聚焦瑞凱,傳遞環(huán)境檢測行業(yè)新動態(tài)

關(guān)于改進(jìn)電子產(chǎn)品高低溫濕熱試驗設(shè)備的研究

作者: salmon范 編輯: 瑞凱儀器 來源: shengyiguangdian.cn 發(fā)布日期: 2020.04.22

    隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,電子技術(shù)及電子信息技術(shù)在各個領(lǐng)域越來越多地得到應(yīng)用。大量的電子產(chǎn)品,電子信息產(chǎn)品投放市場,質(zhì)量如何?在使用、貯存、運(yùn)輸過程中能否經(jīng)得住各種環(huán)境的考驗,它們的使用壽命多長,也越來越引起各個領(lǐng)域乃至全社會的關(guān)注。為此,國家、地方及相關(guān)產(chǎn)業(yè)部門都對這些產(chǎn)品引進(jìn)或制定了一系列標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范。國家和地方相關(guān)檢驗機(jī)構(gòu)及生產(chǎn)廠檢部門依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對這些產(chǎn)品的技術(shù)性能進(jìn)行檢測,并按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范進(jìn)行氣候(高溫、低溫、濕熱、溫度變化、低氣壓甚至鹽霧、霉菌、淋雨、砂塵、光輻射),機(jī)械(振動、沖擊、碰撞、離心、跌落、運(yùn)輸),壽命甚至物理和化學(xué)方面的試驗和檢測,看其經(jīng)過試驗的產(chǎn)品性能是否符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范的規(guī)定。并判定合格與否,進(jìn)行相關(guān)試驗的設(shè)備和相關(guān)性能檢測的儀器性能如何,是否適用,可靠程度多高,卻是相關(guān)檢驗機(jī)構(gòu)和相關(guān)檢驗人員所十分關(guān)心的問題。

關(guān)于改進(jìn)電子產(chǎn)品高低溫濕熱試驗設(shè)備的研究

    本文對上述試驗中,濕熱試驗的目的、機(jī)理、產(chǎn)生濕熱條件的方法做了簡略的闡述。同時對80年代和90年代進(jìn)口的試驗設(shè)備的部分性能、優(yōu)點和進(jìn)行高低溫濕熱試驗所存在的問題做了簡要的說明。并對這兩臺設(shè)備提出了改進(jìn)的意見和應(yīng)該采取的措施。
    高低溫濕熱試驗的目的是確定濕熱環(huán)境下產(chǎn)品的適應(yīng)能力。高低溫濕熱試驗又分為恒定濕熱和交變溫?zé)醿煞N。恒定濕熱試驗是指溫濕度在整個試驗期間不變。交變濕熱試驗是指溫濕度在一個周期中交替地作高溫高濕和低溫高濕的變化。它除了和恒定濕熱試驗一樣受到吸附、吸收和擴(kuò)散作用外,還有呼吸作用和升溫階段的凝露。
    濕熱條件的產(chǎn)生方法也有多種,如甘油或化學(xué)溶液法、水揮發(fā)加濕法、氣泡加濕法、蒸汽加濕法、噴霧加濕法等等。我們用于濕熱試驗的設(shè)備采取的加濕方法主要有三種。種是水揮發(fā)加濕,RK-TD型高低溫試驗箱和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型溫濕度箱等。R-PTH和RK-TH是恒溫濕箱,目前能夠進(jìn)行交變濕熱試驗的有RK-TD和R-TD等設(shè)備。
    RK-TD高低溫試驗箱可進(jìn)行常溫到150℃的高溫試驗,和0℃到- 40℃的低溫試驗。微處理機(jī)能設(shè)定8步程序,如果對升降溫速率不作嚴(yán)格要求,可進(jìn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的交變濕熱試驗,和溫度漸變的溫度變化試驗。由于微處理機(jī)對溫濕度以及時間的設(shè)置值精度很高,所以是進(jìn)行溫度突變高溫、低溫,以及恒定濕熱試驗比較理想的設(shè)備,但對濕度漸變的高溫、低溫、以及交變濕熱試驗則不然。因為該設(shè)備微處理機(jī)所能設(shè)定的步數(shù)不夠多,每進(jìn)行一步程序,加熱或制冷幾乎都是全功率的,不能嚴(yán)格保證其升溫降溫速率符合要求。
    由于設(shè)備全功率加熱,其升溫速度高達(dá)6~ 8℃/分,實際上升曲線已不是緩慢上升,而是帶有幾個臺階,某些地方已經(jīng)超出了標(biāo)準(zhǔn)所允許的范園。從高溫高濕到低溫高濕是靠1.5KW壓縮機(jī)制冷實現(xiàn)的,降溫速率比標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的快得多。盡管也可以設(shè)置三步程序,但也會形成三個臺階。與升溫階段不同的是,降溫階段相對濕度只有短暫降低(幾分鐘,仍大于80%的規(guī)定),而后就很快就達(dá)到所設(shè)定的范圍(即大于等于95%)。但是升溫階段卻不同,溫度上升必然帶來相對濕度下降,雖然加濕加熱器按微處理機(jī)的指令不斷加熱,加大水蒸汽的揮發(fā),但相對濕度的增長就沒有溫度的增長那么快。至少在每個程序段的溫度上升階段相對濕度要低于95%這個規(guī)定值。只有每段程序的恒溫階段相對濕度才能達(dá)到微處理機(jī)上設(shè)定的指令值。另外,箱內(nèi)溫度上升過快,樣品表面的水份又開始揮發(fā),這就可能產(chǎn)生多次凝露又多次揮發(fā)的現(xiàn)象。這種效果與溫度緩慢.上升所產(chǎn)生的效果很難說沒有區(qū)別。因此改變這種臺階式升溫現(xiàn)象是完全必要的。為此當(dāng)然可以更換微處理機(jī),換上程序步數(shù)更多的微處理機(jī),設(shè)定更多的步數(shù),每.步程序之間的溫差和時間差盡可能小。
在不更換微處理機(jī)的條件下,我們認(rèn)為可采取下列措施解決這個問題。
    (1)選擇導(dǎo)熱系數(shù)小的材料附在箱內(nèi)散熱面上,使箱內(nèi)溫度在每步程序的未端達(dá)到指令值。不過選擇非常理想的材料也不很容易,況且材料的導(dǎo)熱系數(shù)也會隨著溫度和濕度的增高而變大。也可以在箱內(nèi)散熱面上通一定流量的冷卻水來降低其散熱量。不過準(zhǔn)確控制冷卻水流量也不太容易,加熱器在整個升溫階段全功率加熱,也造成了能源的浪費和加熱器本身的損耗。
    (2)設(shè)計一種間斷性通電電路接在加熱電路中,使其在升溫階段加熱器間斷性工作,保證箱內(nèi)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)降低加熱器的功率。散熱面的散熱量Q= K.S. △T(K為導(dǎo)熱系數(shù), S為散熱面積,△T為散熱面溫升)。箱內(nèi)升溫速度與箱內(nèi)散熱面的散熱量成正比,散熱量又和散熱面的溫升成正比,溫升又和加熱器的功率成正比。只要降低了加熱器的功率就能降低散熱面的散熱量,降低了散熱面的散熱量就能降低箱內(nèi)的升溫速度??梢酝ㄟ^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(zhuǎn)換開關(guān)予以傍路,需要進(jìn)行突變的高溫試驗或較高溫度的高溫試驗時再轉(zhuǎn)接到原來的加熱器上。
    (4)用可控硅電路控制加熱器功率。調(diào)節(jié)可控硅導(dǎo)通角降低加熱器功率,一直到溫度上升速度合適為止。可利用波段開關(guān)或琴鍵開關(guān)固定幾個不同功率的導(dǎo)通角以滿足其它試驗對升溫速率的要求。
    以上5條措施中,第2.第3、第4條比較實際一些。如果采用第3條能解決問題是理想的。將原來的加熱器進(jìn)行分離,分離出一個功率合適的加熱器,而從第2條或第4條中選擇一條加以配合,解決溫升速率問題是可能的。
    RK-TD的微處理機(jī)能設(shè)置50個程序段,一個簡單循環(huán)或兩種循環(huán)組合的復(fù)雜循環(huán)方式,可一次設(shè)定9 800次循環(huán)。溫度范圍從-70℃至180℃,相對濕度范圍是10% ~98%。箱內(nèi)升溫速率通過微處理器可以精確地加以控制。能進(jìn)行溫度突變和溫度漸變的高、低溫試驗,恒定濕熱試驗,交變濕熱試驗和溫度漸變的溫度變化試驗。當(dāng)樣晶需要通電時,特別是需要定時間斷性通電時,通過微處理器的程序設(shè)計都能有效地加以控制。
    用RK-TD進(jìn)行交變濕熱試驗是比較理想的,它恰恰彌補(bǔ)了R-TD程序設(shè)計的不足。但是這臺設(shè)備也存在一些不足。,這臺設(shè)備耗電量較大,總功率高達(dá)17KW,第二,要保證升降溫階段溫度變化速率的穩(wěn)定,保證恒溫階段溫度的穩(wěn)定,保證各個階段的相對濕度的穩(wěn)定,除加熱器頻繁工作以外,兩臺壓縮機(jī)也在頻繁的啟動,包括保證箱內(nèi)溫度和相對濕度均勻的兩臺風(fēng)扇和冷凝器的風(fēng)扇的啟動,加起來的噪聲是相當(dāng)大的??筛哌_(dá)72分貝。第三,由.于加濕方式是蒸汽加濕,相對濕度波動較大,有時甚至高達(dá)士5%,同時箱內(nèi)蒸汽管出口蒸汽的溫度很高,造成溫度上沖,致使制冷系統(tǒng)頻繁啟動,反過來又影響相對濕度的提高。以上因素造成它的溫度的波動比R-TD大的多。第四,蒸汽發(fā)生器安裝在壓縮機(jī)和冷凝器附近,它所產(chǎn)生的熱量直接影響制冷系統(tǒng)制冷效率。在室內(nèi)溫度較高,尤其在夏季,這種影響更為明顯。因此在環(huán)境溫度較高的情況下,溫濕度控制精度難以保證,常常出現(xiàn)降溫和加濕比較困難的現(xiàn)象。第五,RK-TD微處理機(jī)每段時間只能設(shè)18小時,要進(jìn)行1000小時濕熱試驗或1000小時高溫試驗,只少要設(shè)定56段程序。這在鍵盤上操作要花很長時間。當(dāng)然可以設(shè)兩段程序,并在鍵盤上輸人28個循環(huán)周期來解決這個問題,但都不如R-TD只輸入一個溫濕度值那么簡便。況且用這臺設(shè)備進(jìn)行這類試驗也是相當(dāng)不經(jīng)濟(jì)的。因此,對這臺設(shè)備進(jìn)行一些改進(jìn)也是必要的。
    ,降低它的加熱功率。該設(shè)備的加熱功率是根據(jù)它的溫度180℃設(shè)計的,這個溫度在一般試驗中很少遇到,既使偶爾有那么一-兩項高溫度的試驗,也完全可以改用其它設(shè)備。降低它的功率,減少由于濕度上升所造成的壓縮機(jī)頻繁啟動,對提高設(shè)備的控制精度,降低能耗,以及減少制冷系統(tǒng)的故障都大有好處。摘除一部分加熱器,或者利用轉(zhuǎn)換開頭分離一部分加熱器就能達(dá)到這個目的。
    第二,將蒸汽加濕方式改為水揮發(fā)加濕方式。在箱內(nèi)后側(cè)安裝一個加濕水槽,在槽內(nèi)安裝一個加熱器,依靠這個加熱器將槽內(nèi)的蒸餾水蒸發(fā)來改變濕度,其穩(wěn)定度要比蒸汽加濕方法高得多。另外拆除了原來的蒸汽發(fā)生器對提高制冷系統(tǒng)的制冷效率也是大有好處的。
    第三,增設(shè)一個小功率制冷系統(tǒng),使其能滿足一般高溫和濕熱試驗降溫和減濕需要,將會改善設(shè)備的控制精度,降低能耗,降低噪聲。
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