據(jù)國(guó)外某基地對(duì)所使用的產(chǎn)品統(tǒng)計(jì)，因溫度濕度導(dǎo)致的失效比例高達(dá)59 % ，因此，高低溫濕熱試驗(yàn)是驗(yàn)證產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性測(cè)試的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。而在環(huán)境試驗(yàn)開展過(guò)程中，由于試驗(yàn)設(shè)備故障或試驗(yàn)準(zhǔn)備不足等原因造成的問(wèn)題嚴(yán)重影響了試驗(yàn)工作的順利開展。為進(jìn)一步優(yōu)化環(huán)境試驗(yàn)保障條件，本文針對(duì)高低溫濕熱試驗(yàn)中存在的典型問(wèn)題進(jìn)行分析，并提出改進(jìn)建議。

    1、高低溫試驗(yàn)常見問(wèn)題

    環(huán)境試驗(yàn)是考驗(yàn)受試產(chǎn)品質(zhì)量特性的一項(xiàng)重要手段，因此，開展環(huán)境試驗(yàn)已經(jīng)成為軍工產(chǎn)品等電子產(chǎn)品的硬性要求，在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)定型、批生產(chǎn)、驗(yàn)收等階段必須通過(guò)實(shí)驗(yàn)室或外場(chǎng)試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證產(chǎn)品是否達(dá)到了技術(shù)要求。電子產(chǎn)品常見的環(huán)境試驗(yàn)有高溫試驗(yàn)、低溫試驗(yàn)、濕熱試驗(yàn)等項(xiàng)目，需要進(jìn)行多項(xiàng)試驗(yàn)。由于周期長(zhǎng)，成本高，涉及范圍廣等因素 ，如果試驗(yàn)過(guò)程中發(fā) 生問(wèn)題，會(huì)造成較為嚴(yán)重的影響，如由于試驗(yàn)實(shí)施錯(cuò)誤造成受試產(chǎn)品故障，極端情況下需要重新生產(chǎn)產(chǎn)品重新開展試驗(yàn)；如產(chǎn)品在試驗(yàn)過(guò)程中，高低溫濕熱試驗(yàn)箱發(fā)生過(guò)程，已經(jīng)開展的試驗(yàn)是否有效需要論證是否有效，如無(wú)效也需要重新開展。

    基于氣候環(huán)境試驗(yàn)過(guò)程中問(wèn)題的影響較大，本文梳理了高低溫濕熱試驗(yàn)過(guò)程中常見問(wèn)題，并選擇對(duì)產(chǎn)品影響較大的凝露、高低溫濕熱試驗(yàn)箱內(nèi)溫度均勻度偏差較大、氣候環(huán)境試驗(yàn)箱常見故障等三個(gè)方面進(jìn)行了闡述，分析了問(wèn)題出現(xiàn)的原因，并給出了解決方案，常見問(wèn)題如圖1所示。

    2、問(wèn)題描述

    2.1 凝露
    在軍用電子設(shè)備在開展低溫、溫度循環(huán)等環(huán)境試驗(yàn)時(shí)，在升降溫過(guò)程中，由于受試產(chǎn)品與試驗(yàn)箱內(nèi)空氣相比，存在-定的熱慣性，受試產(chǎn)品的溫度會(huì)滯后于周圍空氣溫度。如果受試產(chǎn)品表面的溫度低于周圍空氣的露點(diǎn)溫度，空氣中的水分就會(huì)在受試產(chǎn)品表面凝結(jié)，形成凝露。凝露現(xiàn)象形成的水分會(huì)通過(guò)腐蝕或電化學(xué)反應(yīng)等對(duì)受試產(chǎn)品表面造成不良后果，在加電測(cè)試時(shí)，產(chǎn)品上的水分會(huì)對(duì)造成漏電、短路和絕緣電阻下降等問(wèn)題，進(jìn)而影響產(chǎn)品的測(cè)試結(jié)果網(wǎng)。
    2.2 均勻度
    試驗(yàn)箱內(nèi)空氣通過(guò)在試驗(yàn)箱工作室以及空氣調(diào)節(jié)單元內(nèi)循環(huán)，實(shí)現(xiàn)箱內(nèi)空氣溫濕度保持在一定的范圍內(nèi)。但根據(jù)筆者長(zhǎng)時(shí)間的環(huán)境與可靠性試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，在試驗(yàn)箱正常運(yùn)行時(shí)，試驗(yàn)箱內(nèi)的空氣也會(huì)存在均勻度異常的情況，尤其是對(duì)于大型試驗(yàn)箱或受試產(chǎn)品占據(jù)箱內(nèi)空間較大時(shí)，試驗(yàn)箱內(nèi)均勻度受影響程度更為嚴(yán)重。
    2.3 設(shè)備故障
    隨著產(chǎn)品的環(huán)境與可靠性試驗(yàn)的驗(yàn)證需求越來(lái)越大，試驗(yàn)設(shè)備在質(zhì)量保證體系中發(fā)揮的作用越來(lái)越突出。試驗(yàn)設(shè)備資源運(yùn)行過(guò)程中的各類故障，-直以來(lái)都是制約試驗(yàn)驗(yàn)證能力滿足需求的瓶頸。
    設(shè)備發(fā)生故障，會(huì)對(duì)試驗(yàn)造成較為嚴(yán)重的影響。試驗(yàn)條件超過(guò)允差的設(shè)備故障，會(huì)使受試產(chǎn)品承受其設(shè)計(jì)極限溫度的應(yīng)力，造成受試產(chǎn)品損壞或試驗(yàn)結(jié)果不可信。對(duì)于周期較長(zhǎng)的環(huán)境試驗(yàn)，如過(guò)程中因設(shè)備發(fā)生中斷，需要進(jìn)行中斷處理，并依據(jù)試驗(yàn)具體情況確定處理措施，會(huì)造成試驗(yàn)周期的延長(zhǎng)。
    如按GJB150.9A-2009《軍用裝備實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)方法第9部分:濕熱試驗(yàn)》開展10個(gè)循環(huán)的交變濕熱試驗(yàn)，如在第7個(gè)循環(huán)第20小時(shí)發(fā)生欠試驗(yàn)中斷，則需要從第7循環(huán)的開始點(diǎn)重新開始試驗(yàn)。受試產(chǎn)品額外經(jīng)歷了近20h的濕度應(yīng)力，影響了驗(yàn)證效果、試驗(yàn)周期和試驗(yàn)成本。

    3、問(wèn)題分析

    3.1 凝露原因分析
    高低溫濕熱試驗(yàn)箱空氣處理單元中分布有蒸發(fā)器、空氣循環(huán)裝置、電加熱器、除濕蒸發(fā)器等，為保證工作室內(nèi)溫度滿足試驗(yàn)要求，蒸發(fā)器溫度會(huì)低于工作室內(nèi)空氣溫度。試驗(yàn)過(guò)程中蒸發(fā)器由于持續(xù)低溫會(huì)結(jié)霜，在低溫保持結(jié)束后升至高溫或升至常溫的過(guò)程中，霜會(huì)變成水，水會(huì)通過(guò)空氣處理單元底部的泄水孔流出試驗(yàn)箱， 但由于工作，室底部結(jié)構(gòu)原因，會(huì)存在部分水分無(wú)法通過(guò)泄水孔流出，會(huì)氣化為水蒸氣進(jìn)入到試驗(yàn)箱內(nèi)。
    為滿足受試產(chǎn)品測(cè)試需求，試驗(yàn)箱均留有測(cè)試孔，通過(guò)測(cè)試電纜后，用棉質(zhì)堵洞來(lái)封堵。在高低溫試驗(yàn)時(shí)，整個(gè)試驗(yàn)箱相當(dāng)于一個(gè)密封而不氣密的腔體，會(huì)發(fā)生呼吸效應(yīng)。試驗(yàn)箱進(jìn)行低溫試驗(yàn)室，試驗(yàn)箱內(nèi)空氣溫度降低，壓力隨之降低，外界濕度含量較大的空氣會(huì)通，過(guò)密封而不氣密的縫隙進(jìn)入到試驗(yàn)箱內(nèi)，在蒸發(fā)器上結(jié)霜。
    3.2 均勻度異常原因
    試驗(yàn)箱內(nèi)空氣通過(guò)風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)在試驗(yàn)箱內(nèi)循環(huán)，依次通過(guò)蒸發(fā)器、加熱絲、出風(fēng)口、工作室、產(chǎn)品等，然后通過(guò)回風(fēng)口重新進(jìn)入空氣調(diào)節(jié)單元進(jìn)行循環(huán)。在受試產(chǎn)品過(guò)多過(guò)大時(shí)，會(huì)影響空氣在工作室內(nèi)的循環(huán)，造成局部空氣循環(huán)不暢，不能達(dá)到試驗(yàn)箱設(shè)置的溫度，而距離出風(fēng)口等位置較近的位置，空氣流通順暢，溫度與試驗(yàn)箱設(shè)置溫度--致，因此，造成溫度均勻度異常的問(wèn)題。此外，還與受試產(chǎn)品熱容量以及試驗(yàn)箱工作室結(jié)構(gòu)等有一定關(guān)系，熱容大的產(chǎn)品周邊空氣溫度與遠(yuǎn)離產(chǎn)品的位置相比會(huì)有一定差距，形體結(jié)構(gòu)高或長(zhǎng)的試驗(yàn)箱，受風(fēng)速影響，也容易出現(xiàn)均勻度異常問(wèn)題。
    3.3 設(shè)備故障原因分析
     高低溫濕熱試驗(yàn)箱主要制冷系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、控濕系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、保護(hù)系統(tǒng)和箱體結(jié)構(gòu)等部分組成，常見故障為控制系統(tǒng)故障、電路故障、制冷系統(tǒng)故障、加熱系統(tǒng)故障等。故障出現(xiàn)的原因有電氣故障和機(jī)械故障兩大類，設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間使用造成電子器件老化等易出現(xiàn)電氣故障，如設(shè)備的控制系統(tǒng)；機(jī)械結(jié)構(gòu)的頻繁動(dòng)作易發(fā)生機(jī)械故障，如電磁閥。

    4、解決措施

    4.1 凝露減低措施

    本文根據(jù)環(huán)境試驗(yàn)流程，針對(duì)試驗(yàn)前、試驗(yàn)中、試驗(yàn)后以及試驗(yàn)中斷等異常情況下降低凝露的措施進(jìn)行分析，可采取的措施有環(huán)境溫濕度控制、降低箱內(nèi)水分、濕空氣物理隔離、干空氣置換、吸附除濕、機(jī)械除濕、恢復(fù)控制、高溫烘干和產(chǎn)品防護(hù)等方式，如圖2所示。

    試驗(yàn)前，通過(guò)高溫烘干使試驗(yàn)箱內(nèi)部蒸發(fā)器、風(fēng)道等部位的所有水分變成水蒸氣，再通過(guò)通入干風(fēng)將工作室內(nèi)空氣置換出來(lái)。加強(qiáng)測(cè)試孔密封和在箱底放置保溫材料，能夠使箱底與試驗(yàn)箱內(nèi)空氣隔離，減少凝露造成的水分積聚。此外，在外界濕度較大時(shí)應(yīng)利用除濕機(jī)或空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行低濕度控制。
    試驗(yàn)中，可通過(guò)向試驗(yàn)箱內(nèi)通入含濕暈低的空氣，將試驗(yàn)箱內(nèi)濕空氣置換出來(lái)，是目前環(huán)境試驗(yàn)常用的濕度控制方式。在試驗(yàn)箱內(nèi)放置親水性強(qiáng)的活性炭、硅膠等干燥劑，對(duì)試驗(yàn)箱內(nèi)的水分進(jìn)行吸附。或利用試驗(yàn)箱空氣處理單元中布有除濕蒸發(fā)器，用于試驗(yàn)箱內(nèi)空氣濕度控制，能夠起到一定程度的除濕作用。 此外，對(duì)濕度特別敏感的產(chǎn)品可以通過(guò)防護(hù)罩的方式開展環(huán)境試驗(yàn)。

    試驗(yàn)后，降低升溫速率，縮小受試產(chǎn)品溫度與試驗(yàn)箱內(nèi)空氣的露點(diǎn)溫度之間的差值，能夠明顯降低受試產(chǎn)品表面凝露。特殊情況時(shí)，可以采用低升溫速率和階梯式升溫結(jié)合的方式，該方式能夠更大程度的降低產(chǎn)品凝露間，如圖3所示。

    高溫烘干:即使降低升溫速率，產(chǎn)品仍然后出現(xiàn)一定程度的凝露，進(jìn)行烘干，能夠盡快將產(chǎn)品表面的凝露消除，減少凝露對(duì)受試產(chǎn)品造成進(jìn)一步的影響。高溫烘干溫度不得超過(guò)高溫工作或高溫貯存溫度，推薦低于10℃ ，時(shí)間應(yīng)不低于產(chǎn)品溫度穩(wěn)定時(shí)間， 如產(chǎn)品具有半密封結(jié)構(gòu)，應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)時(shí)間。
    4.2 均勻度異常避免措施
    為防止受試產(chǎn)品和箱體本身的熱量及體積對(duì)空氣循環(huán)產(chǎn)生影響， GB 150A、GB 2423等環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)受試產(chǎn)品的擺放以及產(chǎn)品與箱壁相互間的距離做出明確的要求5間。根據(jù)要求得知，在進(jìn)行高低溫濕熱試驗(yàn)時(shí)，為避免產(chǎn)品之間以及箱壁對(duì)產(chǎn)品的影響，產(chǎn)品與箱壁之間、產(chǎn)品與產(chǎn)品之間應(yīng)留有-定的間距，以便于空氣流通，防止空氣流通不暢造成均勻度異常。將產(chǎn)品放置于絕緣墊板上，并利用試驗(yàn)架等結(jié)構(gòu)將受試產(chǎn)品支起，在受試產(chǎn)品底部形成空氣流通。此外，對(duì)于占據(jù)試驗(yàn)箱空間較大的產(chǎn)品，應(yīng)盡量選擇面積小的面對(duì)應(yīng)試驗(yàn)箱出風(fēng)口，減少受試產(chǎn)品對(duì)空氣循環(huán)造成的阻力。
    4.3 設(shè)備故障減少措施
    減少高低溫濕熱試驗(yàn)箱故障有效的辦法是采取預(yù)防性維修， 主要措施包括檢修箱體結(jié)構(gòu)、控制及配電系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)和定期更換易損件等，減少機(jī)械和電氣故障發(fā)生的次數(shù)。
    此外，為保證設(shè)備的使用壽命及減少設(shè)備使用過(guò)程中發(fā)生的故障次數(shù)，應(yīng)定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，保養(yǎng)內(nèi)容應(yīng)涵蓋設(shè)備內(nèi)外及電氣部分清潔、機(jī)械結(jié)構(gòu)檢查及清理、制冷系統(tǒng)檢修和濕熱系統(tǒng)檢修等部分。

    5總結(jié)

    隨著環(huán)境試驗(yàn)在各類產(chǎn)品研制過(guò)程中發(fā)揮的作用越來(lái)越重要，如何保證環(huán)境試驗(yàn)實(shí)施的正確性已經(jīng)成為了需要特別重視的--個(gè)問(wèn)題。梳理各類環(huán)境試驗(yàn)執(zhí)行過(guò)程中存在的問(wèn)題，并采取相關(guān)措施，減少異常問(wèn)題對(duì)試驗(yàn)造成的負(fù)面影響，保證環(huán)境試驗(yàn)的順利進(jìn)行。