勻度，并加上正負(fù)號(hào)表示。 
　　在國(guó)外公司的產(chǎn)品樣本中， 溫度指標(biāo)都只有兩個(gè)， 即溫度波動(dòng)度（Tem. Constancy）和溫度均勻度（Tem. Unifortmty），或者是溫度波動(dòng)度和溫度誤差Tem . Variation）沒(méi)有哪個(gè)國(guó)外廠家的產(chǎn)品樣本上同時(shí)出現(xiàn)溫度波動(dòng)度、溫度均勻度和溫度誤差三個(gè)指標(biāo)的。 
　?。?）國(guó)內(nèi)環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備產(chǎn)品技術(shù)條件 
　　在我國(guó)的產(chǎn)品技術(shù)條件——低溫試驗(yàn)箱、高低溫試驗(yàn)箱、濕熱試驗(yàn)箱等產(chǎn)品技 術(shù)條件中都規(guī)定有溫度波動(dòng)度、溫度均勻度和溫度誤差三個(gè)指標(biāo)。溫度波動(dòng)度為箱內(nèi)任一點(diǎn)溫度的時(shí)間誤差，溫度誤差為箱內(nèi)各點(diǎn)溫度與標(biāo)稱溫度的誤差值，即為空間誤差。各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)溫度波動(dòng)度與溫度誤差意義上的理解和測(cè)試方法基本相同，但我國(guó)技術(shù)條件中對(duì)溫度均勻度的測(cè)試和數(shù)據(jù)處理與國(guó)外有所區(qū)別，我國(guó)規(guī)定利用30分鐘內(nèi)測(cè)得每個(gè)測(cè)試點(diǎn)15次數(shù)據(jù)，分別求出每次數(shù)據(jù)中zui高與zui低溫度之差，然后算出15次差值的平均值即為均勻度，顯然由于未與標(biāo)稱溫度或中心點(diǎn)溫度進(jìn)行比較，因此溫度均勻度指標(biāo)沒(méi)有正負(fù)號(hào)。 
　　由于有以上技術(shù)條件的規(guī)定，所以國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠在產(chǎn)品樣本和說(shuō)明書中用了三個(gè)溫度性能指標(biāo)。 
　　筆者曾在《環(huán)境條件與試驗(yàn)》1991年1期上發(fā)表過(guò)《溫度測(cè)試及數(shù)據(jù)處理方法的討論》提出過(guò)溫度均勻度與溫度誤差只需其中一個(gè)指標(biāo)的見(jiàn)解。 
　　現(xiàn)在國(guó)家環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督中心，在按照GB 5170《電工、電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備基本參數(shù)檢定方法》對(duì)環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備認(rèn)證驗(yàn)收時(shí)也只測(cè)溫度誤差而不測(cè)溫度均勻度。 
　　重慶四達(dá)實(shí)驗(yàn)儀器廠，萬(wàn)達(dá)儀器有限公司的產(chǎn)品以及廣州Espec 的產(chǎn)品樣本上已開(kāi)始不標(biāo)溫度均勻度，而只標(biāo)出溫度波動(dòng)度和溫度誤差兩指標(biāo)了。5　國(guó)內(nèi)外環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備溫度性能指標(biāo)測(cè)試的一些情況 
4　工作空間：IEC總則中是這樣定義的：“工作空間是可以維持規(guī)定條件在所規(guī)定的公差范圍內(nèi)的試驗(yàn)箱的那部分”國(guó)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(guī)定工作空間在距箱壁1/ 6邊長(zhǎng)以外的區(qū)域除外，也就是說(shuō)滿足技術(shù)指標(biāo)的空間只有箱子空間的30％。我國(guó)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定距箱壁1/10邊長(zhǎng)的區(qū)域除外，工作空間為箱子空間的51％。 如示意圖2：可見(jiàn)我國(guó)設(shè)備工作空間要大得多，可試驗(yàn)更多的產(chǎn)品，但要達(dá)到規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)顯然難度較大。 
　　《基本環(huán)境試驗(yàn)規(guī)程》是電工委員會(huì)（IEC第50技術(shù)委員會(huì)（TC 50）制定的一整套環(huán)境試驗(yàn)系列標(biāo)準(zhǔn)，（即IEC 68號(hào)出版物）。 
　　因?yàn)榇罅康碾姽?、電子產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)和上流通，使得用戶和生產(chǎn)者雙方都關(guān)心產(chǎn)品的貯存、運(yùn)輸和使用中的性能、可靠性和安全性，要求制定共同的標(biāo)準(zhǔn)，以保證產(chǎn)品能滿意的工作?！痘经h(huán)境試驗(yàn)規(guī)程》就是為了滿足需要，從六十年代到八十年代陸續(xù)完成的。 
　　這套環(huán)境試驗(yàn)系列標(biāo)準(zhǔn)吸收了各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化的經(jīng)驗(yàn)，集中了各國(guó)有關(guān)專家的智慧，因此具有體系完整、結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)、便于利用、內(nèi)容完善等優(yōu)點(diǎn)，并具有科學(xué)性和*性，已在世界各國(guó)十分廣泛的采用。不僅電工、電子產(chǎn)品，其它行業(yè)產(chǎn)品也在采用。 
5　美國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)（MIL） 
　　其基本標(biāo)準(zhǔn)為MIL－STD－810C《空間和陸用環(huán)境試驗(yàn)方法》和MIC－STD－202F《電子、電氣零件試驗(yàn)方法》 
　　美軍標(biāo)和IEC標(biāo)準(zhǔn)一樣已廣泛被采用。 
　　我國(guó)八十年代由有關(guān)部門組織制定了GB 2421－2424《電工、電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗(yàn)規(guī)程》，GJB 150《軍用設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)方法》，GJB 360《電子元器件試驗(yàn)方法》，分別等效于IEC 68號(hào)出版物，MIL－STD－810C和MIL－STD－202F。到九十年代，為了提高產(chǎn)品在市場(chǎng)上競(jìng)爭(zhēng)能力，國(guó)家有關(guān)部門明確規(guī)定：民用產(chǎn)品和軍用產(chǎn)品的試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)分別等同采用IEC和MIL標(biāo)準(zhǔn)。 
6　環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備產(chǎn)品技術(shù)條件 
　　以上介紹的是環(huán)境試驗(yàn)的試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)，還有一類是環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)條件。 
　　國(guó)外的產(chǎn)品技術(shù)條件有： 
　　BS 3898－1965《試驗(yàn)室濕熱箱技術(shù)條件》為英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，并為其它國(guó)家廣泛采用。 
　　ASTME－145－1968《重力對(duì)流和強(qiáng)制通風(fēng)老化箱技術(shù)條件》美國(guó)材料試驗(yàn)學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)。 
　　ASTMD 2436－68《電氣絕緣用強(qiáng)制對(duì)流實(shí)驗(yàn)室烘箱標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)條件》美國(guó)材料試驗(yàn)學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)。 
　　IEC 216號(hào)出版物《測(cè)定電氣絕緣材料耐熱性試驗(yàn)導(dǎo)則》第四部分，老化烘箱。 
　　我國(guó)有關(guān)部門也先后制訂了各種環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備技術(shù)條件，如： GB 10586《濕熱試驗(yàn)箱技術(shù)條件》GB 10589《低溫試驗(yàn)箱技術(shù)條件》、GB 10592《高低溫試驗(yàn)箱技術(shù)條件》等。 
7環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備檢定方法 
　　我國(guó)有關(guān)部門制訂了GB 5170《電工、電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備基本參數(shù)檢定方法》、HB 6783《軍用機(jī)載設(shè)備氣候環(huán)境試驗(yàn)箱（室）檢定方法》，HB 7122《民用飛機(jī)機(jī)載設(shè)備氣候試驗(yàn)箱（室）檢定方法》，從而使環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備檢定和認(rèn)證有章可循，使設(shè)備質(zhì)量得到保證。 
　　國(guó)外產(chǎn)品按我國(guó)工作空間檢測(cè)也可能是合格的，但如果不合格，我國(guó)用戶也不能拒收，對(duì)我國(guó)的產(chǎn)品如果檢測(cè)不合格，用戶則可以拒收。 
8　設(shè)備所處環(huán)境的溫度及冷卻水溫 
　　美國(guó)熱測(cè)公司，規(guī)定測(cè)試設(shè)備的溫度性能指標(biāo)時(shí)，室溫23℃，水溫23．9℃。 
　　意大利ACS公司，規(guī)定測(cè)試設(shè)備的溫度性能指標(biāo)時(shí)，室溫為20℃－22℃。 
　　日本Espec公司及KATO公司則規(guī)定室溫度20℃，水溫25℃。 
　　廣州Espec也規(guī)定測(cè)試設(shè)備的溫度性能指標(biāo)時(shí)，室溫為20℃， 水溫為25℃。 
　　中國(guó)臺(tái)灣泰琪公司對(duì)室溫和水溫的規(guī)定也是20℃，25℃。 
　　我國(guó)用戶對(duì)國(guó)內(nèi)環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備的環(huán)境條件要求較為苛刻，如室溫≤35℃，水溫 ≤30℃。 
　　筆者曾在九八年*期《環(huán)境技術(shù)》上發(fā)表過(guò)《環(huán)境溫度變化對(duì)低溫試驗(yàn)箱性能的影響》一文，論述了由于環(huán)境溫度升高，使冷凝溫度相應(yīng)升高，從而使壓縮機(jī)的制冷量有較大下降，如一工質(zhì)為R502，蒸發(fā)溫度－40℃的壓縮機(jī)，當(dāng)冷凝溫度從30℃升到40℃時(shí)，其制冷功率將下降30％以上，由于壓縮機(jī)的制冷量下降，箱體漏熱增加，低溫試驗(yàn)箱的降溫時(shí)間將會(huì)延長(zhǎng)，同前例可估算出降溫時(shí)間會(huì)比原先增加約50％。如果環(huán)境溫度過(guò)高，則降溫時(shí)間將成倍增加，甚至降不到zui低溫度，尤其是用風(fēng)冷的壓縮機(jī)。 
　　綜上所述，可見(jiàn)國(guó)內(nèi)環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備也應(yīng)嚴(yán)格規(guī)定保證溫度技術(shù)指標(biāo)的環(huán)境條件，如室溫規(guī)定為20℃－22℃，水溫≤25℃，至于當(dāng)環(huán)境條件較差時(shí)，比如室溫＞30℃，水溫30℃，設(shè)備仍可正常使用，但降溫時(shí)間，降溫速率及zui低溫度則不能保證達(dá)到指標(biāo)，用戶應(yīng)予理解。 
9　降溫速率 
　　國(guó)外產(chǎn)品的降溫速率有如下一些情況，國(guó)內(nèi)用戶在選擇國(guó)外環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備時(shí)應(yīng)予注意。 
　?。?）降溫速率指全程平均值，即全程降溫溫度除以全程降溫時(shí)間。（℃/min）。 
　　（2）在試驗(yàn)箱內(nèi)無(wú)動(dòng)或靜的熱負(fù)荷，即為空載考核。如用戶要求加負(fù)載考核，要求訂貨時(shí)提出。 
　?。?）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90℃降到－40℃，可達(dá)20℃min，從90℃到－55℃為15度/min。 
　?。?）指示儀表的傳感器位置在出風(fēng)口，該點(diǎn)zui先達(dá)到設(shè)定的低溫溫度。 
　　國(guó)內(nèi)產(chǎn)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(guò)程的全程平均值，且國(guó)內(nèi)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)與GB 5170都要求放置規(guī)定的負(fù)載，負(fù)載的材質(zhì)、 形狀、重量對(duì)降溫時(shí)間都有一定影響，所以如要加負(fù)載考核設(shè)備，供需雙方應(yīng)在合同上說(shuō)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(dāng)從90℃到－40℃平均降溫速率達(dá)到20℃/min，從90℃到一55℃平均降溫達(dá)到15℃/min，在達(dá)到－40℃、－55℃時(shí)的瞬時(shí)斜率已遠(yuǎn)小于20℃/min和15℃/min。如果要求等速降溫速率與平均降溫速率相同，則等速降溫使用的壓縮機(jī)和低溫系統(tǒng)的功率要龐大得多。