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環(huán)境試驗(yàn)的重要性及環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備的有關(guān)問題
1 環(huán)境試驗(yàn)的目的及其重要性
隨著我國工業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展和軍用裝備的改進(jìn)，對產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性要求越來越高，因而對可靠性研究*的設(shè)備─環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備的品種、質(zhì)量的要求也更多更高。特別是海灣戰(zhàn)爭顯示了武器裝備在戰(zhàn)爭中的重要作用，也促使了我國科技和武器裝備的研究、試驗(yàn)和發(fā)展。
國內(nèi)外的部分統(tǒng)計(jì)資料表明，武器裝備發(fā)生故障或損壞的原因一半以上是由于使用該產(chǎn)品時的環(huán)境因素引起的，如表1：
國 家 中 美
產(chǎn) 品 機(jī)載產(chǎn)品 沿?；厥褂玫漠a(chǎn)品 同一種175架飛機(jī)中31種產(chǎn)品兩年故障分析 F/A-18大黃蜂飛機(jī)
因環(huán)境因素引起的故障 52.7% 52% 52% 51%
其中：溫度（高低溫）
振動
潮濕
砂塵
鹽霧
低氣壓
沖擊 42 40 55 40
21.6 27 20 27
19 19 19 19
7.8 14 6 6
3.9 / / 4
3.6 / / 2
2.1 / / 2
可見，環(huán)境因素對軍用裝備非常重要，有不可忽視的影響，為了使軍用產(chǎn)品有很好的環(huán)境適應(yīng)性，從而提高其使用可靠性，不僅在開發(fā)研制階段，就是在使用階段都必須進(jìn)行環(huán)境試驗(yàn)。
對一般電工、電子產(chǎn)品，由各種環(huán)境因素引起的失效比例統(tǒng)計(jì)如圖1示：
可見一般電工、電子產(chǎn)品由環(huán)境因素引起的失效與上表的統(tǒng)計(jì)是差不多的。
環(huán)境試驗(yàn)是將產(chǎn)品暴露在天然或人工模擬環(huán)境中，從而對其實(shí)際上可能遇到的貯存、運(yùn)輸和使用條件下的性能作出評價的試驗(yàn)，簡單說是對產(chǎn)品進(jìn)行環(huán)境適應(yīng)性的試驗(yàn)。
環(huán)境試驗(yàn)的目的：
1.1 探索和確定單一或多個環(huán)境因素對產(chǎn)品的影響，考核產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性；
1.2 作為產(chǎn)品的型式試驗(yàn)項(xiàng)目之一，或產(chǎn)品的驗(yàn)收試驗(yàn)， 看其是否符合規(guī)定的環(huán)境要求，產(chǎn)品是否合格，作為產(chǎn)品接收或拒收的決策依據(jù)。
1.3 作產(chǎn)品環(huán)境應(yīng)力篩選（ESS）試驗(yàn)，篩選出不合格的或有潛在缺陷的產(chǎn)品，從而提高產(chǎn)品的可靠性。
環(huán)境試驗(yàn)可分外場試驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)：
（1） 實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)：一般在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行，又叫人工模擬試驗(yàn)， 是用人工的方法創(chuàng)造出某種氣候環(huán)境或機(jī)械環(huán)境，將試品在此環(huán)境中試驗(yàn)。人工模擬試驗(yàn)具有與大氣暴露試驗(yàn)相似的模擬性，并有加速性，可大大縮短試驗(yàn)時間，且其環(huán)境應(yīng)力、負(fù)載條件的施加都可嚴(yán)格控制在容差范圍內(nèi)，保證全部試驗(yàn)在受控條件下進(jìn)行，故重現(xiàn)性好，有可比性，其缺點(diǎn)是受到設(shè)備的限制，一般是試驗(yàn)一些體積較小，重量較輕的產(chǎn)品，且有時對非常真實(shí)的綜合環(huán)境的模擬性較差。
?。?） 外場試驗(yàn)，可分為天然暴露試驗(yàn)和現(xiàn)場試驗(yàn)：
?、?天然暴露試驗(yàn)：將產(chǎn)品或材料在自然氣候條件下暴露，考核其環(huán)境適應(yīng)性，試驗(yàn)樣品一般不工作，試驗(yàn)的時間很長，往往需要多年后才能評估其結(jié)果，這種試驗(yàn)準(zhǔn)確、嚴(yán)格、真實(shí)、其結(jié)論比較，此種試驗(yàn)多為國家或大的工業(yè)集團(tuán)采用。
② 現(xiàn)場試驗(yàn)：由于實(shí)驗(yàn)室設(shè)備受到各種限制，許多軍用裝備不可能在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行各種環(huán)境試驗(yàn)，即使能夠試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)也不可能*真實(shí)的模擬現(xiàn)場的使用環(huán)境，因此無法進(jìn)行真實(shí)的考核，所以不僅大設(shè)備，就是能在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行環(huán)境試驗(yàn)的小設(shè)備也需要進(jìn)行現(xiàn)場環(huán)境試驗(yàn)，以補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)室的不足，充分驗(yàn)證軍用裝備在現(xiàn)場使用環(huán)境中是否會損壞或能否正常工作。在海灣戰(zhàn)爭開始前，美軍裝備在沙特作戰(zhàn)前線曾進(jìn)行過為時不短的現(xiàn)場試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了不少裝備不適應(yīng)現(xiàn)場環(huán)境的問題，經(jīng)研究處理后，大大提高了裝備的可靠性，美軍標(biāo)MIL－STD－0810E中明確規(guī)定要安排工作環(huán)境驗(yàn)證試驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)室與現(xiàn)場結(jié)合起來，交替使用實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和現(xiàn)場試驗(yàn)有助于加快研制進(jìn)度和降低研制成本，并使環(huán)境因素對裝備的影響減到zui小，使裝備的可靠性大大提高。
現(xiàn)場試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是真實(shí)、可靠，能起到實(shí)驗(yàn)室起不到的作用。缺點(diǎn)是試驗(yàn)環(huán)境條件不能保證在受控條件下進(jìn)行，故其試驗(yàn)條件和試驗(yàn)結(jié)果的重現(xiàn)性較差。
2 用于環(huán)境應(yīng)力篩選（ESS）的環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備
[ HT〗 環(huán)境試驗(yàn)主要是考核產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性，用于確認(rèn)設(shè)計(jì)，ESS是一個篩選程序，用于考核產(chǎn)品的零部件、材料和制造工藝，需要暴露產(chǎn)品的潛在缺陷以及可能發(fā)生在現(xiàn)場的其它性質(zhì)的失效，ESS要求100％的產(chǎn)品作暴露試驗(yàn)，而不能隨機(jī)抽樣，因?yàn)楫a(chǎn)品的潛在缺陷是隨機(jī)的，只有100％的試驗(yàn)才能保證篩選的有效性。
對產(chǎn)品進(jìn)行環(huán)境應(yīng)力篩選的關(guān)鍵：
?。?） 環(huán)境應(yīng)力的*水平，必須適合于強(qiáng)制產(chǎn)品的缺陷變?yōu)槭А?br /> ?。?） 應(yīng)力必須不超過產(chǎn)品電氣和機(jī)械性能的極限，www.hongzhangroup.com不應(yīng)使無缺陷的產(chǎn)品失效或減少產(chǎn)品的有效壽命。
作為用于ESS的環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備，其環(huán)境應(yīng)力的大小應(yīng)能滿足以上要求，顯然比常規(guī)的環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備要求高。
ESS的型式有溫度循環(huán)、隨機(jī)振動、高溫、熱沖擊、 低溫、濕熱、 低氣壓、綜合環(huán)境等。根據(jù)美國環(huán)境科學(xué)學(xué)會（IES）等單位的研究資料，說明溫度循環(huán)是篩選zui有效的形式，其次是隨機(jī)振動，所以我國電子產(chǎn)品的ESS試驗(yàn)按GJB 1032《電子產(chǎn)品環(huán)境應(yīng)力篩選》推薦采用溫度循環(huán)和隨機(jī)振動兩種試驗(yàn)方法。
溫度循環(huán)不僅篩選zui有效，且對試品加載應(yīng)力均勻，在執(zhí)行程序和修改程序方面有較大的靈活性：篩選時間較大多數(shù)其它形式短。
ESS溫度循環(huán)試驗(yàn)有三個要求：
?。?） 溫度極限的溫差盡可能大：高低溫之間的溫差≥100℃，而不管產(chǎn)品預(yù)定的使用極限，只要產(chǎn)品不引起不必要的危險，且不使無缺陷的產(chǎn)品破壞。
?。?） 溫度極限之間的溫度速率必須盡可能快，通常≥5℃/min，以產(chǎn)生*應(yīng)力水平，且多次循環(huán)，而不危害無缺陷的產(chǎn)品。
（3） 試品上的風(fēng)速≥3m/s，以使試品表面溫度盡量接近箱溫。
能滿足以上要求的試驗(yàn)設(shè)備才能作為ESS溫度循環(huán)試驗(yàn)設(shè)備，顯然，一般作環(huán)境試驗(yàn)的高低溫試驗(yàn)箱都不能滿足，東莞市宏展環(huán)境科技有限公司生產(chǎn)有滿足ESS溫度循環(huán)試驗(yàn)的設(shè)備，可在＋100℃至－55℃之間進(jìn)行交變， 其溫度變化速率可達(dá)5℃ /min，8℃/min,10℃/min。
用隨機(jī)振動作ESS試驗(yàn)需時較短，對暴露產(chǎn)品的機(jī)械缺陷特別有效，如脫焊、虛焊等，隨機(jī)振動費(fèi)用太貴，僅管如此，仍被認(rèn)為比其它振動型式好，并經(jīng)常采用，如果費(fèi)用允許，可與溫度循環(huán)組成綜合試驗(yàn)進(jìn)行篩選。