關於改進電子產品高低溫濕熱試驗設（shè）備的研究
作者：
salmon範
編輯：
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來源：
www.tuyatang.com
發布日期： 2020.04.22
隨著科學技術的飛速發展，電子技術及電子信息技術在各個領域越（yuè）來越多地得到應用（yòng）。大量的電子產品，電子信息產品投放市場，質量如何？在使用、貯存、運輸過程（chéng）中能（néng）否經得住各種環境的考驗，它們的使用（yòng）壽（shòu）命多長，也越來越引起（qǐ）各個領域（yù）乃至全社會的關注。為此（cǐ），國家、地方及相關產業部門都對這些產品引進或製定了一（yī）係列標準或規範。國家和地方相（xiàng）關檢驗機構及生（shēng）產廠檢部（bù）門依據相關標（biāo）準對這些產品的技術性能進行檢測，並按相關標準或規範進行氣（qì）候（hòu）(高溫、低溫、濕熱、溫度（dù）變化、低氣壓甚至鹽霧（wù）、黴（méi）菌、淋雨、砂塵、光輻射（shè）),機械（xiè）(振動、衝擊、碰撞、離心、跌落、運輸)，壽（shòu）命甚至物理和化學方（fāng）麵的試驗和檢測，看其經過試驗的產（chǎn）品性能是否符合（hé）相關標準或規範的規定。並判（pàn）定合格與否，進行相關試驗的設備（bèi）和相關性能（néng）檢（jiǎn）測的（de）儀器性能如何，是否適用，可靠（kào）程度多高，卻是相關檢驗機構和相關檢驗（yàn）人員所十分關心的問題。
本文對上述試驗中，濕熱試驗（yàn）的目的、機理、產（chǎn）生濕熱條件的（de）方法做了簡略的闡述。同時對（duì）80年代和90年代（dài）進口的試驗設備的部分性能、優點和進行高低溫濕熱試驗所存在的問題做了簡要的說明。並對（duì）這（zhè）兩台設備提出了（le）改進的意見和應該采取（qǔ）的（de）措施。
高低溫濕熱試驗的目的是確定濕熱環境下產品（pǐn）的適應能力。高低溫濕（shī）熱試驗又分為恒定濕熱和交變溫熱兩種。恒（héng）定濕熱試（shì）驗是指溫濕度在整個試驗（yàn）期間不變。交變濕熱試驗是指溫濕度在一個周期（qī）中交替地（dì）作高溫高濕和低溫高濕的變化。它除了和（hé）恒（héng）定（dìng）濕熱試驗一樣受到吸附、吸收和擴散作（zuò）用外,還有呼吸作用和升溫階（jiē）段的凝露。
濕熱條件的產生方法也有多種（zhǒng），如甘油或化學溶液法、水揮發加（jiā）濕法（fǎ）、氣泡加濕法、蒸汽加濕法、噴霧加（jiā）濕法等等（děng）。我們用於濕熱試（shì）驗的設備采取的加濕方法主要有三種。種是水揮發加濕，RK-TD型（xíng）高低溫試驗箱和RK-TH恒溫恒濕箱就是采用這種方法加濕。第（dì）二種是噴霧加濕法，如R-WTD型潮濕箱和R-PTH型潮熱箱。第三種是蒸汽加濕法,如R-TD型（xíng）溫濕度箱等。R-PTH和RK-TH是恒溫濕箱，目前能夠進行交變濕熱試驗的有RK-TD和（hé）R-TD等設（shè）備。
RK-TD高低溫試（shì）驗箱可進行常溫到150℃的高溫試驗,和0℃到-
40℃的低溫試驗。微處理機能設定8步程序，如果對（duì）升降（jiàng）溫速率不（bú）作嚴格要求，可進行有關標準（zhǔn）規定（dìng）的交變濕熱試驗，和溫度漸變的溫度變化試驗。由於微處理（lǐ）機（jī）對溫濕度以及時間的設置值（zhí）精度很高，所以是進行溫度突變高溫、低溫，以（yǐ）及恒定濕熱（rè）試（shì）驗比較理想的設備，但對濕度漸變的高溫、低溫、以（yǐ）及（jí）交變濕熱試（shì）驗則不（bú）然。因為該設備（bèi）微處理機（jī）所能設定的步數不夠多（duō），每進行一步程序,加熱或製冷幾乎都是全功率的，不能嚴格保證其升溫降（jiàng）溫速率符合要求。
由於設備全功率加熱，其升溫速度高達6~ 8℃/分，實際上升曲線已不是緩慢上升，而是帶有幾個台階，某（mǒu）些地方已經超出了標準所（suǒ）允許（xǔ）的範園。從高溫高濕到低溫高濕是靠1.5KW壓縮機製冷實現的，降溫速率比標準規定的快得多。盡管（guǎn）也可以設置三步程序,但也會形成三個（gè）台階。與升溫階（jiē）段不（bú）同的是，降溫階段相對濕度隻有短暫降低(幾分鍾，仍大於80%的規定),而後就（jiù）很快就達到所設定的範圍(即大於等於95%)。但是升（shēng）溫階段卻不同，溫度上升必然帶來相對濕度下降，雖（suī）然加濕加（jiā）熱（rè）器按微（wēi）處理機的指令不斷（duàn）加熱，加大水（shuǐ）蒸汽的揮發，但相對濕度（dù）的增長就沒有溫度的增長那麽快。至少在每個（gè）程序段的溫度上升階段相對濕度要低於95%這個規定值（zhí）。隻有每（měi）段程序的恒溫階段相對濕度才能達到微處理機上設定的指令值。另外，箱內溫度上升過（guò）快,樣品表麵的（de）水份又（yòu）開始（shǐ）揮發（fā），這就可能產生多次凝露又多次揮發的現（xiàn）象。這種效（xiào）果與溫度（dù）緩慢.上升所產生的效果很難說沒有區別。因此改變這種台階式升溫現（xiàn）象是完全必要的（de）。為此當然可以更換微處理機，換上（shàng）程（chéng）序步數更多的微處理機，設定更多的步數，每（měi）.步程序之間的溫差和時間差盡可能小。
在不更（gèng）換微處理機的條件下，我們認為可采取下列措（cuò）施（shī）解決這個問題。
(1)選擇導熱係數小的材料附在箱內散熱麵上，使箱內溫度在每步程序的未端達到指令值。不過選擇非常理（lǐ）想的材料也不很容易，況且材料的導熱係數也會隨著溫度和濕度的增高而變大。也可（kě）以在箱內散熱麵上通一定流量的冷卻水來降低其散（sàn）熱量（liàng）。不過準確控製冷卻水流量也不太容易，加熱器在整個升溫階段全（quán）功率加熱，也造成了能（néng）源的浪費和加（jiā）熱器本身的損耗。
(2)設計一（yī）種間斷（duàn）性通電電（diàn）路接在加熱電路中,使其在升溫階段加熱器間斷性工作，保證箱內溫度緩慢上升。這樣一步程序就可完成從低溫到高溫的升溫。
(3)降低加熱器的（de）功率。散熱麵的散熱量（liàng）Q= K.S. △T(K為導熱係（xì）數, S為散熱麵積，△T為散熱麵溫升)。箱內升溫速度與箱內（nèi）散熱麵的散熱量成正比，散熱量又和散熱麵的溫升成正比（bǐ），溫升又和加熱器的功率成正比。隻要（yào）降低了加熱器的功率就能降低散熱麵的散熱量，降低了散熱麵的散熱量（liàng）就能降（jiàng）低箱內的升溫（wēn）速度。可以通過計算或者通過實驗選擇-個功率合適的加熱器。將這個加熱器安裝在原加熱器同一位置，將原加熱器用一個轉換開關予以傍路，需（xū）要進行突變的高溫試驗或較高溫度的高溫試驗時再轉接到原來的加熱器上。
(4)用可控矽電（diàn）路控製加熱器功率。調節可控矽導通角（jiǎo）降低加熱器功率，一（yī）直到溫度上升（shēng）速度合適（shì）為止。可利用波段開關或琴鍵（jiàn）開（kāi）關固（gù）定幾個不同功率的導通角以滿（mǎn）足其它試驗對升溫速率（lǜ）的要求。
以上5條措施中（zhōng），第2.第3、第4條比較實際一些。如果（guǒ）采用第3條能解決問（wèn）題是理想的。將原來的加熱器進行分離，分離出一個功率合（hé）適的加熱器，而從第2條或第4條中選擇一條加（jiā）以（yǐ）配合，解決溫升速率問題是可能的。
RK-TD的微處理機能設置50個程序段，一個簡單循環或兩種循環組合的複雜循環方式，可一次設定（dìng）9 800次循環（huán）。溫度範（fàn）圍從-70℃至180℃，相對濕度範圍是10% ~98%。箱內升溫速率通過微處理器可以精確地加以控製。能進行溫度突變和溫度漸（jiàn）變的高、低溫試驗，恒定濕熱試驗，交變濕熱（rè）試驗和溫度漸變的溫度變化（huà）試驗。當樣晶需要通電時，特別是需要（yào）定時（shí）間斷性通電時，通過（guò）微處理器的程序設計都能有（yǒu）效地（dì）加以控製。
用（yòng）RK-TD進行交變濕熱試驗是（shì）比較理想的，它恰恰彌補了R-TD程序設計的不足。但是（shì）這台設備也存在一些不（bú）足。，這台（tái）設備耗電量較大,總功率高達17KW,第二，要保證升降溫（wēn）階段溫度變化速率的（de）穩定，保證恒溫階段溫度的穩定，保證各個階段的相對濕度的穩定，除加熱（rè）器頻繁工作以外，兩台（tái）壓縮（suō）機也在頻繁的啟動，包括保證箱內溫度和相對濕度均勻的兩台風扇和冷凝器的風扇的（de）啟動，加起來的噪（zào）聲是相（xiàng）當大的。可高達（dá）72分貝。第三,由.於加濕方式是蒸汽加（jiā）濕,相對濕度波動較大，有（yǒu）時甚至高達士5%，同時箱內蒸汽管出口蒸汽的溫度很高，造成溫度上衝，致使製冷（lěng）係統頻繁啟動，反過來又影響相對濕度的（de）提高。以上（shàng）因（yīn）素造成它的溫度的波動比R-TD大的多。第四，蒸汽（qì）發生器安裝（zhuāng）在壓縮機和冷凝器附近，它所產生的熱量直接影響製冷係統製冷效率。在室內溫度（dù）較（jiào）高，尤其（qí）在夏季，這種影響更（gèng）為明顯（xiǎn）。因此在環境溫度較高的情（qíng）況下，溫濕度（dù）控（kòng）製精度難以保證，常常出現降溫和（hé）加濕比較困（kùn）難的現象。第（dì）五，RK-TD微處理機每段時間隻能設（shè）18小時，要進行1000小時濕熱試驗或1000小時高溫試驗，隻少要（yào）設定56段程（chéng）序。這在鍵盤上操作要花很長時間。當然可以設兩段（duàn）程序，並在鍵盤上輸人28個循環周期（qī）來解決這個問（wèn）題，但都不如R-TD隻輸入一個溫濕（shī）度值那麽簡（jiǎn）便。況且用這台設備進（jìn）行這（zhè）類試驗也是相當不經濟的。因此，對（duì）這台設備進行一些改進也是必（bì）要的。
,降低它的加熱功率。該設備的加熱功率是根據它的溫度180℃設計的，這（zhè）個溫度（dù）在一般試驗中很少遇到，既使偶爾（ěr）有那麽一-兩項（xiàng）高溫度的試驗，也完全可以改用其它設（shè）備。降低它的功率,減少由於濕度（dù）上（shàng）升所造（zào）成的壓縮機頻（pín）繁啟（qǐ）動，對提高設備的控製精度（dù），降低能耗,以及減少製冷係統的故障都大有好處。摘（zhāi）除一部分加熱器，或（huò）者利用轉換開頭分離（lí）一部分加熱器就能達到這個目的。
第二（èr），將蒸（zhēng）汽加濕方式改為水揮發（fā）加濕方式（shì）。在箱內後側安裝一個加濕水槽，在槽內安裝一個加熱器，依靠（kào）這個加（jiā）熱器將槽內（nèi）的蒸餾水蒸發來改（gǎi）變濕度，其穩定度要比（bǐ）蒸汽加濕方法高得多。另外拆除了原來的蒸汽（qì）發生器對提高製冷係統的（de）製冷（lěng）效率也是大有好處的。
第三，增設一個（gè）小功率製冷係統，使其能滿足一般高溫和濕（shī）熱試驗降溫（wēn）和（hé）減濕需要,將會改善設備的控製精度，降低能耗，降低噪聲（shēng）。
