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

    1、高低溫試驗常見問題

    環(huán)境試驗是考驗受試產(chǎn)品質(zhì)量特性的一項重要手段，因此，開展環(huán)境試驗已經(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)計定型、批生產(chǎn)、驗收等階段必須通過實驗室或外場試驗來驗證產(chǎn)品是否達(dá)到了技術(shù)要求。電子產(chǎn)品常見的環(huán)境試驗有高溫試驗、低溫試驗、濕熱試驗等項目，需要進(jìn)行多項試驗。由于周期長，成本高，涉及范圍廣等因素 ，如果試驗過程中發(fā) 生問題，會造成較為嚴(yán)重的影響，如由于試驗實施錯誤造成受試產(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；如產(chǎn)品在試驗過程中，高低溫濕熱試驗箱發(fā)生過程，已經(jīng)開展的試驗是否有效需要論證是否有效，如無效也需要重新開展。

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

    2、問題描述

    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)境試驗時，在升降溫過程中，由于受試產(chǎn)品與試驗箱內(nèi)空氣相比，存在-定的熱慣性，受試產(chǎn)品的溫度會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溫度，空氣中的水分就會在受試產(chǎn)品表面凝結(jié)，形成凝露。凝露現(xiàn)象形成的水分會通過腐蝕或電化學(xué)反應(yīng)等對受試產(chǎn)品表面造成不良后果，在加電測試時，產(chǎn)品上的水分會對造成漏電、短路和絕緣電阻下降等問題，進(jìn)而影響產(chǎn)品的測試結(jié)果網(wǎng)。
    2.2 均勻度
    試驗箱內(nèi)空氣通過在試驗箱工作室以及空氣調(diào)節(jié)單元內(nèi)循環(huán)，實現(xiàn)箱內(nèi)空氣溫濕度保持在一定的范圍內(nèi)。但根據(jù)筆者長時間的環(huán)境與可靠性試驗經(jīng)驗，在試驗箱正常運行時，試驗箱內(nèi)的空氣也會存在均勻度異常的情況，尤其是對于大型試驗箱或受試產(chǎn)品占據(jù)箱內(nèi)空間較大時，試驗箱內(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)境與可靠性試驗的驗證需求越來越大，試驗設(shè)備在質(zhì)量保證體系中發(fā)揮的作用越來越突出。試驗設(shè)備資源運行過程中的各類故障，-直以來都是制約試驗驗證能力滿足需求的瓶頸。
    設(shè)備發(fā)生故障，會對試驗造成較為嚴(yán)重的影響。試驗條件超過允差的設(shè)備故障，會使受試產(chǎn)品承受其設(shè)計極限溫度的應(yīng)力，造成受試產(chǎn)品損壞或試驗結(jié)果不可信。對于周期較長的環(huán)境試驗，如過程中因設(shè)備發(fā)生中斷，需要進(jìn)行中斷處理，并依據(jù)試驗具體情況確定處理措施，會造成試驗周期的延長。
    如按GJB150.9A-2009《軍用裝備實驗室環(huán)境試驗方法第9部分:濕熱試驗》開展10個循環(huán)的交變濕熱試驗，如在第7個循環(huán)第20小時發(fā)生欠試驗中斷，則需要從第7循環(huán)的開始點重新開始試驗。受試產(chǎn)品額外經(jīng)歷了近20h的濕度應(yīng)力，影響了驗證效果、試驗周期和試驗成本。

    3、問題分析

    3.1 凝露原因分析
    高低溫濕熱試驗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)溫度滿足試驗要求，蒸發(fā)器溫度會低于工作室內(nèi)空氣溫度。試驗過程中蒸發(fā)器由于持續(xù)低溫會結(jié)霜，在低溫保持結(jié)束后升至高溫或升至常溫的過程中，霜會變成水，水會通過空氣處理單元底部的泄水孔流出試驗箱， 但由于工作，室底部結(jié)構(gòu)原因，會存在部分水分無法通過泄水孔流出，會氣化為水蒸氣進(jìn)入到試驗箱內(nèi)。
    為滿足受試產(chǎn)品測試需求，試驗箱均留有測試孔，通過測試電纜后，用棉質(zhì)堵洞來封堵。在高低溫試驗時，整個試驗箱相當(dāng)于一個密封而不氣密的腔體，會發(fā)生呼吸效應(yīng)。試驗箱進(jìn)行低溫試驗室，試驗箱內(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通，過密封而不氣密的縫隙進(jìn)入到試驗箱內(nèi)，在蒸發(fā)器上結(jié)霜。
    3.2 均勻度異常原因
    試驗箱內(nèi)空氣通過風(fēng)機(jī)驅(qū)動在試驗箱內(nèi)循環(huán)，依次通過蒸發(fā)器、加熱絲、出風(fēng)口、工作室、產(chǎn)品等，然后通過回風(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)品過多過大時，會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，溫度與試驗箱設(shè)置溫度--致，因此，造成溫度均勻度異常的問題。此外，還與受試產(chǎn)品熱容量以及試驗箱工作室結(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)品的位置相比會有一定差距，形體結(jié)構(gòu)高或長的試驗箱，受風(fēng)速影響，也容易出現(xiàn)均勻度異常問題。
    3.3 設(shè)備故障原因分析
     高低溫濕熱試驗箱主要制冷系統(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)備長時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)境試驗流程，針對試驗前、試驗中、試驗后以及試驗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。

    試驗前，通過高溫烘干使試驗箱內(nèi)部蒸發(fā)器、風(fēng)道等部位的所有水分變成水蒸氣，再通過通入干風(fēng)將工作室內(nèi)空氣置換出來。加強(qiáng)測試孔密封和在箱底放置保溫材料，能夠使箱底與試驗箱內(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。
    試驗中，可通過向試驗箱內(nèi)通入含濕暈低的空氣，將試驗箱內(nèi)濕空氣置換出來，是目前環(huán)境試驗常用的濕度控制方式。在試驗箱內(nèi)放置親水性強(qiáng)的活性炭、硅膠等干燥劑，對試驗箱內(nèi)的水分進(jìn)行吸附?；蚶迷囼炏淇諝馓幚韱卧胁加谐凉裾舭l(fā)器，用于試驗箱內(nèi)空氣濕度控制，能夠起到一定程度的除濕作用。 此外，對濕度特別敏感的產(chǎn)品可以通過防護(hù)罩的方式開展環(huán)境試驗。

    試驗后，降低升溫速率，縮小受試產(chǎn)品溫度與試驗箱內(nèi)空氣的露點溫度之間的差值，能夠明顯降低受試產(chǎn)品表面凝露。特殊情況時，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，減少凝露對受試產(chǎn)品造成進(jìn)一步的影響。高溫烘干溫度不得超過高溫工作或高溫貯存溫度，推薦低于10℃ ，時間應(yīng)不低于產(chǎn)品溫度穩(wěn)定時間， 如產(chǎn)品具有半密封結(jié)構(gòu)，應(yīng)適當(dāng)延長時間。
    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空氣循環(huán)產(chǎn)生影響， GB 150A、GB 2423等環(huán)境試驗標(biāo)準(zhǔn)，對受試產(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)行高低溫濕熱試驗時，為避免產(chǎn)品之間以及箱壁對產(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，對于占據(jù)試驗箱空間較大的產(chǎn)品，應(yīng)盡量選擇面積小的面對應(yīng)試驗箱出風(fēng)口，減少受試產(chǎn)品對空氣循環(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)備使用過程中發(fā)生的故障次數(shù)，應(yīng)定期對設(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)境試驗在各類產(chǎn)品研制過程中發(fā)揮的作用越來越重要，如何保證環(huán)境試驗實施的正確性已經(jīng)成為了需要特別重視的--個問題。梳理各類環(huán)境試驗執(zhí)行過程中存在的問題，并采取相關(guān)措施，減少異常問題對試驗造成的負(fù)面影響，保證環(huán)境試驗的順利進(jìn)行。