所謂的環(huán)境是指設(shè)備或產(chǎn)品處于的存儲、運行的場景。這個場景分為兩個方面，一個方面為氣候環(huán)境，主要為“溫度、濕度、氣壓、鹽霧、霉菌、光、硫化、噪聲、風(fēng)壓、沙塵、雨淋”；一個方面為機械環(huán)境，主要為“沖擊、振動、跌落、傾斜、搖擺、顛振、爆炸沖擊、地震”等。氣候環(huán)境和機械環(huán)境對設(shè)備/產(chǎn)品的作用如圖1所示。
圖1 環(huán)境環(huán)境和機械環(huán)境對設(shè)備/產(chǎn)品作用的示意圖
1）溫度的典型場景：哈爾濱（-20℃）、海口（＋30℃）、冰柜（0℃）、烘房（＋60℃）；
2）濕度的典型場景：哈爾濱（30%）、湖北（50%）、云南熱帶叢林（80%）；
3）氣壓的典型場景：上海（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓85kPa～105kPa）、西藏等高原地區(qū)（低于大氣壓）、萬米高空（25kPa,模擬海拔10400m）[注：海拔越高、大氣壓越低]；
4）鹽霧的典型場景：鹽場海上或海邊運行的設(shè)備（有鹽霧產(chǎn)生）；
5）霉菌的典型場景：非金屬材料在陰暗的場景（航母的內(nèi)倉、配電房的鐵柜內(nèi)）放置一定的時間后，產(chǎn)生的一種菌類；
6）光的典型場景：塑料椅子在太陽光下暴曬一段時間后，塑料變形或變脆；
7）硫化的典型場景：塑料椅子在二氧化硫環(huán)境下下暴曬一段時間后，塑料變形或變脆；
8）噪聲的典型場景：航天飛機發(fā)射時產(chǎn)生的聲響對設(shè)備/產(chǎn)品產(chǎn)生的影響；
9）風(fēng)壓的典型場景：臺風(fēng)、飛行中的飛機、風(fēng)洞試驗；
10）沖擊的典型場景：一只小球掉落在玻璃杯子上、錘子打擊在電動機的外殼上、路過一個大坑時車輛的振動；
11）振動的典型場景：敲鑼時，鑼表面產(chǎn)生的振動；電動機運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的振動；
[注：電動機運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的振動相對電動機來說為“主動振動”，電動機對其他設(shè)備的影響相對于電動機來說為“被動振動”，在環(huán)境測試領(lǐng)域，我們研究的是“被動振動”]
12）跌落的典型場景：搬運物品時，物品突然從搬運車上掉落到地面上；
13）傾斜的典型場景：船在水/海面上發(fā)生的傾斜現(xiàn)象，比如右傾20°、前傾5°；
14）搖擺的典型場景：由于波浪的影響，船在水/海面上發(fā)生的搖擺現(xiàn)象，比如左右搖擺10°；
15）顛振的典型場景：船行駛在存在小型波浪的水/海面上，船舶產(chǎn)生的周期性小幅度振動；
16）爆炸沖擊的典型場景：導(dǎo)彈在距離船舶一定距離的地方爆炸，爆炸產(chǎn)生的沖擊波對船舶上的設(shè)備/產(chǎn)品的影響；
17）沙塵的典型場景：沙塵暴、沙漠地區(qū)；
18）雨淋的典型場景：模擬下雨的場景。
[注：13）-16）為船舶電氣的典型應(yīng)用場景]
02
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環(huán)境試驗概述
環(huán)境試驗是模擬設(shè)備/產(chǎn)品處于特定的應(yīng)用場景下能否正常工作的一類試驗。對于電氣設(shè)備而言，“能否正常工作”是指“環(huán)境模擬過程中、環(huán)境模擬過程后設(shè)備/產(chǎn)品的性能未發(fā)生變化或發(fā)生可接受的變化”。正因為是模擬環(huán)境，那么試驗過程中使用的測試設(shè)備均為模擬環(huán)境設(shè)備，被試的產(chǎn)品放置至模擬環(huán)境設(shè)備之中或之上。氣候類的環(huán)境試驗如圖2所示。被測設(shè)備/產(chǎn)品放置在模擬氣候環(huán)境中。氣候測試模擬設(shè)備包括高溫箱、低溫箱、溫度變化箱等。
圖2 氣候環(huán)境示意圖
機械類的環(huán)境試驗如圖3所示。被測設(shè)備/產(chǎn)品放置在模擬氣候環(huán)境上。機械測試模擬設(shè)備包括振動臺、沖擊臺等。
圖3 機械環(huán)境示意圖
03
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低溫和高溫試驗
對于暴露于高溫或低溫環(huán)境的產(chǎn)品，由于高溫或低溫會改變其組成材料的物理特性，因此可能會對其工作性能造成暫時或永久性的損害。低溫環(huán)境對產(chǎn)品造成的典型不利影響主要有以下幾種：1）
材料的硬化和脆化；
2）
在對溫度瞬變的響應(yīng)中，不同材料產(chǎn)生不同程序的收縮，以及不同零部件的膨脹率不同，引起零部件相互咬死；
3）
由于粘度增加，潤滑油的潤滑作用和流動性降低；
4）
電子器件（電阻器、電容器等）性能改變；
5）
變壓器或機電部件的性能改變；
6）
減振架剛性增加；
7）破裂與龜裂、脆裂、沖擊強度改變和強度降低；8）受約束的玻璃產(chǎn)生靜疲勞；9）
水的冷凝和結(jié)冰；
10）燃燒率變化。高溫環(huán)境對產(chǎn)品造成的不利影響與低溫環(huán)境類似，例如高溫會導(dǎo)致塑料處理的軟化、潤滑油的氣化等。
為了評價產(chǎn)品在高溫或低溫環(huán)境下使用、運輸或貯存的能力，特制定了低溫試驗和高溫試驗的試驗方法和試驗等級要求，這就是高溫試驗和低溫試驗的原理。
低溫試驗或高溫試驗依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)為GB/T2423.1-2008《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗
第
2部分：試驗方法 試驗A：低溫》和GB/T2423.2-2008《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗
第
2部分：試驗方法 試驗B：高溫》。
相關(guān)規(guī)范規(guī)定了低溫和高溫試驗的嚴(yán)酷等級，其中低溫推薦值-65℃、-55℃、-50℃、-40℃、
-33℃、-25℃、-20℃、-10℃、-5℃、+5℃；持續(xù)的時間為2h、16 h、72 h、96h。
高溫推薦值
為
+
1000℃、+800℃、
+
630℃、
+
500℃、
+
400℃、
+
315℃、
+
﹢250℃、
+
200℃、
+
175℃、
+
155℃、
+
125℃、
+
100℃、
+
85℃、+70℃、+65℃、+60℃、+55℃、+50℃、+45℃、+40℃、+35℃、+30℃；持續(xù)的時間為2h、16h、72h、96h、128h、240h、336h、1000h。
注
1：
低溫和高溫試驗僅考核溫度指
標(biāo)；
注
2：
試驗前，需要明確試驗溫度和試驗時間，客戶單純告訴需要做一個低溫試驗是沒有意義的。
客戶明確的要求示例為“低溫、-10℃、2h”；
注
3：
環(huán)境箱的誤差為±2℃；
注4：高低溫試驗之前，樣品有個靜置放置要求，要求
為“25℃、50%、1h”。
04
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恒定濕熱和交變濕熱試驗
濕熱試驗分為恒定濕熱和交變濕熱。恒定濕熱的濕熱條件為溫度和濕度為固定的濕熱條件；交變濕熱的濕熱條件為溫度和濕度為變化的濕熱條件。
恒定濕熱試驗和交變濕熱試驗依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)如下：
GB/T2423.3-2016《環(huán)境試驗 第2部分 試驗方法 試驗Cab：恒定濕熱試驗》和GB/T2423.4-2008《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗 第2部分：試驗方法 試驗Db：交變濕熱（12h+12h循環(huán)）》。
依據(jù)GB2423.3和GB2423.4的規(guī)定，恒定濕熱試驗和交變濕熱試驗的推薦試驗條件如下：
表1 濕熱試驗試驗試驗條件推薦值
對于交變濕熱，溫度和濕度曲線如圖4和圖5所示。一般情況下，按照圖5所示的曲線執(zhí)行。
圖4 交變濕熱-試驗方法1
圖5 交變濕熱-試驗方法2
注1：恒定濕熱和交變濕熱試驗考核的是溫度和濕度指標(biāo)；
注2：試驗前，需要明確試驗溫度濕度和試驗時間，客戶單純告訴需要做一個恒定濕熱試驗和交變濕熱試驗是沒有意義的。客戶明確的要求示例為“恒定濕熱、40℃、24h”.如果企業(yè)不提及，一般以產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定為準(zhǔn)，默認(rèn)為“恒定濕熱、40℃、24h”、“交變濕熱、40℃、6d”；
注3：高低溫試驗之前，樣品有個靜置放置要求，要求為“25℃、50%、1h”；
注4：“雙85”試驗是指溫度為85℃、濕度為85%的試驗條件。
05
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溫度變化試驗
電子設(shè)備和元器件中發(fā)生溫度變化的情況很普遍，比如將設(shè)備和元器件從溫暖的室內(nèi)移至寒冷的室外環(huán)境、突然遭遇淋雨或浸入至冷水中冷卻、大功率電阻的熱輻射引起周邊元件器表面溫度升高而其他部分依然是冷卻的。溫度變化是區(qū)別于設(shè)備在低溫或高溫狀態(tài)下運行或貯存的一種狀態(tài)，嚴(yán)重的溫度變化會導(dǎo)致電子設(shè)備和元器件的損傷、嚴(yán)重時會導(dǎo)致設(shè)備和元器件工作不正常。
溫度變化試驗是用來確定一次或連續(xù)多次的溫度變化對試驗樣品的影響，其對試驗樣品的影響取決于條件試驗的高溫值和低溫值、高溫和低溫的持續(xù)時間、溫度切換的變化速率、試驗的循環(huán)次數(shù)、熱量傳遞的數(shù)量。
溫度變化試驗依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)為GB/T2423.22-2008《環(huán)境試驗 第2部分：試驗方法 試驗N：溫度變化》。
根據(jù)溫度變化過程中高低溫的穩(wěn)定時間和溫度間的溫度切換方式不同，溫度變化試驗分別三種方式。其主要差別見表2所示。
表2 溫度變化試驗-循環(huán)方式
溫度變化的試驗設(shè)備有三類，具有快速溫度變化速率的試驗箱、具有規(guī)定溫度變化率的試驗箱、帶有溫度控制功能的液槽。
注1：溫度變化試驗僅考核溫度指標(biāo)；
注2：試驗前，需要明確試驗溫度（低溫溫度和高溫溫度）和試驗時間（轉(zhuǎn)換時間和低溫高溫持續(xù)時間），客戶單純告訴需要做一個溫度變化試驗是沒有意義的。客戶明確的要求示例為“溫度變化（或溫度沖擊）、低溫：-10℃、30min；高溫：+40℃、30min；轉(zhuǎn)換時間：5min”(對于Nb實驗法）
注3：Mizoo認(rèn)可了的這個標(biāo)準(zhǔn)，溫度范圍為-40℃～＋150℃（目前我們的設(shè)備能夠覆蓋的范圍）；標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)可的方法為Na法；
注4：Mizoo公司的溫度變化環(huán)境箱的誤差為±2℃，為三箱法；
注5：高低溫試驗之前，樣品有個靜置放置要求，要求為“25℃、50%、1h”。
06
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鹽霧試驗
鹽霧試驗是一種利用鹽霧試驗設(shè)備所創(chuàng)造的人工模擬鹽霧環(huán)境條件來模擬海洋或含鹽潮濕地區(qū)氣候的環(huán)境，從而考核產(chǎn)品或金屬材料耐腐蝕性能的環(huán)境試驗。
鹽霧對金屬材料表面的腐蝕是由于含有的氯離子穿透金屬表面的氧化層和防護(hù)層與內(nèi)部金屬發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)引起的。另外氯離子含有一定的水合能，易被吸附在金屬表面的孔隙、裂縫，排擠并取代氧化層中的氧，最終將非溶性的氧化物變成可溶性的氯化物，使鈍化態(tài)表面變成活潑表面，從而造成對產(chǎn)品的不良反應(yīng)。
需要進(jìn)行鹽霧試驗的產(chǎn)品主要是一些金屬產(chǎn)品，通過檢測來考察產(chǎn)品的抗腐蝕性，如接線端子、螺絲螺母、機殼等。
鹽霧試驗分為中性鹽霧試驗、醋酸鹽霧試驗、銅鹽加速醋酸鹽霧試驗、交變鹽霧試驗四種，其區(qū)別在于符合的標(biāo)準(zhǔn)與試驗方法不同。
1）中性鹽霧試驗（NSS試驗）是出現(xiàn)最早目前應(yīng)用領(lǐng)域最廣的一種加速腐蝕試驗方法。它采用5%的氯化鈉鹽水溶液，溶液PH值調(diào)在中性范圍（6～7）作為噴霧用的溶液。試驗溫度均取35℃，要求鹽霧的沉降率在1～2ml/80cm2.h之間。
2）醋酸鹽霧試驗（ASS試驗）是在中性鹽霧試驗的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它是在5%氯化鈉溶液中加入一些冰醋酸，使溶液的PH值降為3左右，溶液變成酸性，最后形成的鹽霧也由中性鹽霧變成酸性。它的腐蝕速度要比NSS試驗快3倍左右。
3）銅鹽加速醋酸鹽霧試驗（CASS試驗）是國外新近發(fā)展起來的一種快速鹽霧腐蝕試驗，試驗溫度為50℃，鹽溶液中加入少量銅鹽—氯化銅，強烈誘發(fā)腐蝕。它的腐蝕速度大約是NSS試驗的8倍。
4）交變鹽霧試驗是一種綜合鹽霧試驗，它實際上是中性鹽霧試驗加恒定濕熱試驗。它主要用于空腔型的整機產(chǎn)品，通過潮態(tài)環(huán)境的滲透，使鹽霧腐蝕不但在產(chǎn)品表面產(chǎn)生，也在產(chǎn)品內(nèi)部產(chǎn)生。它是將產(chǎn)品在鹽霧和濕熱兩種環(huán)境條件下交替轉(zhuǎn)換，最后考核整機產(chǎn)品的電性能和機械性能有無變化。
同種產(chǎn)品采用何種鹽霧試驗標(biāo)準(zhǔn)要根據(jù)鹽霧試驗的特性和金屬的腐蝕速度及對鹽霧的敏感程度選擇。
鹽霧試驗采用的標(biāo)準(zhǔn)為
GB/T2423.17-2008《電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗規(guī)程 試驗Ka：鹽霧試驗方法》和GB/T2423.18-2000《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗 第2部分：試驗 試驗Kb：鹽霧，交變（氯化鈉溶液）》。鹽霧試驗標(biāo)準(zhǔn)對鹽霧試驗條件做的明確具體規(guī)定，還對鹽霧試驗箱性能提出技術(shù)要求。鹽霧試驗的技術(shù)指標(biāo)包括鹽溶液濃度、相對濕度、溫度、鹽霧時間、貯存時間、試驗周期、集霧量、PH值等。
注：
GB/T2423.17
-
2008《電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗規(guī)程 試驗Ka：鹽霧試驗方法》
為
Mizoo認(rèn)可標(biāo)準(zhǔn)。
鹽霧試驗放置的持續(xù)時間推薦為
16h、24h、48h、96h、168h、336h和672h
；試驗結(jié)束后小試樣在自來水下沖洗
5min，然后用蒸餾水或去離子水沖洗，然后晃動或氣流干燥去掉水滴，清洗用水的溫度≤35℃，試樣在標(biāo)準(zhǔn)恢復(fù)條件下放置1～2h。
【試驗結(jié)果判定】
鹽霧試驗結(jié)果的判定方法有：評級判定法、稱重判定法、腐蝕物出現(xiàn)判定法、腐蝕數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析法。腐蝕物出現(xiàn)判定法是一種定性的判定法，它以鹽霧腐蝕試驗后，產(chǎn)品是否產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象來對樣品進(jìn)行判定，一般產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中大多采用此方法。電機在進(jìn)行鹽霧試驗時，其電鍍零部件和化學(xué)處理件進(jìn)行試驗的持續(xù)時間和試驗合格標(biāo)準(zhǔn)見表3所示。
表3 電機零部件鹽霧試驗持續(xù)時間和合格標(biāo)準(zhǔn)
注
1：鹽霧試驗考核的是鹽霧對金屬材料的影響（注意：一定是金屬材料才會產(chǎn)生生銹的問題）；
注
2：鹽霧試驗之前，樣品有個靜置放置要
求，要求為“25℃、50%、1h”；
注
3：鹽霧試驗控制的的參數(shù)為氯化鈉濃度為5±1%（質(zhì)量），蒸餾水在溫度35±2℃時，Ph為6.5～7.2。填寫的原始數(shù)據(jù)如下：
07
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低氣壓試驗
大氣壓的大小取決于海拔的高度，隨著高度的增加,大氣壓會逐漸降低，據(jù)測試高度接近5.5公里處時的大氣壓會降低至海平面標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的50%。地球表面有相當(dāng)大的地區(qū)的地勢較高，地勢較高的地區(qū)的氣壓較沿海地區(qū)的氣壓低低，氣壓的降低勢必對高原地區(qū)使用的電工電子產(chǎn)品及機載設(shè)備產(chǎn)生影響。
氣壓降低對產(chǎn)品的直接影響體現(xiàn)在三個方面：1）氣壓變化會產(chǎn)生壓差，壓差會引起從高壓指向低壓的壓力，對于密封產(chǎn)品，其外殼將承受此壓差所產(chǎn)生的壓力，該壓力可以使外殼發(fā)生變形、最終會導(dǎo)致密封件的破裂從而造成產(chǎn)品失效；2）電機、變壓器等散熱產(chǎn)品的溫升隨著大氣壓的降低而增加，從而導(dǎo)致產(chǎn)品的性能下降或運行不穩(wěn)定等現(xiàn)象出現(xiàn)；3）對以空氣作為絕緣介質(zhì)的設(shè)備，低氣壓對設(shè)備的影響更為顯著。在正常大氣條件下，空氣是較好的絕緣介質(zhì)，在高海撥地區(qū)使用時，由于大氣壓降低，常常在電場較強的電極附近產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象。嚴(yán)重時會發(fā)生空氣間隙擊穿現(xiàn)象，這就意味著設(shè)備的正常工作狀態(tài)被破壞。伴隨高溫條件時空氣介電強度顯著降低、電暈起始電壓和擊穿電壓顯著降低，從而使電弧表面放電或電暈放電的危險性增加。
低氣壓試驗分為三種，分別為低氣壓常溫試驗、低氣壓高溫試驗、低氣壓低溫試驗，對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 2423.21-2008《電工電子產(chǎn)品 環(huán)境試驗 第2部分：試驗方法 試驗M：低氣壓》、GB/T 2423.25-2008《電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗規(guī)程 試驗Z AM：低溫／低氣壓綜合試驗》和GB/T 2423.26-2008《電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗規(guī)程 試驗Z BM：高溫／低氣壓綜合試驗》。
常溫低氣壓的試驗嚴(yán)酷等級如表4所示。氣壓的容差為±5%或±0.1kPa(取較大值），在嚴(yán)酷等級為84kPa時的容差為±2kPa。
表4 低壓嚴(yán)酷等級
常溫低氣壓試驗的持續(xù)時間為5min、30min、2h、4h或16h。
低氣壓低溫試驗、低氣壓高溫試驗試驗的溫度、氣壓和持續(xù)時間的優(yōu)選組合見表5所示。試驗時氣壓的容差為±5%或±0.1kPa（取較大值），溫度的容差滿足：T≤100℃時為±3℃；100℃＜T≤200℃時為±5℃。
表5 溫度、氣壓和持續(xù)時間的優(yōu)選組合
注1：低壓氣試驗有三種氣溫狀態(tài)，分別為常溫、低溫、高溫；
注2：測試時，需要明確“溫度、氣壓、時間”的參數(shù)。
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