所謂的環境是指設備或產品處于的存儲、運行的場景。這個場景分為兩個方面，一個方面為氣候環境，主要為“溫度、濕度、氣壓、鹽霧、霉菌、光、硫化、噪聲、風壓、沙塵、雨淋”；一個方面為機械環境，主要為“沖擊、振動、跌落、傾斜、搖擺、顛振、爆炸沖擊、地震”等。氣候環境和機械環境對設備/產品的作用如圖1所示。
圖1 環境環境和機械環境對設備/產品作用的示意圖
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（標準大氣壓85kPa～105kPa）、西藏等高原地區（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備（有鹽霧產生）；
5）霉菌的典型場景：非金屬材料在陰暗的場景（航母的內倉、配電房的鐵柜內）放置一定的時間后，產生的一種菌類；
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：航天飛機發射時產生的聲響對設備/產品產生的影響；
9）風壓的典型場景：臺風、飛行中的飛機、風洞試驗；
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，鑼表面產生的振動；電動機運轉時產生的振動；
  [注：電動機運轉時產生的振動相對電動機來說為“主動振動”，電動機對其他設備的影響相對于電動機來說為“被動振動”，在環境測試領域，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/海面上發生的傾斜現象，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/海面上發生的搖擺現象，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，船舶產生的周期性小幅度振動；
16）爆炸沖擊的典型場景：導彈在距離船舶一定距離的地方爆炸，爆炸產生的沖擊波對船舶上的設備/產品的影響；
17）沙塵的典型場景：沙塵暴、沙漠地區；
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用場景] 
02
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環境試驗概述
環境試驗是模擬設備/產品處于特定的應用場景下能否正常工作的一類試驗。對于電氣設備而言，“能否正常工作”是指“環境模擬過程中、環境模擬過程后設備/產品的性能未發生變化或發生可接受的變化”。正因為是模擬環境，那么試驗過程中使用的測試設備均為模擬環境設備，被試的產品放置至模擬環境設備之中或之上。氣候類的環境試驗如圖2所示。被測設備/產品放置在模擬氣候環境中。氣候測試模擬設備包括高溫箱、低溫箱、溫度變化箱等。
圖2 氣候環境示意圖
機械類的環境試驗如圖3所示。被測設備/產品放置在模擬氣候環境上。機械測試模擬設備包括振動臺、沖擊臺等。
圖3 機械環境示意圖
03
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低溫和高溫試驗
對于暴露于高溫或低溫環境的產品，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。低溫環境對產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中，不同材料產生不同程序的收縮，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）受約束的玻璃產生靜疲勞；9）
水的冷凝和結冰；
10）燃燒率變化。高溫環境對產品造成的不利影響與低溫環境類似，例如高溫會導致塑料處理的軟化、潤滑油的氣化等。
為了評價產品在高溫或低溫環境下使用、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的標準為GB/T2423.1-2008《電工電子產品環境試驗 
第
2部分：試驗方法 試驗A：低溫》和GB/T2423.2-2008《電工電子產品環境試驗 
第
2部分：試驗方法 試驗B：高溫》。 
  相關規范規定了低溫和高溫試驗的嚴酷等級，其中低溫推薦值-65℃、-55℃、-50℃、-40℃、
-33℃、-25℃、-20℃、-10℃、-5℃、+5℃；持續的時間為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；
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的標準如下：
GB/T2423.3-2016《環境試驗 第2部分 試驗方法 試驗Cab：恒定濕熱試驗》和GB/T2423.4-2008《電工電子產品環境試驗 第2部分：試驗方法 試驗Db：交變濕熱（12h+12h循環）》。
依據GB2423.3和GB2423.4的規定，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；
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”.如果企業不提及，一般以產品標準的規定為準，默認為“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
 
電子設備和元器件中發生溫度變化的情況很普遍，比如將設備和元器件從溫暖的室內移至寒冷的室外環境、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。溫度變化是區別于設備在低溫或高溫狀態下運行或貯存的一種狀態，嚴重的溫度變化會導致電子設備和元器件的損傷、嚴重時會導致設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、高溫和低溫的持續時間、溫度切換的變化速率、試驗的循環次數、熱量傳遞的數量。
溫度變化試驗依據的標準為GB/T2423.22-2008《環境試驗 第2部分：試驗方法 試驗N：溫度變化》。
根據溫度變化過程中高低溫的穩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-循環方式
 
溫度變化的試驗設備有三類，具有快速溫度變化速率的試驗箱、具有規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；
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（轉換時間和低溫高溫持續時間），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；轉換時間：5min”(對于Nb實驗法）
注3：Mizoo認可了的這個標準，溫度范圍為-40℃～＋150℃（目前我們的設備能夠覆蓋的范圍）；標準認可的方法為Na法；
注4：Mizoo公司的溫度變化環境箱的誤差為±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備所創造的人工模擬鹽霧環境條件來模擬海洋或含鹽潮濕地區氣候的環境，從而考核產品或金屬材料耐腐蝕性能的環境試驗。
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層與內部金屬發生電化學反應引起的。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，使鈍化態表面變成活潑表面，從而造成對產品的不良反應。
需要進行鹽霧試驗的產品主要是一些金屬產品，通過檢測來考察產品的抗腐蝕性，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，其區別在于符合的標準與試驗方法不同。
  1）中性鹽霧試驗（NSS試驗）是出現最早目前應用領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上發展起來的。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品，通過潮態環境的滲透，使鹽霧腐蝕不但在產品表面產生，也在產品內部產生。它是將產品在鹽霧和濕熱兩種環境條件下交替轉換，最后考核整機產品的電性能和機械性能有無變化。
同種產品采用何種鹽霧試驗標準要根據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。
鹽霧試驗采用的標準為
GB/T2423.17-2008《電工電子產品基本環境試驗規程 試驗Ka：鹽霧試驗方法》和GB/T2423.18-2000《電工電子產品環境試驗 第2部分：試驗 試驗Kb：鹽霧，交變（氯化鈉溶液）》。鹽霧試驗標準對鹽霧試驗條件做的明確具體規定，還對鹽霧試驗箱性能提出技術要求。鹽霧試驗的技術指標包括鹽溶液濃度、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《電工電子產品基本環境試驗規程 試驗Ka：鹽霧試驗方法》
為
Mizoo認可標準。
鹽霧試驗放置的持續時間推薦為
16h、24h、48h、96h、168h、336h和672h
；試驗結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℃，試樣在標準恢復條件下放置1～2h。
    【試驗結果判定】
鹽霧試驗結果的判定方法有：評級判定法、稱重判定法、腐蝕物出現判定法、腐蝕數據統計分析法。腐蝕物出現判定法是一種定性的判定法，它以鹽霧腐蝕試驗后，產品是否產生腐蝕現象來對樣品進行判定，一般產品標準中大多采用此方法。電機在進行鹽霧試驗時，其電鍍零部件和化學處理件進行試驗的持續時間和試驗合格標準見表3所示。
表3 電機零部件鹽霧試驗持續時間和合格標準
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為氯化鈉濃度為5±1%（質量），蒸餾水在溫度35±2℃時，Ph為6.5～7.2。填寫的原始數據如下：
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，據測試高度接近5.5公里處時的大氣壓會降低至海平面標準大氣壓的50%。地球表面有相當大的地區的地勢較高，地勢較高的地區的氣壓較沿海地區的氣壓低低，氣壓的降低勢必對高原地區使用的電工電子產品及機載設備產生影響。
氣壓降低對產品的直接影響體現在三個方面：1）氣壓變化會產生壓差，壓差會引起從高壓指向低壓的壓力，對于密封產品，其外殼將承受此壓差所產生的壓力，該壓力可以使外殼發生變形、最終會導致密封件的破裂從而造成產品失效；2）電機、變壓器等散熱產品的溫升隨著大氣壓的降低而增加，從而導致產品的性能下降或運行不穩定等現象出現；3）對以空氣作為絕緣介質的設備，低氣壓對設備的影響更為顯著。在正常大氣條件下，空氣是較好的絕緣介質，在高海撥地區使用時，由于大氣壓降低，常常在電場較強的電極附近產生局部放電現象。嚴重時會發生空氣間隙擊穿現象，這就意味著設備的正常工作狀態被破壞。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，對應的標準為GB/T 2423.21-2008《電工電子產品 環境試驗 第2部分：試驗方法 試驗M：低氣壓》、GB/T 2423.25-2008《電工電子產品基本環境試驗規程 試驗Z AM：低溫／低氣壓綜合試驗》和GB/T 2423.26-2008《電工電子產品基本環境試驗規程 試驗Z BM：高溫／低氣壓綜合試驗》。
常溫低氣壓的試驗嚴酷等級如表4所示。氣壓的容差為±5%或±0.1kPa(取較大值），在嚴酷等級為84kPa時的容差為±2kPa。
表4 低壓嚴酷等級
     
常溫低氣壓試驗的持續時間為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、氣壓和持續時間的優選組合見表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、氣壓和持續時間的優選組合
注1：低壓氣試驗有三種氣溫狀態，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。
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