广电计量检测环境试验业务培训

1环境试验业务培训主讲：刘小林TEL：州广电计量检测股份有限公司（工 信 部 602计量检测所）2主要内容 1、 环境试验的概念 2、主要试验类型 3、环境试验的分类 4、主要测试标准 5、 环境因素对产品的影响 6、 典型产品失效分析 7、环境试验术语 8、 主要试验项目 9、 我们的试验能力 10、 如何给客户报价3环境的概念 环境 是指在任何时间和地点所存在或遇到的自然的和诱发的条件的总和。45环境试验的概念 环境试验 -是将产品暴露在自然的或人工的环境条件下经受其作用，以评价产品在实际使用、运输和储存的环境条件下的性能，并分析研究环境因素的影响程度及其作用机理。 环境试验 -是环境技术的一个重要的组成部分，它是考核各种环境条件下对产品的作用和影响。 产品环境试验 -是发现产品耐环境设计的缺陷的手段 , 以便及时改正设计 , 提高产品承受其寿命周期中可能遇到的贮存、运输和使用过程中各种环境应力的耐受能力。 产品环境试验也是验证产品的环境适应性是否满足预定 (如合同规定的 )要求的最有效的手段。 6主要试验类型 自然暴露试验 将试验样品放到某些典型的自然环境条件下，一般分露天、棚下和室内三种状态进行暴露。 现场试验 (外场试验 ) 将试验样品放置在各种典型的使用现场，进行正常使用定期测试。 人工模拟试验 (试验室试验 ) 是人们在科研和生产中广泛采用的一种试验方式。即在试验室里利用试验设备创造出一个单环境因素或多个环境因素综合作用于产品上，以此考核产品在使用、运输和贮存中主要环境因素作用下的适应性能。7主要测试项目 人工环境试验可以分为三种 : 模拟单一环境因素对试验样品影响的单项试验例如：高温、低温、振动、碰撞 模拟两个或两个以上的环境因素同时作用于试验样品的综合试验 两个或两个以上的环境因素依次或交替作用于试验样品的组合试验8环境试验的分类 气候环境试验包括 : 温度、湿度、酸碱、盐雾、雨淋、砂尘、光照等； 生物环境试验包括 : 霉菌、海洋生物等； 电环境试验包括 :电磁干扰、雷电、耐压等。9环境试验的分类 力学环境试验，常见的有以下几种： 正弦振动试验； 随机振动试验； 冲击试验； 碰撞试验； 离心恒加速度试验； 摇摆试验； 倾跌与翻倒试验； 弹跳试验； 撞击试验； 自由跌落试验等。10环境试验的分类对于包装产品（运输包装件）的力学环境试验，除上述部份的试验项目外，还有下列试验项目： 运输包装件六角滚筒试验； 垂直冲击跌落试验； 水平冲击试验； 堆码试验； 压力试验； 材料动态特性试验等。11环境试验的分类 与力学环境因素组合在一起的多因素综合试验有：1、温度、振动综合试验；（两综合）2、温度、湿度、振动综合试验；（三综合）3、温度、湿度、低气压、振动综合试验等。 （四综合）12主要测试标准序号 国外标准 对应的国内标准应用范围1 IEC 60068-2 GB/T 2423 电工电子产品环境试验 2 MIL-STD-810 GJB 150 军用产品环境试验 3 MIL-STD-202 GJB 360 电子电气元件试验方法 4 MIL-STD-883 GJB 548 微电子器件试验方法 5 MIL-STD-750 GJB 128 半导体元件试验方法 13环境因素对产品的影响 高温 温度升高 , 材料分子运动速度加剧 , 分子动能的增加将导致物体的膨胀、相态转换和物理化学特性的变化 , 从而引发： a) 绝热物质失效 材料热老化 (导热率增大 )； b) 变形、卡死、爆裂 (结构损坏 ) 高温下气态、液态、固态物体的膨胀或尺寸的增加； c) 电气性能变化、电接触不良、介质击穿 电阻率、电导率增大 , 表面高温氧化 , 材料间相互扩散加剧 d) 润滑性能下降 (磨损 )或丧失 (结构损坏 ) 化学反应引起润滑剂变质 , 粘度随温度升高而降低； e) 物质相态变化 高温下物质软化、熔化、蒸发、升华； f) 更高的温度 , 如达到居里点固体会失去磁性 , 物体在强电介质中会失去极性 , 达到超导电性临界温度时 , 物体出现超导电性能 g) 有机材料退色、裂解或龟裂； h) 密封壳体 (炮弹、炸弹等 )内物质因热胀产生高压； I) 合成材料在高温下放气 , 丧失真空度。 14环境因素对产品的影响 低温 与高温相反 , 温度降低 , 材料分子运动速度减小 , 导至物体的收缩 , 流动性变差 , 甚至凝结变硬 , 金属材料会出现 “冷脆 ”, 液态物质出现 “冷凝 ”、 “固化 ”。外在性能表现为： a)、 润滑性能降低或丧失 润滑剂粘度增大甚至 “固化 ”； b)、材料耐冲击能力降低 , 韧性变坏 “ 冷脆 ”或 “粉化 ”； c)、 “缩差 ”产生结构应力 , 导至结构损坏或 “咬死 ” 物体的 “冷缩 ” ； d)、电子元器件 (电阻值、电容值等 )性能改变； e)、水的冷凝和结冰会导至电气特性和机械特性变坏； f)、燃烧效率降低； g)、变压器及机电部件性能改变； h)、 减振器刚性增加 , 冲击强度改变 ; i)、对于受约束的光学器件产生静疲劳。 15环境因素对产品的影响 温度冲击 当环境温度突然发生温差较大的变化时，对于任何一台由多个零部件、元器件及各种材料和结构组成的产品，各部份的热容量不同 , 其吸热、导热、散热能力也存在差异，故各个零部件之间 , 同一零部件的各部份之间对外部环境温度变化的跟随性差别较大 , 彼此间会产生较大的温度梯度 , 因热胀、冷缩而形成大的温度内应力 , 从而引发 : a)结构件变形破裂 , 粘合件剥离 ; b)活动部件卡死或间隙变大 , 紧固件松动 ; c)密封件裂缝 , 产生漏损或丧失真空 ; d)焊缝裂开 , 焊点脱落 ; e)继电器、电位计、按键等接触不良 ; f)电子元器件老化加剧 , 性能变劣 ; g)表面涂层龟裂 , 绝缘材料保护失效 。 16环境因素对产品的影响 湿度 湿度会影响产品外在的物理特性和化学性能 , 湿度和温度总是同时存在的相互耦合的环境因素。湿热的共同作用会引发 : a)、 加速金属表面的氧化和电蚀作用 ; b)、 加速表面有机涂层电化学反应 , 破坏表面涂层的保护作用 ; c)、由于材料的吸附作用导至材料膨胀 , 从而引发结构的损伤 ; d)、 由于吸湿、吸附等物理现象的影响 , 会引起电气绝缘性能降 )低 ; e)、由于凝露和游离的水汽 , 会导至电气短路 , 热传递特性变差 , 光学器件成像与传输质量变坏。 17环境因素对产品的影响 振动 振动会导致产品内部的零、部件及结构件等有质量的物体相对于其平衡位置产生动态位移 , 这种动态位移及其相应的速度、加速度会引起或促进结构的疲劳和内部的零、部件的相互碰撞、机械性磨损和功能的丧失 , 其外在表现为 : a）、导线磨损 ; b）、 紧固件、接插件松动 ; c）、电刷、继电器等触点有时通、有时断 ; d）、焊缝产生裂纹 , 引发密封失效、漏气、渗液 ; e）、焊 点脱落 , 引发电路断开或短接 ; f）、 机械结构产生裂纹或断裂 ; g）、电子元器件失效 , 电噪声增强 ; h）、摩擦副的摩擦力增大 , 甚至卡死 ; i）、光学系统成像模糊 , 导致光学系统失调 ; j）、可能引发机械结构的共振 , 招致结构的损坏。 18环境因素对产品的影响 低气压 随着离开地面高度的增加 , 大气压力随高度增加按指数关系降低 , 空气稀薄 会导致： a) 空气绝缘能力随气压减小而降低 ； b) 气压降低燃烧效率降低 ； c) 密封性容器变形、破损或破裂 , 导致密封失效 ； d) 密封处气体或液体的渗漏； f) 低密度材料物理 /化学特性变异； g) 对流传热效率大大降低 , 导致发热产品周围形成 “热岛 ”； f) 流体型润滑剂蒸发加快 , 摩擦磨损加快； g) 容易产生电晕放电和电孤放电； 19环境因素对产品的影响 盐雾 产品暴露于盐雾环境中的影响分为腐蚀影响、电气影响、物理影响： a）、电化学腐蚀 , 并加速其它应力引发的腐蚀； b）、 盐在水中电离后形成的酸 /碱溶液的腐蚀 。 c）、盐雾在电子产品表面及隙缝处的沉降和积聚 , 会导致电气性能的降低； d）、 盐雾的沉降和积聚会产生新的导电层 , 引发短路 ； e）、 电绝缘材料腐蚀 。 f）、盐雾的沉降和积聚会导致机械部件和组件运动部分的阻塞和粘结； g）、电解作用导致防护漆层的起泡或剥落。 20环境因素对产品的影响环境条件 主要产生的影向 故障出现的问题高温 老化、气化、龟裂、软化、溶融、膨胀蒸发 绝缘不良、机械的故障、机械的应力增加低温 脆化、结冰、收缩凝固，机械强度降低 绝缘不良、龟裂、机械故障、密封故障高相对湿度 腐蚀、电解、绝缘效果变差 绝缘不良低相对湿度 脱水、脆化、缩小机械强度降低 龟裂、机械故障低气压 膨胀、空气的电绝缘劣化、产生电晕及臭氧、冷却效果低 机械故障、密封故障、过热腐蚀空气 腐蚀、电解、表面劣化、导电性增加、接触电阻增加 磨损增加，电气故障、机械故障温度快速变化 温度冲击，局部过热 龟裂变形、机械故障振动或冲击 机械的应力，疲劳共振 机械故障，活动部件磨损增加，构造破损 21典型产品失效分析 电子设备： a) 谐振 机电耦合、结构共振引发结构性损坏； b) 振动 引起的相对位移会使相邻物件产生相互摩擦 , 如导线的相互摩擦使绝缘层破坏； c) 振动 使一些元器件的管脚产生疲劳断裂 , 引线脱落； d) 振动 的交变应力会使多层电路版彼此剥离、脱开； e) 温度 引发的温差效应使元器件内部结构损坏、丧失密封； f) 温度变化 会加速元器件内部杂质及污染的效应； g) 高温 使发热元器件散热不良 , 导致电子元器件烧毁； h) 湿气 引发电子产品性能参数变化 , 绝缘失效等； i) 低气压 引发绝缘被击穿； j) 低气压 使散热不良 , 在元器件周围产生 “热聚 ”现象 , 局部温度过高； k) 盐雾和腐蚀性气体 导致电子元器件及连接件、导线的腐蚀； l) 砂尘 引发电路磨蚀或短路； m) 离心加速度 会引发大的作用力 , 引发大的变形； 22典型产品失效分析 电器 (继电器、接触器等 ) a) 振动 使触点机构接触不良、变形或损坏 , 引线断开或连接处松动； b) 温度 应力引起结构件变形、运动阻滞、卡死； c) 湿热 会造成励磁线圈击穿、短路或断路； d) 湿气和腐蚀性气体 共同作用 , 会使银触点硫化、氧化 , 在表面生成导电不良的隔膜； e) 低气压 下引起电孤放电 , 会导致触点粘连或烧坏； f) 盐雾 会腐蚀触点 , 或在触点处形成隔膜； g) 离心加速度 过大 , 会拉开触点的接触 , 似接非接 , 会烧坏触点； h) 砂尘 会在触点间形成隔膜，会加速运动副的磨损； 23环境试验术语 一项完整的环境试验操作顺序，通常包括：a.预处理（必要时）；b.初始检测（必要时）；c.条件试验；d.恢复；e.最后检测。注：在条件试验和（或）恢复期间可能要求中间检测。 24环境试验术语 1、预处理为消除或部分抵消试验样品以前经历的各种效应，在条件试验前对试验样品所做的处理。 2、初始检测在预处理之后，条件试验之前对试验样品的电性能、机械性能和外观进行的检查和测量。 3、条件试验把试验样品暴露到试验环境中，以确定这种环境条件对试验样品的影响。 4、恢复在条件试验之后，最后检测之前为使试验样品的性能稳定所做的处理。 5、最后检测在恢复之后对试验样品的电气性能、机械性能和外观所进行的检测和测量。 25环境试验术语 7、试验样品要进行环境试验的指定产品的样本，包括使该产品功能完整的任何辅助部件和系统，如致冷、加热和机械减震器（隔震器）等。 8、相关规范产品或材料要满足的一组技术要求及用来判定这些要求是否被满足的检测的方法。 9、严酷等级试验样品进行条件试验所用的一组参数值。 10、综合试验 两种或多种试验环境同时作用于试验样品的试验。 11、组合试验把试验样品依次连续暴露到两种或多种试验环境中的试验。 注： 各次暴露之间的时间时隔可能对试验样品有显著影响，应准确地予以规定。 各次暴露之间一般不进行预处理、恢复和稳定。 检测工作通常在第一次暴露前和最后暴露结束后进行。 26环境试验术语 12、试验顺序试验样品被依次暴露到两种或两种以上试验环境中的顺序。 注： 各次暴露之间的时间间隔通常对试验样品不产生明显影响。 各次暴露之间通常要进行预处理和恢复。 通常在每次暴露之前和之后进行检测，前一项暴露的最后检测就是下一项暴露的初始检测。 13、基准大气温度为 20 、气压为 101.3kPa的大气。 14、仲裁测量在推荐的周围大气条件范围内测量未能获得令人满意的结果且未知把大气条件的敏感参数调整到标准基准大气参数值的校正系数时，在精密控制的大气条件下所进行的重复测量 。 27型式试验 型式试验（ type test）即是为了验证产品能否满足技术规范的全部要求所进行的试验。它是新产品鉴定中必不可少的一个环节。只有通过型式试验，该产品才能正式投入生产，然而，对 产品认证 来说，一般不对再设计的新产品进行认证。为了达到认证目的而进行的型式试验，是对一个或多个具有代表性的样品利用试验手段进行合格性评定。型式试验的依据是产品标准。试验所需样品的数量由论证机构确定，试验样品从 制造厂 的最终产品中随机抽取。试验在被认可的 独立检验机构 进行，对个别特殊的检验项目，如果检验机构缺少所需的检验设备，可在独立检验机构或认证机构的监督下使用制造厂的检验设备进行。 2