一、概述

    為評價元器件、設備、系統(tǒng)在實際的運輸、存儲、使用環(huán)境下的性能，將電子電工產(chǎn)品（包括材料、元器件等）暴露在特定環(huán)境中進行試驗，這樣的一種評估產(chǎn)品的可靠性和質(zhì)量的試驗稱為 環(huán)境試驗。
    通過試驗發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的缺陷從而可以提供產(chǎn)品質(zhì)量方面的信息，是質(zhì)量保證的重要手段。環(huán)境試驗作為評價材料和產(chǎn)品在自然環(huán)境條件下的環(huán)境適應性和可靠性的一種重要手段，對提高產(chǎn)品質(zhì)量、開發(fā)新材料、研制新產(chǎn)品、掌握產(chǎn)品存儲使用壽命起到關(guān)鍵性的作用，在新科技開發(fā)領(lǐng)域具有重要的價值。
    環(huán)境試驗可分為自然環(huán)境試驗及人工模擬試驗。其中，自然環(huán)境試驗又可分為天然暴露試驗和現(xiàn)場天然暴露試驗是試驗。運行將產(chǎn)品或材料在自然氣候條件下暴露，考核其環(huán)境適應性，試驗期間試驗樣品一般不工作，試驗的時間很長，評估其結(jié)果往往需要很多年后，天然暴露試驗準確、嚴格、真實，其結(jié)論比較權(quán)威，多為國家或大的工業(yè)集團所采用。現(xiàn)場運行試驗多由于試驗設備受到各種限制，無法在實驗室中進行環(huán)境試驗，即使能夠試驗，實驗室試驗也不可能完全真實地模擬現(xiàn)場的使用環(huán)境，為了進行真實的考核，需要進行現(xiàn)場環(huán)境試驗，以補充試驗室的不足，充分驗證設備在現(xiàn)場使用環(huán)境中的可靠性與環(huán)境適應性。人工模擬試驗即實驗室環(huán)境試驗，通常在模擬環(huán)境條件的實驗室中進行，試驗樣品在人工模擬創(chuàng)造的某種氣候環(huán)境或機械環(huán)境中試驗。人工模擬試驗不僅具有與天然暴露試驗相似的優(yōu)點，而且能加速試驗過程，大大縮短試驗時間，其環(huán)境應力、負載條件的施加都可以控制在容差范圍內(nèi)，保證全部試驗在受控條件下進行，故重現(xiàn)性良好，具有強可比性。其缺點是受到設備的限制，一般是試驗一些體積較小、質(zhì)量較小的產(chǎn)品，且有時對真實的綜合環(huán)境的模擬性比較差。

    二、天然暴露試驗

    天然暴露試驗是將樣品（產(chǎn)品或材料）在自然環(huán)境條件下進行暴露和測試。這種試驗的周期長，通常要在兩年以上。
    天然暴露試驗可分為無氣候防護試驗和有氣候防護試驗兩種。無氣候防護是指樣品在室外暴露，直接受氣候影響。有氣候防護是指在一定防護條件下的試驗暴露，又可分為完全氣候防護和部分氣候防護。完全氣候防護是指在空調(diào)和半空調(diào)室內(nèi)暴露，能保護樣品免受氣候直接影響。部分氣候防護是指在棚下、掩蔽所內(nèi)暴露，僅能部分保護產(chǎn)品免受氣候直接影響。
    天然暴露試驗可在靜止狀態(tài)下進行，也可以在定期運行或滿負荷狀態(tài)下進行，視試驗的要求而定。通過天然暴露試驗，可以獲得產(chǎn)品在自然環(huán)境條件下電參數(shù)的變化規(guī)律、失效情況、失效水平和失效原因，還可以了解產(chǎn)品制造過程中材料、工藝、涂覆層等性能的穩(wěn)定性和防護能力。
    天然暴露試驗可以為研究人工模擬試驗方法及其轉(zhuǎn)換關(guān)系提供數(shù)據(jù)資料，還可以用來驗證和比較加速試驗的有效性。
    天然暴露試驗也存在許多不足之處，例如，試驗條件不能控制，每年同一季節(jié)的氣候及其他因素總有不同程度的變化，因而在一定程度上影響了試驗的再現(xiàn)性。其次是試驗周期長，有時跟不上產(chǎn)品的發(fā)展。

    三、人工模擬試驗

    天然暴露試驗是將樣品長期暴露在自然環(huán)境條件下進行測試?，F(xiàn)場運行試驗是將樣品裝置在各種典型的使用現(xiàn)場并使它處于正常運行狀態(tài)進行測試。這兩種試驗都能直接反映產(chǎn)品實際使用中的性能和可靠性，也是驗證人工模擬試驗準確性的基礎(chǔ)。但是試驗周期都較長，花費人力物力大，并且前者試驗條件不能控制，影響試驗的再現(xiàn)性，且有時跟不上產(chǎn)品的發(fā)展；后者數(shù)據(jù)反饋慢。因此，為了在較短時間內(nèi)能鑒定產(chǎn)品對環(huán)境的適應能力，在科研和生產(chǎn)工作中多采用人工模擬環(huán)境試驗，即在實驗室的試驗設備（箱或室）內(nèi)模擬一個或多個環(huán)境因素的作用，并予以適當?shù)膹娀Ｈ斯つM試驗的試驗條件的確定，要求既能模擬環(huán)境中主要因素影響的真實性，又能在時間上起一定的加速作用，但是加速的程度不應改變產(chǎn)品實際損壞機理的規(guī)律。為此，人工模擬試驗的試驗條件和方法必須與產(chǎn)品環(huán)境條件的等級、數(shù)值有機地聯(lián)系起來。
    電子電工產(chǎn)品在運輸、存儲、使用過程中所經(jīng)受的環(huán)境條件是多種多樣、錯綜復雜的。影響產(chǎn)品的環(huán)境因素可分為如下幾種：
    （1）氣候條件：高低溫、濕度、氣壓、風、雨、冰霜等。
    （2）機械條件：沖擊、振動、搖擺、恒定加速度等。
    （3）生物條件：霉菌、有害動物、海洋生物等。
    （4）輻射條件：太陽輻射、電磁輻射、核輻射等。
    （5）化學活性物質(zhì)：硫化氫、二氧化硫、鹽霧等。
    （6）機械活性物質(zhì)：沙粒、塵等。
    人工模擬試驗就是將上述環(huán)境因素在實驗室內(nèi)重現(xiàn)出來。然而，這不是一件簡單的事情，特別是上述這些因素對產(chǎn)品的作用往往不是單一的，而經(jīng)常是多種環(huán)境因素同時作用在產(chǎn)品上。例如，在濕熱帶地區(qū)，高溫、高濕、霉菌是同時并存而起作用的。又如，機載電子設備在高空受到低溫、低壓、振動的綜合作用。
    通過不斷的實踐，總結(jié)出了如下兩種人工模擬方法：
    （1）重現(xiàn)現(xiàn)場的環(huán)境條件；
    （2）重現(xiàn)現(xiàn)場環(huán)境的影響。
    前者指實驗室的環(huán)境條件及其變化和現(xiàn)場的一樣，后者是指實驗室人工模擬試驗的結(jié)果與現(xiàn)場環(huán)境條件對產(chǎn)品影響的結(jié)果等效。由于重現(xiàn)環(huán)境條件在技術(shù)、經(jīng)費、時間上往往存在一些問題，有時甚至無這種必要。因此，當前大多數(shù)人工模擬試驗都采用重現(xiàn)現(xiàn)場環(huán)境的影響，根據(jù)影響來制定試驗方法。
    目前按上述方法制訂的人工模擬試驗方法有如下幾種。
    1）單因素試驗
    單因素試驗是指一次試驗中只有一個環(huán)境因素作用在樣品上。這種試驗易于模擬，試驗設備簡單，試驗費用低，應用廣泛。目前有 高溫試驗、低溫試驗、溫度變化試驗、濕熱試驗、低氣壓試驗、太陽輻射試驗、鹽霧試驗、霉菌試驗、二氧化硫試驗、硫化氫試驗、浸水試驗、淋雨試驗、砂塵試驗、沖擊試驗、碰撞試驗、傾跌與翻倒試驗、跌落試驗、彈跳試驗、正弦振動試驗、隨機振動試驗、地震試驗、聲振試驗、搖擺試驗、恒定加速度試驗和運輸試驗等。
    2）綜合試驗
    綜合試驗是指兩個或兩個以上的環(huán)境因素同時作用在樣品上。這種試驗比較復雜，試驗費用高，但模擬真實，不少在單因素條件作用下不易暴露的缺陷，在綜合試驗中便暴露出來。這種試驗目前有高低溫/低氣壓試驗、低溫/振動試驗、高溫/振動試驗和振動/溫度循環(huán)/潮濕試驗等。
    3）組合試驗
    組合試驗是指兩個或兩個以上的環(huán)境因素按一定的規(guī)律組合后依次作用在樣品上。這種試驗要明確規(guī)定兩個相鄰環(huán)境因素之間的間隔時間，因為它對試驗結(jié)果有顯著的影響。目前，這種試驗有溫度-濕度-高度試驗等。
    人工模擬試驗與天然暴露試驗相比，可以加速和強化試驗，因此節(jié)省時間，不受季節(jié)的影響，隨時都可以進行，試驗參數(shù)易控制，再現(xiàn)性好。不足之處是當條件和試驗程序選擇不當時，會使試驗失真，以致得出錯誤的結(jié)論。所以，人工模擬試驗的有效性取決于選擇的試驗條件和方法、試驗技術(shù)、試驗結(jié)果的分析。

    四、現(xiàn)場運行試驗

    現(xiàn)場運行試驗是將產(chǎn)品放在實際使用條件下進行考核。產(chǎn)品在現(xiàn)場運行期間，受到各種環(huán)境因素的綜合作用，因此，比單一或組合試驗更能暴露產(chǎn)品存在的問題。現(xiàn)場運行試驗的結(jié)果是真實的，也是有說服力的?，F(xiàn)場運行試驗可以驗證人工模擬試驗，許多產(chǎn)品在人工模擬試驗中沒有暴露出來的缺陷，往往會在現(xiàn)場運行試驗中暴露出來。但現(xiàn)場運行試驗存在周期長、數(shù)據(jù)反饋慢等不足，所以，通常是可靠性要求高的產(chǎn)品才進行現(xiàn)場運行試驗。

來源：可靠性雜壇