环境试验的有关标准与重要性介绍

1　主要标准4　在试验方法及技术条件中的温度性能指标

　　2　在试验方法中主要指标是容差(允许误差)，有些标准同时也对温度变化(温度波动度)提出要求。

　　“容差"在IEC68-2-3，2.1的注中陈述：“温度±2℃的容差是由于考虑到测量的误差，缓慢的温度变化和工作空间的温度波动度等"。

　　在IEC 216号出版物第四篇老化烘箱中，定义“温度偏差"是“由于温度波动度和温度梯度组合而成的温度误差"。

　　在MIL-STD-810的4.4.1试验条件允差中规定“试样应*被空气包围(必要的支承点除外)，试验区测量系统的温度和包围试件各处温度梯度(靠近试样处测得)应分别在试验温度±2℃以内和不超过每米1℃或总的zui大值为2.2℃(试件不工作)"。

　　在MIL-STD-202F，2.2.1及MIL-STD-883C，4.5.8中，对环境试验箱允许的温度变化：

　　(1) 工作区内的温度变化：工作区内任一参考点和的温度变化保持在±2℃ 以内(即任一点的温度波动度)。

　　(2) 工作区内的空间温度变化：工作区内任一点的温度，在给定时间内偏离基准点不超过±3℃(即为容差)

　　在IEC 68号出版物及GB 2423中，性能指标规定为“容差"，对容差大小，规定为高温试验箱±2℃，低温试验箱±3℃。

　　3　在产品技术条件中的温度性能指标

　　(1)国外产品技术条件

　　ASTM，D2436规定有温差和温度波动度，温差的测试方法是：布置9只热电偶在箱内温度稳定后开始测试，每5分钟测一次，共测5次得到45个数据，计算45个数据的平均值作为箱温，从45个数中选取两个zui大值和两个zui小值各自减去箱温，然后从4个差值中选出两个zui大值并求其平均值，此值就是温差。

　　IEC 216号出版物第四部分老化烘箱中，同样规定有温差和波动度指标，温差的测试方法与ASTM.D2436同，而在数据处理上则是从45个数据中找出zui大和zui小温度值，其差值就是温差。

　　BS 3898中，规定温度指标为温度均匀度与温度波动度，其温度均匀度的测试方法为：当箱内温度稳定后，用布置在箱内的热电偶连续测试两小时，分别计算每一测试点与中心点的温差平均值，其中zui大者即为温度均匀度，并加上正负号表示。

　　在国外公司的产品样本中， 温度指标都只有两个， 即温度波动度(Tem. Constancy)和温度均匀度(Tem. Unifortmty)，或者是温度波动度和温度误差(Tem . Variation)没有哪个国外厂家的产品样本上同时出现温度波动度、温度均匀度和温度误差三个指标的。

　　(2)国内环境试验设备产品技术条件

　　在我国的产品技术条件——低温试验箱、高低温试验箱、湿热试验箱等产品技 术条件中都规定有温度波动度、温度均匀度和温度误差三个指标。温度波动度为箱内任一点温度的时间误差，温度误差为箱内各点温度与标称温度的误差值，即为空间误差。各国标准对温度波动度与温度误差意义上的理解和测试方法基本相同，但我国技术条件中对温度均匀度的测试和数据处理与国外有所区别，我国规定利用30分钟内测得每个测试点15次数据，分别求出每次数据中zui高与zui低温度之差，然后算出15次差值的平均值即为均匀度，显然由于未与标称温度或中心点温度进行比较，因此温度均匀度指标没有正负号。

　　由于有以上技术条件的规定，所以国内生产厂在产品样本和说明书中用了三个温度性能指标。

　　笔者曾在《环境条件与试验》1991年1期上发表过《温度测试及数据处理方法的讨论》提出过温度均匀度与温度误差只需其中一个指标的见解。

　　现在国家环境试验设备质量监督中心，在按照GB 5170《电工、电子产品环境试验设备基本参数检定方法》对环境试验设备认证验收时也只测温度误差而不测温度均匀度。

　　重庆四达实验仪器厂，万达仪器有限公司的产品以及广州Espec 的产品样本上已开始不标温度均匀度，而只标出温度波动度和温度误差两指标了。5　国内外环境试验设备温度性能指标测试的一些情况

　　4　工作空间：IEC总则中是这样定义的：“工作空间是可以维持规定条件在所规定的公差范围内的试验箱的那部分"国外厂家如日本Espec公司、 KATO公司以及合资公司广州Espec、上海Espec都明确规定工作空间在距箱壁1/ 6边长以外的区域除外，也就是说满足技术指标的空间只有箱子空间的30%。我国产品标准规定距箱壁1/10边长的区域除外，工作空间为箱子空间的51%。 如示意图2：可见我国设备工作空间要大得多，可试验更多的产品，但要达到规定的技术指标显然难度较大。

　　《基本环境试验规程》是电工委员会(IEC)第50技术委员会(TC 50)制定的一整套环境试验系列标准，(即IEC 68号出版物)。

　　因为大量的电工、电子产品在国内和上流通，使得用户和生产者双方都关心产品的贮存、运输和使用中的性能、可靠性和安全性，要求制定共同的标准，以保证产品能满意的工作。《基本环境试验规程》就是为了满足需要，从六十年代到八十年代陆续完成的。

　　这套环境试验系列标准吸收了各国标准化的经验，集中了各国有关专家的智慧，因此具有体系完整、结构严谨、便于利用、内容完善等优点，并具有科学性和先进性，已在世界各国十分广泛的采用。不仅电工、电子产品，其它行业产品也在采用。

　　5　美国标准(MIL)

　　其基本标准为MIL-STD-810C《空间和陆用环境试验方法》和MIC-STD-202F《电子、电气零件试验方法》

　　美军标和IEC标准一样已广泛被采用。

　　我国八十年代由有关部门组织制定了GB 2421-2424《电工、电子产品基本环境试验规程》，GJB 150《*用设备环境试验方法》，GJB 360《电子元器件试验方法》，分别等效于IEC 68号出版物，MIL-STD-810C和MIL-STD-202F。到九十年代，为了提高产品在市场上竞争能力，国家有关部门明确规定：民用产品和*用产品的试验方法标准应分别等同采用IEC和MIL标准。

　　6　环境试验设备产品技术条件

　　以上介绍的是环境试验的试验方法标准，还有一类是环境试验设备的产品标准或技术条件。

　　国外的产品技术条件有：

　　BS 3898-1965《试验室湿热箱技术条件》为英国标准，并为其它国家广泛采用。

　　ASTME-145-1968《重力对流和强制通风老化箱技术条件》美国材料试验学会标准。

　　ASTMD 2436-68《电气绝缘用强制对流实验室烘箱标准技术条件》美国材料试验学会标准。

　　IEC 216号出版物《测定电气绝缘材料耐热性试验导则》第四部分，老化烘箱。

　　我国有关部门也先后制订了各种环境试验设备技术条件，如： GB 10586《湿热试验箱技术条件》GB 10589《低温试验箱技术条件》、GB 10592《高低温试验箱技术条件》等。

　　7环境试验设备检定方法

　　我国有关部门制订了GB 5170《电工、电子产品环境试验设备基本参数检定方法》、HB 6783《*用机载设备气候环境试验箱(室)检定方法》，HB 7122《民用飞机机载设备气候试验箱(室)检定方法》，从而使环境试验设备检定和认证有章可循，使设备质量得到保证。

　　国外产品按我国工作空间检测也可能是合格的，但如果不合格，我国用户也不能拒收，对我国的产品如果检测不合格，用户则可以拒收。

　　8　设备所处环境的温度及冷却水温

　　美国热测公司，规定测试设备的温度性能指标时，室温23℃，水温23.9℃。

　　意大利ACS公司，规定测试设备的温度性能指标时，室温为20℃-22℃。

　　日本Espec公司及KATO公司则规定室温度20℃，水温25℃。

　　广州Espec也规定测试设备的温度性能指标时，室温为20℃， 水温为25℃。

　　中国台湾泰琪公司对室温和水温的规定也是20℃，25℃。

　　我国用户对国内环境试验设备的环境条件要求较为苛刻，如室温≤35℃，水温 ≤30℃。

　　笔者曾在九八年*期《环境技术》上发表过《环境温度变化对低温试验箱性能的影响》一文，论述了由于环境温度升高，使冷凝温度相应升高，从而使压缩机的制冷量有较大下降，如一工质为R502，蒸发温度-40℃的压缩机，当冷凝温度从30℃升到40℃时，其制冷功率将下降30%以上，由于压缩机的制冷量下降，箱体漏热增加，低温试验箱的降温时间将会延长，同前例可估算出降温时间会比原先增加约50%。如果环境温度过高，则降温时间将成倍增加，甚至降不到zui低温度，尤其是用风冷的压缩机。

　　综上所述，可见国内环境试验设备也应严格规定保证温度技术指标的环境条件，如室温规定为20℃-22℃，水温≤25℃，至于当环境条件较差时，比如室温>30℃，水温30℃，设备仍可正常使用，但降温时间，降温速率及zui低温度则不能保证达到指标，用户应予理解。

　　9　降温速率

　　国外产品的降温速率有如下一些情况，国内用户在选择国外环境试验设备时应予注意。

　　(1)降温速率指全程平均值，即全程降温温度除以全程降温时间。(℃/min)。

　　(2)在试验箱内无动或静的热负荷，即为空载考核。如用户要求加负载考核，要求订货时提出。

　　(3)降温速率分温度段表示，如177℃～73℃高低温箱，其温度变化速率20℃/min，15℃/min都不是到zui低温度-73℃，而是比如从90℃降到-40℃，可达20℃min，从90℃到-55℃为15度/min。

　　(4)指示仪表的传感器位置在出风口，该点zui先达到设定的低温温度。

　　国内产品的降温速率是指等速降温的速率，平均降温速率才是指降温过程的全程平均值，且国内产品标准与GB 5170都要求放置规定的负载，负载的材质、 形状、重量对降温时间都有一定影响，所以如要加负载考核设备，供需双方应在合同上说明，同样的速率等速降温速率比平均降温速率难得多，如图3：

　　中可以看出，当从90℃到-40℃平均降温速率达到20℃/min，从90℃到一55℃平均降温达到15℃/min，在达到-40℃、-55℃时的瞬时斜率已远小于20℃/min和15℃/min。如果要求等速降温速率与平均降温速率相同，则等速降温使用的压缩机和低温系统的功率要庞大得多