在產(chǎn)品可靠性測試中，環(huán)境試驗(yàn)是關(guān)鍵一環(huán)其中，高低溫沖擊試驗(yàn)通過檢測樣品在溫度反復(fù)驟變條件下的適應(yīng)性，對樣品在特定環(huán)境下的性能行為做出分析。并對由熱脹冷縮而引起的物理或化學(xué)傷害做出評估。該試驗(yàn)廣泛應(yīng)用于國防 航天電子電工產(chǎn)品汽車塑料橡膠儀器儀表等行業(yè)的產(chǎn)品檢測隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。目前，高低溫沖擊試驗(yàn)箱（亦稱冷熱沖擊試驗(yàn)箱）是進(jìn)行產(chǎn)品高低溫沖擊試驗(yàn)的主要設(shè)備在對高低溫沖擊試驗(yàn)箱的檢測工作中，通常只檢測高溫區(qū)試驗(yàn)箱和低溫區(qū)試驗(yàn)箱的點(diǎn)溫度溫度均勻性和溫度波動性等項目。卻較少關(guān)注對其溫度驟變能力（一般可以用溫度變換時間表示）的檢測。
    目前，在我國歐盟以及美國的各類現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)（包括ISO、IEC等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)）中，都對高低溫沖擊試驗(yàn)箱的溫度驟變能力提出了相應(yīng)要求；忽略該參數(shù)的檢測可能造成產(chǎn)品質(zhì)量問題、企業(yè)評審不合格等不良后果。
    基于該參數(shù)的重要意義，本文首先介紹高低溫沖擊試驗(yàn)并分析溫度轉(zhuǎn)換時間在各標(biāo)準(zhǔn)中的要求。進(jìn)而提出一種有效可靠的溫度變換時間檢測方法，以減少傳統(tǒng)人工計時方法的誤差。本文后對該方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

    1、高低溫沖擊試驗(yàn)

    高低溫沖擊試驗(yàn)（Thermal Shock Test） 是通過將樣品反復(fù)暴露于連續(xù)快速變化的高溫和低溫環(huán)境中，從而測試樣品在環(huán)境溫度突變條件下的耐受程度和適應(yīng)性試驗(yàn)設(shè)備一般可以選擇采用兩個獨(dú)立的試驗(yàn)箱，或一個溫度能夠快速變化的試驗(yàn)箱或一個帶有兩個腔室的試驗(yàn)箱。試驗(yàn)區(qū)域的溫度驟變可以通過利用機(jī)械方法將測試架快速地在高溫和低溫區(qū)域移動.或在保持測試架靜止的情況下通過閘門開閉實(shí)現(xiàn)冷熱空氣的交替來實(shí)現(xiàn)。溫度傳導(dǎo)介質(zhì)可以是空氣，也可以是某些特定液體。本文只針對采用空氣介質(zhì)的高低溫沖擊試驗(yàn)進(jìn)行討論。

    圖1為高低溫沖擊試驗(yàn)的溫度曲線示意圖。其中：T1為低溫段溫度；TH為高溫段溫度；t1為暴露持續(xù)時間；tr為試驗(yàn)箱（室）溫度恢復(fù)時間；t為轉(zhuǎn)換時間；A為試驗(yàn)循環(huán)起始點(diǎn)；B為試驗(yàn)循環(huán)終止點(diǎn)。
    在箱體預(yù)熱完畢且箱內(nèi)溫度穩(wěn)定的狀態(tài)下，樣品首先被暴露在高溫TH中，并保持規(guī)定時間t1。接下來，在規(guī)定時間內(nèi)將樣品轉(zhuǎn)移并暴露在低溫TL中，并同樣保持規(guī)定時間t1。。 后，在規(guī)定時間內(nèi)將樣品轉(zhuǎn)移到高溫TH中，形成一個試驗(yàn)循環(huán)。

    2、溫度變換時間概述

    通常情況下.轉(zhuǎn)換時間{即圖1所示t2、試驗(yàn)箱（室）溫度恢復(fù)時間即圖1所示和溫度變換時間是評估高低溫沖擊試驗(yàn)箱溫度驟變能力的重要依據(jù)。

    在國內(nèi)外針對不同產(chǎn)品的高低溫沖擊試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)（諸如GB/T 2423 22-2012《環(huán)境試驗(yàn)第2部分試驗(yàn)方法試驗(yàn)N：溫度變化》、GB/T 19949.2-2005《道路車輛安全氣囊部件第2部分安全氣囊模塊試驗(yàn)》和ANSI/ EIA- 364-32F:2011《Thermal ShockTest Procedure For Electrical Connectors And Sock-ets》中，都對這些參數(shù)進(jìn)行了定義。表1例舉了上述3個標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)要求。
    轉(zhuǎn)換時間應(yīng)包括試驗(yàn)樣品從一個試驗(yàn)箱取出的時間放入第2個試驗(yàn)箱的時間以及在實(shí)驗(yàn)場所環(huán)境溫度下停留的時間。
    溫度恢復(fù)時間指試驗(yàn)箱（室）在規(guī)定的溫度下達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，箱體內(nèi)溫度從置入負(fù)載到恢復(fù)至原穩(wěn)定狀態(tài)所需要的時間。
    溫度變換時間指箱體中溫度從高（低溫穩(wěn)定狀態(tài)變換至低（高）溫穩(wěn)定狀態(tài)的時間總和，它包括轉(zhuǎn)換時間和試驗(yàn)箱（室）的溫度恢復(fù)時間，其模型為：
    t△T=t2+tr
    式中：t△T——溫度變換時間；
     T2——轉(zhuǎn)換時間；
    Tr——溫度恢復(fù)時間。可由設(shè)備資料獲得，也可根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)計算
    由此可見，轉(zhuǎn)換時間或溫度恢復(fù)時間過長，會直接導(dǎo)致溫度變換時間過長，從而使樣品所處環(huán)境的溫度變化率過小，無法實(shí)現(xiàn)滿足試驗(yàn)要求的溫度驟變條件。
    綜上分析、為評估高低溫沖擊試驗(yàn)箱的溫度驟變能力。有必要對轉(zhuǎn)換時間和溫度恢復(fù)時間進(jìn)行檢測然而由于環(huán)境設(shè)備在運(yùn)行過程中是一個封閉系統(tǒng)。并且內(nèi)部測試架的移動以及冷熱空氣交換都較為迅速，所以很難在運(yùn)行過程中分別對這兩個參數(shù)進(jìn)行檢測
    為了解決這個問題，本文提出通過檢測溫度變換時間來評估高低溫沖擊試驗(yàn)箱的溫度驟變能力，進(jìn)而判斷設(shè)備是否能滿足試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求

    3、溫度變換時間的檢測

    3.1 檢測方法
    參考JJF 1101---2003《環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備溫度、濕度校準(zhǔn)規(guī)范》，標(biāo)準(zhǔn)器采用數(shù)據(jù)采集器，配合T型熱電偶，對高低溫沖擊試驗(yàn)箱的溫度變換時間進(jìn)行檢測，該檢測過程可以與高低溫沖擊試驗(yàn)箱常規(guī)的溫度檢測或校準(zhǔn)同步進(jìn)行。
    數(shù)據(jù)采集器通過通信接口，將測試數(shù)據(jù)存儲在計算機(jī)內(nèi)。溫度傳感器應(yīng)安裝在測試區(qū)域的框架上，熱電偶通過箱體的電纜孔引出 對于試驗(yàn)區(qū)域可移動的環(huán)境設(shè)備，應(yīng)注意預(yù)留合適長度的引線在試驗(yàn)區(qū)域內(nèi)根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或者客戶提出的試驗(yàn)要求，應(yīng)放入合適的負(fù)載。
    當(dāng)高低溫沖擊試驗(yàn)箱按試驗(yàn)要求開始循環(huán)工作后，數(shù)據(jù)采集器會將試驗(yàn)區(qū)域的溫度值記錄在計算機(jī)中由于高低溫轉(zhuǎn)換時，試驗(yàn)區(qū)域的溫度變化速率較快，且轉(zhuǎn)換時間一般≤5min，所以，為了得到一條完整準(zhǔn)確的溫度曲線、考慮到傳感器的響應(yīng)時間，數(shù)據(jù)采集器的小采樣間隔時間建議設(shè)置為5~20s。數(shù)據(jù)采集器的采樣間隔時間可以溯源到高一級時間基（ 標(biāo)）準(zhǔn)。
    對于一個完整的溫度循環(huán).在溫度波動度小于預(yù)設(shè)溫度的允許誤差后，對于降溫過程以實(shí)測溫度值低于TH-△TH下（式中TH為高溫段溫度，TH-△TH下為其下偏差的時刻為起始點(diǎn)，以實(shí)測溫度值低于TL-△TH上（式中TL為低溫段溫度，△TH上為其上偏差）的時刻為終止點(diǎn)；對于升溫過程以實(shí)測溫度值大于TL-△TH上（式中式中TL為低溫段溫度，△TH上為其上偏差）的時刻為起始點(diǎn)，以實(shí)測溫度值大于TH-△TH下（式中TH為高溫段溫度，TH-△TH下為其下偏差的時刻為終止點(diǎn)。根據(jù)這段時間計算機(jī)中記錄的數(shù)據(jù)點(diǎn)個數(shù)和數(shù)據(jù)采集器的采樣間隔時間，來計算溫度變換時間t△T即：
    t△T=m·tsample 
    式中：t△T——溫度變換時間；
    M——采樣數(shù)據(jù)點(diǎn)的個數(shù)，
    t sample——數(shù)據(jù)采集器的采樣間隔時間

    檢測過程的試驗(yàn)循環(huán)數(shù)應(yīng)根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定，如沒有明確規(guī)定。則建議至少運(yùn)行5個循環(huán)對于第；次循環(huán)過程.可以得到一組升溫溫度變換時間t和降溫溫度變換時間t△升i（i=1.2.3.....）和降溫溫度變換時間t△降i（i= 1.2.3...）。后，以每次溫度變換時間的計算結(jié)果平均值作為該設(shè)備溫度變換時間的測量結(jié)果，即：

    式中n為試驗(yàn)循環(huán)次數(shù)。
    3.2 方法驗(yàn)證
    以電子產(chǎn)品為例，參考GB/T 2423. 22-2012和ANSI/EIA-364- 32F: 2011中的試驗(yàn)要求，使用RIUKAI公司RK-TS2-100型高低溫沖擊試驗(yàn)箱作為被測環(huán)境設(shè)備。選擇ANSI/EIA- 364-32F: 2011中的測試條件8作為測試要求，即:
    高溫段溫度設(shè)置為105℃；溫度允許范圍為105~ 108℃；
    低溫段溫度設(shè)置為-40℃；溫度允許范圍為_45~-40℃；
    根據(jù)模擬負(fù)載的質(zhì)量、暴露持續(xù)時間設(shè)置為30min；
    轉(zhuǎn)換時間要求≤3min；溫度變換時間要求≤7min。
    實(shí)驗(yàn)使用數(shù)據(jù)采集器記錄箱體內(nèi)溫度的實(shí)測值，其采樣間隔時間設(shè)置為5s。

    圖2為試驗(yàn)過程中單個循環(huán)的溫度測試曲線，其形狀符合理論曲線證明該檢測方法是有效可行的。根據(jù)上文規(guī)定的溫度允許范圍.選取每一段溫度變化過程中的起止時間點(diǎn)、根據(jù)它們之間包含的采樣數(shù)據(jù)的個數(shù)。乘以采樣間隔時間計算得到溫度變換時間。本次試驗(yàn)一 共進(jìn)行了5個循環(huán)，得到了5組升溫溫度變換時間和降溫溫度變換時間。計算結(jié)果如表2所示。溫度變換時間平均值為370s.測量結(jié)果重復(fù)性為18s。

    由實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析、對于該高低溫沖擊試驗(yàn)箱的溫度變換時間單次單方向溫度變換時間測量結(jié)果以及5次循環(huán)的平均值均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求  實(shí)驗(yàn)表明。本文提出利用數(shù)據(jù)采集器記錄溫度變化曲線來確定和計算溫度變換時間的方法合理可行測量結(jié)果可以精確到數(shù)據(jù)采集器的小采樣間隔時間（本例中為5s）。