談?wù)劯叩蜏毓ぷ髟囼?yàn)中的保溫時(shí)間

臧 兵，張景山，李 明

（1.中航工業(yè)西安航空計(jì)算技術(shù)研究所，西安 710119；2.中航航空裝備有限責(zé)任公司，北京 100028； 3.中國航空綜合技術(shù)研究所，北京 100028）

0 引言

眾所周知，溫度試驗(yàn)包括高溫儲(chǔ)存和高溫工作試驗(yàn)、低溫儲(chǔ)存和低溫工作試驗(yàn)、溫度沖擊試驗(yàn)和溫度變化試驗(yàn)。這些試驗(yàn)的嚴(yán)酷度在很大程度上取決于溫度值或溫度范圍的大小和溫度作用于受試產(chǎn)品上的時(shí)間。人們通常主要關(guān)注溫度或溫度范圍的嚴(yán)酷度，而忽略溫度作用于受試產(chǎn)品的時(shí)間，從而使溫度試驗(yàn)不充分，達(dá)不到應(yīng)有的效果。本文主要介紹和討論受試產(chǎn)品暴露于規(guī)定的高、低工作溫度中的時(shí)間（即保溫時(shí)間）之確定原則和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中的一些規(guī)定。

1 有關(guān)定義或術(shù)語及其說明

1.1 溫度穩(wěn)定

溫度穩(wěn)定包括試驗(yàn)箱溫度穩(wěn)定和試件溫度穩(wěn)定兩種類型。

1.1.1 試驗(yàn)箱溫度穩(wěn)定

GB/T 2424.5《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)：溫度試驗(yàn)箱性能確認(rèn)》[1]對試驗(yàn)箱溫度穩(wěn)定的定義為：“試驗(yàn)箱工作空間內(nèi)所有點(diǎn)的溫度達(dá)到并維持在溫度設(shè)定值的給定容差內(nèi)”。

從定義可知，其研究對象是溫度試驗(yàn)箱的工作空間的溫度，試驗(yàn)箱工作空間空氣溫度達(dá)到穩(wěn)定意味著試驗(yàn)箱工作狀態(tài)已達(dá)到穩(wěn)定。試驗(yàn)箱升溫過程如圖1中的T1和T2段所示。

圖1 試件不工作狀態(tài)隨箱升溫的高溫工作試驗(yàn)的 保溫時(shí)間的組成 Fig.1 The composition of temperature maintaining time in high temperature operation test

試驗(yàn)箱溫度達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間取決于試驗(yàn)箱的能力、風(fēng)速和試驗(yàn)箱結(jié)構(gòu)的散熱等因素，需要布點(diǎn)測量才能得出。當(dāng)試驗(yàn)箱指示點(diǎn)溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí) 就認(rèn)為試驗(yàn)箱溫度已穩(wěn)定是不夠準(zhǔn)確的，因?yàn)樵囼?yàn)箱有效容積內(nèi)各點(diǎn)溫度都達(dá)到試驗(yàn)設(shè)定溫度容差范圍還需要一些時(shí)間；工程實(shí)踐中一般既不進(jìn)行這一測量，也不給出這一時(shí)間，有個(gè)別單位按指示點(diǎn)溫度到達(dá)后半小時(shí)作為試驗(yàn)箱溫度穩(wěn)定時(shí)間。

1.1.2 試件溫度穩(wěn)定

關(guān)于試件溫度穩(wěn)定，民用標(biāo)準(zhǔn)GB/T 2422《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)術(shù)語》[2]和軍用標(biāo)準(zhǔn)GJB 6117《裝備環(huán)境工程術(shù)語》[3]都有相應(yīng)的定義，如表1所示。需要說明的是，試件溫度穩(wěn)定的定義僅適用于恒定溫度的高低溫試驗(yàn)，不適用于溫度循環(huán)試驗(yàn)，如GJB 150A[4]中的日循環(huán)試驗(yàn)。在這種試驗(yàn)中，試驗(yàn)箱溫度以24 h 為單位進(jìn)行循環(huán)，試件溫度也跟著進(jìn)行以24 h 為單位的日循環(huán)，永遠(yuǎn)達(dá)不到溫度穩(wěn)定。試件可以達(dá)到一個(gè)最高響應(yīng)溫度，這個(gè)最高響應(yīng)溫度滯后于試驗(yàn)箱日循環(huán)溫度的最高溫度。GJB 150A 規(guī)定了達(dá)到這一最高響應(yīng)溫度的確定方法。試驗(yàn)所需的循環(huán)數(shù)不是溫度穩(wěn)定時(shí)間。

表1 GB/T 2422 和GJB 6117 中的試件溫度穩(wěn)定的定義 Table1 Definitions of test sample temperature stabilization in GB/T 2422 and GJB 6117

試件溫度穩(wěn)定研究的對象是試件的溫度。從 表1看出，GB/T 2422 和GJB 6117 兩個(gè)術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)對試件溫度穩(wěn)定的定義在原理上是基本相同的，但相比而言，GB/T 2422 的定義可操作性較差，主要表現(xiàn)在：

1）GB/T 2422 以試驗(yàn)箱中空氣最后達(dá)到的平均溫度（非散熱試件）為比較依據(jù)，而GJB 6117以試驗(yàn)設(shè)定溫度（不工作狀態(tài)）為比較依據(jù)。前者需要同時(shí)反復(fù)測量試件溫度和試驗(yàn)箱空氣溫度，并計(jì)算試驗(yàn)箱空氣的平均溫度，這一過程很復(fù)雜，工程操作性很差。而后者只要對試件溫度進(jìn)行測量并直接與試驗(yàn)設(shè)定溫度比較，方法簡單、可操作性好。

2）GB/T 2422 的定義包含許多不確定因素，例如壽命期中預(yù)期暴露時(shí)間、是否散熱樣品、樣品熱時(shí)間常數(shù)等，這些都要事先做一些調(diào)查和實(shí)驗(yàn)室溫度測量工作才能確定。

3）GB/T 2422 要求試件各部分的溫度處于試驗(yàn)箱各點(diǎn)平均溫度范圍，意味著試件各部分都要布置傳感器，這種做法過于煩瑣。GJB 6117 只要求在試件中熱慣性最大的功能部件上布置傳感器，使 傳感器的布置更有針對性，且不必等待試件所有部分都達(dá)到溫度穩(wěn)定。這種做法既滿足溫度考核要求又縮短了試驗(yàn)時(shí)間，節(jié)約資源。

4）GB/T 2422 與GJB 6117 的定義均要求不斷監(jiān)視試件溫度變化情況。GJB 6117 明確在熱慣性最大的功能部件上測量溫度，GB/T 2422 則未明確測量部位，可操作性較差。

1.2 試驗(yàn)箱保溫時(shí)間

試驗(yàn)箱保溫時(shí)間是從溫度試驗(yàn)箱的角度來說的，是指試驗(yàn)箱內(nèi)溫度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求，即試驗(yàn)箱達(dá)到溫度穩(wěn)定后，繼續(xù)保持這一溫度不再變化所經(jīng)歷的時(shí)間。這一時(shí)間通常應(yīng)包括試件不工作狀態(tài)達(dá)到溫度穩(wěn)定的時(shí)間(包括有些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的附加時(shí)間)，試件啟動(dòng)工作后達(dá)到二次穩(wěn)定的時(shí)間，以及對試件進(jìn)行目視檢查和功能性能檢測所需的時(shí)間，如圖1中的T31～T33段。

2 溫度穩(wěn)定確定方法

2.1 試驗(yàn)箱溫度穩(wěn)定確定方法

試驗(yàn)箱溫度穩(wěn)定的確定方法是在試驗(yàn)箱的有效容積內(nèi)布置若干個(gè)溫度測量點(diǎn)，調(diào)節(jié)試驗(yàn)箱溫度到某一設(shè)定的高、低溫工作溫度。有效容積內(nèi)各測溫點(diǎn)溫度均到達(dá)設(shè)定溫度的容差范圍內(nèi)的時(shí)間與指示點(diǎn)處空氣溫度到達(dá)設(shè)定溫度的時(shí)間之差即為試驗(yàn)箱溫度穩(wěn)定所需的時(shí)間，如圖1中的T2所示。這一方法很簡單，而且可在試驗(yàn)箱檢定時(shí)得到這一數(shù)據(jù)。但在實(shí)際的試驗(yàn)箱檢定標(biāo)準(zhǔn)中，沒有規(guī)定測量和提供這一數(shù)據(jù)。

試驗(yàn)箱檢定時(shí)，為了保證檢定結(jié)果的準(zhǔn)確性，要求指示點(diǎn)處空氣溫度到達(dá)規(guī)定值后再穩(wěn)定2 h，而后每隔一定時(shí)間（如2 min）測一次各布點(diǎn)的溫度[5]。顯然檢定試驗(yàn)箱時(shí)溫度穩(wěn)定2 h 的規(guī)定能絕對保證試驗(yàn)箱達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。但在實(shí)際使用中大部分情況下是從指示點(diǎn)溫度達(dá)到設(shè)定點(diǎn)溫度就看作試驗(yàn)箱溫度已達(dá)到穩(wěn)定，并從此時(shí)開始計(jì)算試件達(dá)到溫度穩(wěn)定的時(shí)間。顯然，此時(shí)試驗(yàn)箱實(shí)際上并未達(dá)到溫度穩(wěn)定，從而與檢定時(shí)的條件不一致。實(shí)際試驗(yàn)時(shí)如果都像試驗(yàn)箱檢定那樣操作也是不現(xiàn)實(shí)的。最好能夠事先確定試驗(yàn)箱達(dá)到溫度穩(wěn)定的時(shí)間。有些單位為了簡便起見，自行設(shè)定一個(gè)試驗(yàn)箱溫度穩(wěn)定時(shí)間（如0.5 h），這一做法不夠正確。

2.2 試件溫度穩(wěn)定確定方法

2.2.1 重量法

重量法是根據(jù)試件的重量大小確定高、低溫溫度下達(dá)到溫度穩(wěn)定的方法。HB 6-71—1976《飛機(jī)電機(jī)電器環(huán)境試驗(yàn)方法》[6]、GJB 360B—2009《電子及電器元件試驗(yàn)方法》[7]等標(biāo)準(zhǔn)中均有相應(yīng)規(guī)定，如表2所示。

重量法的特點(diǎn)是簡單但不精確。只要知道試件的重量即可從表中查出達(dá)到溫度穩(wěn)定的時(shí)間。這一方法給出的時(shí)間很不準(zhǔn)確，因?yàn)楫a(chǎn)品可使用各種不同的材料，以不同的結(jié)構(gòu)形式組成。不同材料的比熱、不同結(jié)構(gòu)件的熱傳導(dǎo)形式和途徑都不一樣，因此達(dá)到熱平衡所需時(shí)間絕對不會(huì)單一取決于重量，因此大部分環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中不提供這一方法。

表2 重量法 Table2 Gravimetric method

2.2.2 直接測量法

不管是國軍標(biāo)還是民用電工電子產(chǎn)品的環(huán)境試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)，一般都是給出產(chǎn)品溫度穩(wěn)定的定義，要求按照定義中規(guī)定的原則和范圍，通過直接測量試件上的響應(yīng)溫度來確定試件達(dá)到溫度穩(wěn)定的時(shí)間。有關(guān)測量溫度用的傳感器在試件上布置的部位，隨著環(huán)境試驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)展逐步合理化。例如MIL-STD-810[8]系列標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定，從試件中熱慣性最大的部件（810C）到熱慣性最大的工作部件（810D），再到熱慣性最大的功能部件（810F/G），從而不必要求試件所有部位都達(dá)到設(shè)定試驗(yàn)溫度的容差范圍，既科學(xué)合理地縮短了試驗(yàn)時(shí)間，又不影響試驗(yàn)的嚴(yán)酷度。

直接測量法需要在試件的熱慣性最大功能部件上布置溫度傳感器，直接測量其在設(shè)置的試驗(yàn)溫度下試件不工作或工作狀態(tài)的溫度接近試驗(yàn)箱設(shè)定溫度（即試驗(yàn)溫度）的狀況，這樣做往往要布置多個(gè)傳感器、測量多個(gè)位置的溫度變化情況。按照 試件處于不工作狀態(tài)的溫度穩(wěn)定定義，當(dāng)各測點(diǎn)中變化最慢的一點(diǎn)的溫度到達(dá)試驗(yàn)箱設(shè)定溫度的±2 ℃以內(nèi)(或±3 ℃以內(nèi))時(shí)，此時(shí)的時(shí)間與試驗(yàn)箱本身溫度達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間之差即為一次溫度穩(wěn)定時(shí)間(如圖1中的T31)；到達(dá)此時(shí)間后接通電源，試件溫度進(jìn)一步升高并趨于平緩（達(dá)到每小時(shí)變化溫度小于2 ℃時(shí)）所需時(shí)間為第二次溫度穩(wěn)定時(shí)間（如圖1中的T32）。

眾所周知，試件中的功能部件往往需要設(shè)計(jì)人員加以確定，而熱慣性最大的功能部件有時(shí)則難以確定，因此，或許要在多個(gè)功能部件上布置傳感器，通過觀察其響應(yīng)溫度變化的快慢，來確定熱慣性最大的功能部件和最終確定達(dá)溫度穩(wěn)定的時(shí)間。

直接測量法的優(yōu)點(diǎn)是確定的時(shí)間更為真實(shí)可信，但實(shí)施起來會(huì)遇到一些問題，例如在進(jìn)行鑒定試驗(yàn)時(shí)往往不允許破壞試件的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，不能打開殼體并在試件的一些功能部件上直接布置傳感器，從而難以實(shí)施。直接測量法也會(huì)受多種因素的影響，例如試驗(yàn)箱熱交換能力、溫度變化速率的大小 和試驗(yàn)設(shè)定溫度與周圍溫度的差距都會(huì)對溫度穩(wěn)定時(shí)間的確定產(chǎn)生影響。因此，在試驗(yàn)前某一時(shí)刻事先確定試件的溫度穩(wěn)定時(shí)間并將其用于后續(xù)試驗(yàn)中時(shí)，必須在相同技術(shù)結(jié)構(gòu)狀態(tài)的產(chǎn)品上，保持上述三個(gè)因素的一致性。

2.2.3 間接推算法

針對不可能直接測量某內(nèi)部溫度的試件，可測量其某些與溫度有已知函數(shù)關(guān)系的其他參數(shù)的變化量來進(jìn)行推算。該方法理論上是準(zhǔn)確可行的，但必須事先找出相關(guān)參數(shù)與溫度的關(guān)系；做到這一點(diǎn)并不容易，因而該方法很少用。

3 試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)高、低溫工作試驗(yàn) 的保溫時(shí)間之規(guī)定及分析

3.1 軍用環(huán)境試驗(yàn)方法中的高低溫工作試驗(yàn)保溫 時(shí)間

MIL-STD-810 系列和GJB 150[9]/GJB 150A 中有關(guān)保溫時(shí)間的組成如表3所示。

表3 軍用環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中的高、低溫工作試驗(yàn)的保溫時(shí)間之組成 Table3 Composition of temperature maintaining time in high and low temperature operation tests

試件的溫度穩(wěn)定分為試件處于工作狀態(tài)和處于不工作狀態(tài)兩種狀況，GJB 150/150A 標(biāo)準(zhǔn)中均按試件不工作狀態(tài)開始進(jìn)行溫度試驗(yàn)，但RTCA DO 160 系列標(biāo)準(zhǔn)《機(jī)載設(shè)備環(huán)境條件與試驗(yàn)方法》[10]的高低溫工作試驗(yàn)均是在試件工作狀態(tài)時(shí)調(diào)節(jié)試驗(yàn)箱溫度，因此其溫度穩(wěn)定時(shí)間應(yīng)按工作狀態(tài)定義進(jìn)行確定。既然是工作狀態(tài)的溫度穩(wěn)定，試件一直在工作，就不存在啟動(dòng)后工作發(fā)熱引起的第二次熱穩(wěn)定問題。因此本文中未將其與GJB 150/150A 的規(guī)定一起討論。

3.2 民用環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中的高、低溫工作試驗(yàn)的 保溫時(shí)間

我國電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)[11-12]與保溫時(shí)間相關(guān)的時(shí)間有試件達(dá)到溫度穩(wěn)定的時(shí)間、中間檢測時(shí)間（如進(jìn)行中間檢測）和持續(xù)時(shí)間3 種，前兩種時(shí)間與軍用環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)基本相同。對于持續(xù)時(shí)間，標(biāo)準(zhǔn)推薦了2、16、24 和96 h 共4 個(gè)等級(jí)，具體應(yīng)由相關(guān)規(guī)范確定。這些時(shí)間應(yīng)從試件達(dá)到溫度穩(wěn)定后開始計(jì)算，它是為特定的試驗(yàn)?zāi)康模ㄈ缈己嗽嚰目煽啃院湍途眯裕┒M(jìn)行的試驗(yàn)所選用的。GB/T 2423.1[11]規(guī)定的低溫試驗(yàn)方法中關(guān)于保溫時(shí)間一節(jié)明確規(guī)定，若試驗(yàn)?zāi)康膬H僅是檢查試件在低溫時(shí)能否正常工作，則保溫時(shí)間僅為試件溫度達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間。因此，低溫工作試驗(yàn)的保溫時(shí)間僅包括試件達(dá)到溫度穩(wěn)定的時(shí)間和進(jìn)行中間檢測的時(shí)間，標(biāo)準(zhǔn)中未提及二次穩(wěn)定時(shí)間，這是因?yàn)镚B/T 2423 已將試件分為散熱和不散熱兩類分別按不同方法進(jìn)行試驗(yàn)，不散熱樣品不必考慮二次穩(wěn)定，而散熱產(chǎn)品確定時(shí)間中已考慮了溫升。

3.3 標(biāo)準(zhǔn)分析

3.3.1 試件第二次溫度穩(wěn)定要求GJB 150 中高、低溫工作試驗(yàn)的保溫時(shí)間均包括工作狀態(tài)達(dá)到溫度穩(wěn)定的時(shí)間。試件工作后由于自身發(fā)熱而打破了原來的溫度平衡，需要一定的時(shí)間使其再次達(dá)到平衡即達(dá)到二次溫度穩(wěn)定。此時(shí)試件的溫度將高于試驗(yàn)箱設(shè)定的試驗(yàn)溫度（見圖1），第二次溫度穩(wěn)定所需要的時(shí)間決定于試件的發(fā)熱量大小。應(yīng)當(dāng)指出，從考核產(chǎn)品對規(guī)定的高、低溫工作溫度的適應(yīng)性而言，高溫下產(chǎn)品發(fā)熱使其環(huán)境溫度進(jìn)一步惡化，要求其在更嚴(yán)酷的高溫下工作，因而等待產(chǎn)品達(dá)到第二次溫度穩(wěn)定后測量其性能是十分必要的；但對于低溫工作試驗(yàn)來講，只要試件在低溫下能夠啟動(dòng)和開始工作，試驗(yàn)產(chǎn)品工作發(fā)出的熱量有利于改善低溫環(huán)境，理應(yīng)立即測量其功能性能才能真實(shí)反映試件對規(guī)定的低溫環(huán)境的適應(yīng)性。

從MIL-STD-810D 開始的后續(xù)版本，對低溫工作試驗(yàn)時(shí)間不再考慮等待試件達(dá)到二次穩(wěn)定后才測量其功能性能。但必須指出，有些產(chǎn)品在低溫下雖然能夠立即啟動(dòng)，但不能立即滿足功能性能指標(biāo)，隨著產(chǎn)品工作環(huán)境溫度條件的改善，全部指標(biāo)要求才能逐漸滿足；因此，必要時(shí)可在產(chǎn)品規(guī)范中作出相應(yīng)規(guī)定，如啟動(dòng)后多長時(shí)間內(nèi)應(yīng)滿足功能性能要求。

3.3.2 試件目視檢查

從MIL-STD-810D 開始到810F/G 以及GJB 150A 中均明確要求試件在高低溫箱中不工作狀態(tài)達(dá)到溫度穩(wěn)定后要盡可能目視檢查其表面狀況并記錄結(jié)果，意即保溫時(shí)間中要增加完成目視檢查的時(shí)間（T目）。應(yīng)當(dāng)指出，規(guī)定這一要求是必要的，可以及早發(fā)現(xiàn)試件的問題，從而中止試驗(yàn)。問題是當(dāng)試件置于溫度箱中并連接好電源、功能、性能測試線路、試驗(yàn)箱內(nèi)空氣溫度和試件溫度響應(yīng)測試傳感器和線路的情況下，往往難以進(jìn)行全面的目視檢查。工程實(shí)踐中，試件在高、低溫工作試驗(yàn)溫度下達(dá)到溫度穩(wěn)定后，由于溫度要求不像儲(chǔ)存試驗(yàn)?zāi)菢訃?yán)酷，且試驗(yàn)時(shí)間相對較短，出現(xiàn)目視可發(fā)現(xiàn)的變化的可能性不大，所以一般不必考慮這一時(shí)間，只有那些經(jīng)分析認(rèn)為其外觀和表面狀態(tài)對這兩個(gè)溫度和達(dá)到溫度穩(wěn)定時(shí)間極為敏感的產(chǎn)品才考慮進(jìn)行目視檢查。

3.3.3 附加保溫時(shí)間

在MIL-STD-810F/G 和GJB 150A 中，無論是高溫工作試驗(yàn)還是低溫工作試驗(yàn)的保溫時(shí)間均要加上2 h。試件在試驗(yàn)溫度下達(dá)到溫度穩(wěn)定的時(shí)間是實(shí)際測量的結(jié)果，影響這一結(jié)果的因素很多，主要是試件自身材料、結(jié)構(gòu)和熱傳遞路徑等內(nèi)部因素；此外，還有許多外部因素也不可忽視，例如，試件中熱慣性最大的功能部件選得準(zhǔn)不準(zhǔn)，有沒有代表性，這很大程度上取決于設(shè)計(jì)人員的判斷和試驗(yàn)人員安裝的測量點(diǎn)的多少；另外，事先進(jìn)行溫度 穩(wěn)定測量時(shí)使用的試驗(yàn)箱熱交換能力、升降溫速率若與實(shí)際進(jìn)行溫度試驗(yàn)的試驗(yàn)箱不同，則直接使用事先測得的溫度穩(wěn)定時(shí)間也會(huì)影響試驗(yàn)結(jié)果。正是基于上述原因，810F/G 和GJB 150A 中增加了2 h的附加保溫時(shí)間。

針對這一規(guī)定的基本操作方法是：如果溫度試驗(yàn)時(shí)，在試件的關(guān)鍵功能部件上安裝了若干溫度傳感器，則觀察和記錄傳感器指示的溫度達(dá)試驗(yàn)溫度容差范圍的時(shí)間，最后一個(gè)測量點(diǎn)溫度達(dá)到容差范圍的時(shí)間與試驗(yàn)箱達(dá)到溫度穩(wěn)定的時(shí)間之差即為溫度穩(wěn)定時(shí)間（T1），到達(dá)此時(shí)間后保溫2 h。如果溫度試驗(yàn)前，已經(jīng)單獨(dú)測量過該試件在規(guī)定試驗(yàn)溫度下達(dá)到溫度穩(wěn)定的時(shí)間，則可將這一時(shí)間作為試驗(yàn)時(shí)的溫度穩(wěn)定時(shí)間T1，再加上2 h 的保溫時(shí)間。

3.3.4 中間檢測時(shí)間

中間檢測的目的是在試件確實(shí)達(dá)到溫度穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，確定產(chǎn)品的功能和性能是否正常。只有在溫度穩(wěn)定后測得的結(jié)果才能真正反映試件對該溫度的適應(yīng)能力，而中間檢測的時(shí)間取決于檢測項(xiàng)目的數(shù)量和檢測每一項(xiàng)目所需的時(shí)間。

4 標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用情況分析

4.1 非實(shí)測法帶來的問題和風(fēng)險(xiǎn)

長期以來，國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)一再給出了試件溫度穩(wěn)定的定義，要求通過實(shí)際測量來獲取試件達(dá)到溫度穩(wěn)定所需的時(shí)間，作為確定高、低溫試驗(yàn)中暴露時(shí)間（即保溫時(shí)間）的依據(jù)。但由于種種原因，應(yīng)用實(shí)測方法確定試件溫度穩(wěn)定時(shí)間的情況很少，大部分軍工產(chǎn)品定型過程的高、低溫工作試驗(yàn)的溫度穩(wěn)定時(shí)間均用最簡單的重量法確定，或者使用相似產(chǎn)品以前用過的溫度穩(wěn)定時(shí)間。因此可以說大多數(shù)情況下所用的溫度穩(wěn)定時(shí)間不夠準(zhǔn)確。如果時(shí)間不足，由于產(chǎn)品尚未熱透或冷透，造成欠試驗(yàn)，使鑒定試驗(yàn)中產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性結(jié)論不可信；如果時(shí)間過長，即超過了溫度穩(wěn)定所需時(shí)間，則又造成不必要地延長試驗(yàn)時(shí)間，資源浪費(fèi)。

4.2 直接測量法應(yīng)用遇到的問題

直接測量法難以被推廣應(yīng)用主要有以下原因：

1）需要配置額外的溫度傳感器和測量記錄設(shè)備，并且傳感器的安裝和走線可能會(huì)影響受試產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)或密封狀態(tài)；

2）需要產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員和試驗(yàn)人員密切配合，確定試件上熱慣性大的功能部件，并在試驗(yàn)操作流程中，安排專門的工作步驟進(jìn)行測量和記錄；

3）目前尚缺乏可操作性強(qiáng)的溫度穩(wěn)定時(shí)間確定方法標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)的指導(dǎo)文件。

需要說明的是，現(xiàn)有環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，如GJB 150A，有安裝溫度傳感器測量試驗(yàn)箱內(nèi)空氣溫度和試件響應(yīng)溫度的要求，用直接測量法測量試件溫度穩(wěn)定時(shí)間可以與此要求結(jié)合進(jìn)行?？梢姡苯訙y量法難以貫徹實(shí)施雖有技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上和管理上的原因，但最重要的還是認(rèn)識(shí)上的不足，而且缺乏相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的支撐和指導(dǎo)。

5 建議

應(yīng)用直接測量法是高低溫工作試驗(yàn)中確定試件溫度穩(wěn)定的有效方法，美軍標(biāo)810F/G 和GJB 150A 相對于810C 與GJB 150 的突出變化是試驗(yàn)過程的精細(xì)化。人們往往更加注意的是試驗(yàn)條件的變化，而不是試驗(yàn)過程實(shí)施要求的這些變化。就810F/G 和GJB 150A 的高、低溫試驗(yàn)而言，在關(guān)于溫度試驗(yàn)前“準(zhǔn)備”一節(jié)的條款中規(guī)定，“按技術(shù)文件規(guī)定，在試件內(nèi)、試件上或其周圍安裝溫度傳感器，以測量試件周圍的空氣溫度和試件的響應(yīng)溫度”；程序II（工作試驗(yàn)）規(guī)定，“為了確保測量到試件最大溫度響應(yīng)，溫度傳感器應(yīng)安裝在功能元件上”；在“高溫試驗(yàn)”的第4.4 節(jié)中，對編制試驗(yàn)操作程序時(shí)提出了要考慮一些特殊要求。因此，建議如下：

1）盡快制定《受試產(chǎn)品溫度穩(wěn)定時(shí)間確定方法》標(biāo)準(zhǔn)，為規(guī)范化地應(yīng)用直接測量法提供技術(shù)支撐。

2）結(jié)合貫徹實(shí)施GJB 150A 中有關(guān)測量試驗(yàn)箱內(nèi)空氣溫度和試件響應(yīng)溫度的要求，綜合考慮配置測量試件溫度穩(wěn)定時(shí)間所需的傳感器和測量記錄系統(tǒng)。

3）在溫度試驗(yàn)箱檢定時(shí)，同時(shí)給出試驗(yàn)箱達(dá)到溫度穩(wěn)定的時(shí)間，以供進(jìn)行溫度試驗(yàn)時(shí)使用。

4）在產(chǎn)品研制階段適當(dāng)時(shí)機(jī)安排溫度響應(yīng)調(diào)查試驗(yàn)，以確定受試產(chǎn)品的各種熱特性和達(dá)到溫度穩(wěn)定所需的時(shí)間。為了使確定的溫度穩(wěn)定時(shí)間也適用 于鑒定試驗(yàn)，建議調(diào)查試驗(yàn)所使用的溫度試驗(yàn)箱、試驗(yàn)溫度、溫度變化速率等盡量與鑒定試驗(yàn)時(shí)的一致。

5）采納GJB 150A 關(guān)于縮短試件達(dá)到溫度穩(wěn)定時(shí)間的建議，在進(jìn)行溫度穩(wěn)定時(shí)間測量時(shí)，可以將試驗(yàn)箱的溫度調(diào)到受試產(chǎn)品最高工作溫度而不是試驗(yàn)溫度。鑒定試驗(yàn)中應(yīng)用這一數(shù)據(jù)時(shí)，初始溫度也可調(diào)到受試產(chǎn)品最高工作溫度，達(dá)到溫度穩(wěn)定時(shí)間后，才將試驗(yàn)箱溫度調(diào)節(jié)至試驗(yàn)溫度。這樣做的前提條件是受試產(chǎn)品必須事前用步進(jìn)應(yīng)力的方法確定其最高工作溫度，以便有較大的工作溫度裕度，可用于縮短達(dá)到溫度穩(wěn)定的時(shí)間，節(jié)約試驗(yàn)總時(shí)間和資源。

（References）

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[8] MIL-STD-810F/G 環(huán)境工程考慮和實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)[S],2014

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[10] RTCA DO 160 機(jī)載設(shè)備環(huán)境條件與試驗(yàn)方法[S],2014

[11] GB/T 2423.1 電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn): 第2 部分 試驗(yàn)A: 低溫[S],2001

[12] GB/T 2423.2 電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn): 第2 部分 試驗(yàn)B: 高溫[S],2001