關(guān)于改進(jìn)電子產(chǎn)品高低溫濕熱試驗(yàn)設(shè)備的研究
作者:
salmon范
編輯:
瑞凱儀器
來(lái)源:
m.hlgsj12.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(gè)領(lǐng)域越來(lái)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(chǎng),質(zhì)量如何?在使用、貯存、運(yùn)輸過(guò)程中能否經(jīng)得住各種環(huán)境的考驗(yàn),它們的使用壽命多長(zhǎng),也越來(lái)越引起各個(gè)領(lǐng)域乃至全社會(huì)的關(guān)注。為此,國(guó)家、地方及相關(guān)產(chǎn)業(yè)部門都對(duì)這些產(chǎn)品引進(jìn)或制定了一系列標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范。國(guó)家和地方相關(guān)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)及生產(chǎn)廠檢部門依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)這些產(chǎn)品的技術(shù)性能進(jìn)行檢測(cè),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(dòng)、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(yàn)和檢測(cè),看其經(jīng)過(guò)試驗(yàn)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(yàn)的設(shè)備和相關(guān)性能檢測(cè)的儀器性能如何,是否適用,可靠程度多高,卻是相關(guān)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)和相關(guān)檢驗(yàn)人員所十分關(guān)心的問(wèn)題。
本文對(duì)上述試驗(yàn)中,濕熱試驗(yàn)的目的、機(jī)理、產(chǎn)生濕熱條件的方法做了簡(jiǎn)略的闡述。同時(shí)對(duì)80年代和90年代進(jìn)口的試驗(yàn)設(shè)備的部分性能、優(yōu)點(diǎn)和進(jìn)行高低溫濕熱試驗(yàn)所存在的問(wèn)題做了簡(jiǎn)要的說(shuō)明。并對(duì)這兩臺(tái)設(shè)備提出了改進(jìn)的意見(jiàn)和應(yīng)該采取的措施。
高低溫濕熱試驗(yàn)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(yàn)又分為恒定濕熱和交變溫?zé)醿煞N。恒定濕熱試驗(yàn)是指溫濕度在整個(gè)試驗(yàn)期間不變。交變濕熱試驗(yàn)是指溫濕度在一個(gè)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(yàn)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(yàn)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(yàn)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(yàn)的有RK-TD和R-TD等設(shè)備。
RK-TD高低溫試驗(yàn)箱可進(jìn)行常溫到150℃的高溫試驗(yàn),和0℃到-
40℃的低溫試驗(yàn)。微處理機(jī)能設(shè)定8步程序,如果對(duì)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(yàn),和溫度漸變的溫度變化試驗(yàn)。由于微處理機(jī)對(duì)溫濕度以及時(shí)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(yàn)比較理想的設(shè)備,但對(duì)濕度漸變的高溫、低溫、以及交變濕熱試驗(yàn)則不然。因?yàn)樵撛O(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(shí)際上升曲線已不是緩慢上升,而是帶有幾個(gè)臺(tái)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(shí)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(huì)形成三個(gè)臺(tái)階。與升溫階段不同的是,降溫階段相對(duì)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(lái)相對(duì)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(duì)濕度的增長(zhǎng)就沒(méi)有溫度的增長(zhǎng)那么快。至少在每個(gè)程序段的溫度上升階段相對(duì)濕度要低于95%這個(gè)規(guī)定值。只有每段程序的恒溫階段相對(duì)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(guò)快,樣品表面的水份又開(kāi)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(shuō)沒(méi)有區(qū)別。因此改變這種臺(tái)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(shí)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(gè)問(wèn)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(guò)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(huì)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(lái)降低其散熱量。不過(guò)準(zhǔn)確控制冷卻水流量也不太容易,加熱器在整個(gè)升溫階段全功率加熱,也造成了能源的浪費(fèi)和加熱器本身的損耗。
(2)設(shè)計(jì)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。可以通過(guò)計(jì)算或者通過(guò)實(shí)驗(yàn)選擇-個(gè)功率合適的加熱器。將這個(gè)加熱器安裝在原加熱器同一位置,將原加熱器用一個(gè)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)予以傍路,需要進(jìn)行突變的高溫試驗(yàn)或較高溫度的高溫試驗(yàn)時(shí)再轉(zhuǎn)接到原來(lái)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??衫貌ǘ伍_(kāi)關(guān)或琴鍵開(kāi)關(guān)固定幾個(gè)不同功率的導(dǎo)通角以滿足其它試驗(yàn)對(duì)升溫速率的要求。
以上5條措施中,第2.第3、第4條比較實(shí)際一些。如果采用第3條能解決問(wèn)題是理想的。將原來(lái)的加熱器進(jìn)行分離,分離出一個(gè)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(wèn)題是可能的。
RK-TD的微處理機(jī)能設(shè)置50個(gè)程序段,一個(gè)簡(jiǎn)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(duì)濕度范圍是10% ~98%。箱內(nèi)升溫速率通過(guò)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(yàn),恒定濕熱試驗(yàn),交變濕熱試驗(yàn)和溫度漸變的溫度變化試驗(yàn)。當(dāng)樣晶需要通電時(shí),特別是需要定時(shí)間斷性通電時(shí),通過(guò)微處理器的程序設(shè)計(jì)都能有效地加以控制。
用RK-TD進(jìn)行交變濕熱試驗(yàn)是比較理想的,它恰恰彌補(bǔ)了R-TD程序設(shè)計(jì)的不足。但是這臺(tái)設(shè)備也存在一些不足。,這臺(tái)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(gè)階段的相對(duì)濕度的穩(wěn)定,除加熱器頻繁工作以外,兩臺(tái)壓縮機(jī)也在頻繁的啟動(dòng),包括保證箱內(nèi)溫度和相對(duì)濕度均勻的兩臺(tái)風(fēng)扇和冷凝器的風(fēng)扇的啟動(dòng),加起來(lái)的噪聲是相當(dāng)大的。可高達(dá)72分貝。第三,由.于加濕方式是蒸汽加濕,相對(duì)濕度波動(dòng)較大,有時(shí)甚至高達(dá)士5%,同時(shí)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(dòng),反過(guò)來(lái)又影響相對(duì)濕度的提高。以上因素造成它的溫度的波動(dòng)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(shí)間只能設(shè)18小時(shí),要進(jìn)行1000小時(shí)濕熱試驗(yàn)或1000小時(shí)高溫試驗(yàn),只少要設(shè)定56段程序。這在鍵盤上操作要花很長(zhǎng)時(shí)間。當(dāng)然可以設(shè)兩段程序,并在鍵盤上輸人28個(gè)循環(huán)周期來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題,但都不如R-TD只輸入一個(gè)溫濕度值那么簡(jiǎn)便。況且用這臺(tái)設(shè)備進(jìn)行這類試驗(yàn)也是相當(dāng)不經(jīng)濟(jì)的。因此,對(duì)這臺(tái)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(jì)的,這個(gè)溫度在一般試驗(yàn)中很少遇到,既使偶爾有那么一-兩項(xiàng)高溫度的試驗(yàn),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(dòng),對(duì)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(kāi)頭分離一部分加熱器就能達(dá)到這個(gè)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(gè)加濕水槽,在槽內(nèi)安裝一個(gè)加熱器,依靠這個(gè)加熱器將槽內(nèi)的蒸餾水蒸發(fā)來(lái)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(lái)的蒸汽發(fā)生器對(duì)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(gè)小功率制冷系統(tǒng),使其能滿足一般高溫和濕熱試驗(yàn)降溫和減濕需要,將會(huì)改善設(shè)備的控制精度,降低能耗,降低噪聲。