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高低温试验箱介绍

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发表时间:2020-09-29 11:25

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高低温试验箱介绍

高低温试验箱:适用于工业产品高温、低温的可靠性试验。对电子电工、汽车摩托、航空航天、船舶兵器、高等院校、科研单位等相关产品的零部件及材料在高温、低温(交变)循环变化的情况下,检验其各项性能指标。产品具有较宽的温度控制范围,其性能指标均达到国家标准GB10592-89高低温试验箱技术条件,适用于按GB2423.1、GB2423.2《电工电子产品环境试验试验A:低温试验方法,试验B:高温试验方法》对产品进行低温、高温试验及恒定温热试验。产品符合GB2423.1、GB2423.2、GJB150.3、GJB150.4、IEC、MIL标准。

高低温试验箱根据试验方法与行业标准可分为交变试验、恒温试验,两种试验方法都是在高低温试验箱的基础上进行升级拓展,交变试验箱是指可以一次性将需要做的高温、低温以及所需做的温度的时间设定在仪表参数内,试验箱会按照设定走程序,高低温试验箱就是在做一个固定的温度,使试验效果更接近自然气候,模拟出更恶劣的自然气候,从而使被测样品的可靠性更高。

高低温试验箱产品具有模拟大气环境中温度变化规律。主要针对于电工,电子产品,以及其元器件及其它材料在高温,低温综合环境下运输,使用时的适应性试验。用于产品设计,改进,鉴定及检验等环节。

温度波动度

这个指标也有叫温度稳定度,控制温度稳定后,在给定任意时间间隔内,工作空间内任一点的最高和最低温度之差。这里有个小小的区别“工作空间”并不是“工作室”,是大约工作室去掉离箱壁各自边长的1/10的一个空间。这个指标考核产品的控制技术。 温度范围

指产品工作室能耐受和(或)能达到的极限温度。通常含有能控制恒定的概念,应该是可以相对长时间稳定运行的极值。一般温度范围包括极限高温和极限低温。

一般标准要求指标为≤1℃或±0.5℃。

a.温度均匀度

旧标准称均匀度,新标准称梯度。温度稳定后,在任意时间间隔内,工作空间内任意两点的温度平均值之差的最大值。这个指标比下面的温度偏差指标更可以考核产品的核心技术,因此好多公司的样本及方案刻意隐藏此项。

一般标准要求指标为≤2℃

b.温度偏差

温度稳定后,在任意时间间隔内,工作空间中心温度的平均值和工作空间内其它点的温度平均值之差。虽然新旧标准对此指标的定义和称呼相同,但检测已有所改变,新标准更实际,更苛刻一点,但考核时间短点。

一般标准要求指标为±2℃,纯高温试验箱200℃以上可按实际使用温度摄氏度(℃)±2%要求。


一.制冷系统描述

●两个单级制冷系统复叠的制冷循环

●两级压缩系统复叠的制冷循环

●三元复叠制冷循环

针对获取-20℃以下的低温时均采用复叠式制冷循环系统,获取低温而采用两级压缩复叠制冷循环的原因:

1、制冷剂热物理特性的限制

恒温恒湿试验机中单级制冷循环基本上采用的中温制冷剂是R404A,在一个大气压下其蒸发温度是-46.5℃(R22/-40.7℃),但空气冷却式冷凝器传热温差通常取10℃左右(在强制送风散热循环下,蒸发器和内箱的温差),就是说箱内只能制取-36.5℃的低温,当然,通过调低压缩机的蒸发压力,可以将R404A制冷剂的最低蒸发温度降低到-50℃;所以要获取-50℃及以下的低温时必须采用中温制冷剂与低温制冷剂复叠式的制冷循环,制取-50℃~-80℃的低温,低温制冷剂一般选用R23它在一个大气压下的蒸发温度是-81.7℃。

2、单级压缩蒸气制冷循环压比的限制

单级蒸气压缩式制冷机的最低蒸发温度,主要取决于它的冷凝压力及压缩比,制冷剂的冷凝压力由制冷剂的类别和环境介质(如空气或水)的温度决定,在通常情况下,它处于0.7~1.8Mpa范围内,压缩比与冷凝压力和蒸发压力有关,当冷凝压力一定时,随着蒸发温度的降低,蒸发压力也相应下降,因而使压缩比上升,它将引起压缩机排气温度的升高,润滑油变稀,使润滑条件变坏,严重时甚至会出现结炭和拉缸现象;另一方面,压缩比的增大将导致压缩机的输气系数降低,制冷量减少,实际压缩过程偏离等熵过程越远,压缩机功耗增加,制冷系数下降,经济性降低,将出现以下一些影响。

3、任何制冷剂,蒸发温度越低,则蒸发压力也就越低.过低的蒸发压力,有时可能造成压缩机难以吸气,或者使外界的空气进入制冷系统.

4、当蒸发温度过低时,某些常用制冷剂已达凝固温度,无法实现制冷剂的流动,循环.

5、蒸发压力降低,制冷剂的比体积增大,制冷剂的质量流量减少,制冷量大大下降.为了获得所需制冷量,必须增大吸气容积,使压缩机体积过于庞大.

6、压缩机线圈散热的限制

单级压缩机工作时,在做-35℃左右,因为压缩机的线圈是旋空在压缩机中间的,这就产生一个问题,-35℃时,压缩机的低压是为负数值,也就是产生了一个真空度,这样线圈的顶端热量就没有办法散去,这样就压缩机表面是十分凉,可是实际上内部,他的温度是很高的(因为真空是最好的隔热介质)。

由上可见:恒温恒湿试验针对-40℃机型可以采用单级制冷循环,也可以采用复叠式制冷循环系统,但单级制冷循环是靠调小压缩机的膨胀阀开启度,减小制冷剂流量限流来调低蒸发压力(约0.7个大气压),从而获得更低的蒸发温度的,这样的设计是以牺牲系统的制冷量来达到的(制冷量约只有标准的0.7~0.8),导致制冷效率低并加大了压缩机的负载,而且易引起压缩机线圈过热,影响了压缩机的寿命。


二.环境及可靠性试验设备的选择应遵循以下五条基本原则:

1、环境条件的再现性

在试验室内完整而精确地再现自然界存在的环境条件是可望而不可及的事情。但是,在一定的容差范围之内,人们完全可以正确而近似地模拟工程产品在使用、贮存、运输等过程中所经受的外界环境条件,这段话用工程的语言概括,就是“试验设备所创造的围绕被试产品周边的环境条件(含平台环境)应该满足产品试验规范所规定的环境条件及其容差的要求”。如用于军工产品试验的温度箱不仅要满足国军标GJB150.3-86、GJB150.4-86中根据不同类型产品所规定的高温、低温的试验量值、试验时间,同时也应满足试验规范中对温度场的均匀性和温度控制精度的要求。只有这样,才能保证在环境试验中环境条件的再现性。

2、环境条件的可重复性

一台环境试验设备可能用于同一类型产品的多次试验,而一台被试的工程产品也可能在不同的环境试验设备中进行试验,为了保证同一台产品在同一试验规范所规定的环境试验条件下所得试验结果的可比较性,必然要求环境试验设备所提供的环境条件具有可重复性。这也就

是说,环境试验设备施用于被试验产品的应力水平(如热应力、振动应力、电应力等)对于同一试验规范的要求是一致的。

环境试验设备所提供环境条件的可重复性是由国家计量检定部门依据国家技术监督机构所制定的检定规程检定合格后提供保证。为此,必须要求环境试验设备能满足检定规程中的各项技术指标及精度指标的要求,并且在使用时间上不超过检定周期所规定的时限。如使用非常普遍的电动振动台除满足激振力、频率范围、负载能力等技术指标外,还必须满足检定规程中规定的横向振动比、台面加速度均匀性、谐波失真度等到精度指标的要求,而且每次检定后的使用周期为二年,超过二年必须重新检定合格后才能投入使用。

3、环境条件参数的可测控性

任何一台环境试验设备所提供的环境条件必须是可观测的和可控制的,这不仅是为了使环境参数限制在一定的容差范围之内,保证试验条件的再现性和重复性要求,而且从产品试验的安全出发也是必须的,以便防止因环境条件失控导致被试产品的损坏,带来不必要的损失。各种试验规范中大体要求参数测试的精度不应低于试验条件允许误差的三分之一。

4、环境试验条件的排它性

每一次进行的环境或可靠性试验,对环境因素的类别、量值及容差都有严格的规定,并排除非试验所需的环境因素渗透其中,以便在试验中或试验结束后判断和分析产品失效与故障模式时,提供确切的依据,故要求环境试验设备除提供所规定的环境条件外,不允许对被试产品附加其它的环境应力干扰。如电动振动台检定规程中所限定的台面漏磁,加速度信噪比、带内带外加速度总均方根值比。随机信号的检验、谐波失真度等精度指标都是为了保证环境试验条件的唯一性而制定的检定项目。

5、试验设备的安全可靠性

环境试验,特别是可靠性试验,试验周期长,试验的对象有时是价值很高的军工产品,试验过程中,试验人员经常要在现场周围进行操作或测试工作,因此要求环境试验设备必须具有运行安全、操作方便、使用可靠、工作寿命长等特点,以确保试验本身的正常进行。试验设备的各种保护、告警措施及安全联锁装置应该完善可靠,以保证试验人员、被试产品和试验设备本身的安全可靠性。


三.应用场景描述

1、在做高低温试验箱环境试验时,对所需试验的样品性能、试验条件/试验程序和试验技术要熟悉,要对所使用的试验设备的技术性能要熟悉,对设备的构造要有所了解,尤其是对控制器的操作及性能要熟悉。还要仔细阅读试验设备的操作使用手册,这样可以避免因操作失误而引起试验设备的不正常运行从而引起试验样品的损坏,试验数据的不正确。

2、合理选择高低温试验箱试验设备。为保证试验正常进行,应该根据试验样品的不同情况,选择合适的试验设备,试验样品和试验箱的有效容积之间也要保持一个合理的比例。对于发热试验样品的试验,其体积应不大于试验箱有效容积的十分之一。对于不发热试验样品其体积应不大于试验箱有效容积的五分之一。比如,一台21`彩电在做温度储存试验时,选用一个一立方体积的试验箱就能满足要求,而在通电工作时,它就不能满足要求了,应该换一个更大一些的试验箱,因为电视机在工作时要发散热量。

3、正确放置试验样品。高低温试验箱试验样品的安放位置,应离开箱壁10cm 以上,对多个样品应尽量放在同一平面上。样品放置应不堵塞出风口和回风口,给温湿度传感器也应留出一定距离。以保证试验温度的正确。

4、对湿热试验箱的使用。湿热试验箱用湿球纱布(湿球纸)是有一定要求,不是任何纱布都能代用,因为相对湿度的读数是根距是温湿度之差,严格说还与当地当时的大气压力、风速有关。湿球温度示值与纱布吸入的水量、表面蒸发的情况有关。这些都直接与纱布质量有密切关系,所以气象上规定,湿球纱布必须是亚麻织成的专用“湿球纱布”。否则难以保证湿

球温度计示值的正确性,也就是湿度的正确。另外湿球纱布的安放也有明确规定,纱布长度:100mm,紧密缠绕传感器探头,探头离湿度水杯20—30mm,纱布浸入水杯,这样才能保证设备控制的正确性和湿度的正确性。

5、对于试验中所需加入介质的环境试验,应根据高低温试验箱试验要求正确添加。如湿热试验箱用水是有一定要求的,试验箱用水电阻率不得低于500欧米,一般自来水电阻率10--100欧米,蒸馏水电阻率100--10000欧米,去离子水电阻率10000-100000欧米,因此湿热试验用水要用蒸馏水或去离子水,而且一定要用新鲜的,因为水与空气接触后,易受到二氧化碳和灰尘污染,水有能溶多种物质的性质,时间长了后,电阻率要下降。市面上有一种纯净水比较经济,而且方便,它的电阻率相当于蒸馏水。

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