在（zài）產品可靠性測試中，環境試驗是（shì）關鍵一環其中，高（gāo）低溫衝擊試驗通過檢測樣品在溫度反複驟變條件下的適應性，對樣品在特定（dìng）環（huán）境下的性能（néng）行為做出分（fèn）析。並對由熱脹冷縮而引起的物理或化學傷害做出評估。該試（shì）驗廣泛（fàn）應用（yòng）於國防 航天電子電工產品汽車塑料橡膠儀器儀表等行業的產品檢測隨著科學技術的發（fā）展。目前（qián），高低溫衝擊試驗箱（亦稱冷熱衝擊試（shì）驗箱）是（shì）進行產品高低溫衝擊試驗的主（zhǔ）要設（shè）備在對（duì）高低（dī）溫衝擊試驗箱（xiāng）的檢（jiǎn）測工作中，通常隻檢測（cè）高溫區試驗箱和低溫區（qū）試驗箱的點溫度溫度均勻性和（hé）溫度波動性等項目。卻較少關注對其溫度驟變能力（一般可以用溫度變換時間表示）的（de）檢測。
    目（mù）前，在我國歐盟以（yǐ）及美國的各類（lèi）現行標準（包括ISO、IEC等相（xiàng）關標準）中，都對高低溫衝擊試驗箱的溫度驟變能力提出了相（xiàng）應要求；忽略該參數的檢測可能造成產品質量問題、企業評審不合格等不良後果。
    基於該參數的重（chóng）要意義，本文首（shǒu）先介（jiè）紹高（gāo）低溫衝擊試驗並分析溫度轉換時間在各標準中的要求。進而提出一種有效可靠的溫度變換時間檢測方（fāng）法，以減少傳（chuán）統人工計時方（fāng）法的誤差。本文後（hòu）對該方法進行了實驗（yàn）驗證

    1、高低溫衝擊試驗

    高低溫衝擊試驗（yàn）（Thermal Shock Test） 是通過將（jiāng）樣品反複暴露於連續快速變化的高溫和低溫環境中，從而測試樣品（pǐn）在環境（jìng）溫度突變條件下的耐受程（chéng）度和適（shì）應性試驗設（shè）備一般可（kě）以（yǐ）選擇采用兩個獨立的試驗箱，或一個溫度能夠快速變化的試（shì）驗箱或一個帶（dài）有兩個腔室的試驗箱。試驗區域的溫度驟變可（kě）以通過利用機械方法將測試架快速地在高溫和低溫區域移動.或在保持測（cè）試架靜（jìng）止的情況下通過閘門（mén）開閉實現冷熱空氣的交（jiāo）替來實現。溫度傳導介質可以是（shì）空（kōng）氣，也可以（yǐ）是某些特定液體。本（běn）文隻針對采用空氣（qì）介（jiè）質的高低溫衝擊試驗（yàn）進行討論。

    圖1為高低溫衝擊試驗的溫度（dù）曲線示意圖。其中：T1為低溫段溫度；TH為高溫段溫度（dù）；t1為暴露持續（xù）時間；tr為試驗箱（室）溫度恢（huī）複時間；t為轉換時間；A為試驗（yàn）循（xún）環起始點；B為試（shì）驗循環終止點（diǎn）。
    在箱體預熱完畢且箱內溫度穩定（dìng）的狀態下，樣品首先被暴露在高溫TH中，並保持規定時（shí）間t1。接（jiē）下來，在規定時間內將樣品轉移並（bìng）暴露在低溫TL中，並同樣（yàng）保（bǎo）持規定時間t1。。 後，在規定（dìng）時間（jiān）內將樣品轉移到高溫TH中，形成一個試驗循環。

    2、溫度變換時間概述

    通常情況下.轉（zhuǎn）換（huàn）時間{即圖1所示t2、試驗（yàn）箱（室）溫度恢（huī）複時間即圖1所示（shì）和溫度變換時間是評估（gū）高低溫衝擊試驗箱溫度驟變（biàn）能力的重要依據。

    在國內外針對不同產品的高低（dī）溫衝擊試驗標準（諸如GB/T 2423 22-2012《環境試驗第2部分試驗方法試驗N：溫（wēn）度變化》、GB/T 19949.2-2005《道路車輛安全（quán）氣囊部件（jiàn）第（dì）2部分安全氣囊（náng）模塊試驗》和ANSI/ EIA- 364-32F:2011《Thermal ShockTest Procedure For Electrical Connectors And Sock-ets》中，都對這些參數進行（háng）了定義。表（biǎo）1例舉了上述（shù）3個標準中的相關要（yào）求。
    轉換時間應（yīng）包括試驗樣（yàng）品從一（yī）個試驗箱取出的時間放入第2個試驗箱的（de）時間以及在實驗場所環境溫度下停留的時間（jiān）。
    溫度恢複時間指試驗箱（室）在（zài）規定的溫度下達（dá）到穩定狀態後，箱（xiāng）體內溫度從置入負（fù）載到恢複至原穩定狀態所需要的時間。
    溫度（dù）變換時間指箱體中溫度從（cóng）高（低溫穩定狀態變（biàn）換至低（高）溫（wēn）穩定狀態的時間總和，它包括（kuò）轉（zhuǎn）換時間和試驗箱（xiāng）（室）的（de）溫度恢複時間，其模型為：
    t△T=t2+tr
    式中：t△T——溫度變換時間；
     T2——轉換（huàn）時間；
    Tr——溫度恢複時間。可由設備資料獲得，也可根據相關標（biāo）準計算
    由此可見，轉換時（shí）間或溫度恢複時間過長，會直（zhí）接導致溫度（dù）變換時間過（guò）長，從而使樣品所處環境的溫度變化（huà）率過小，無法實現（xiàn）滿足試驗要求的溫度驟變條件。
    綜上分析、為評估高低（dī）溫（wēn）衝擊試驗箱的溫度驟（zhòu）變能力。有必要對轉換時間和溫度恢複時間（jiān）進行檢測然而由（yóu）於環境設備在運行過（guò）程中是（shì）一個封（fēng）閉係統。並且內部測（cè）試架的（de）移（yí）動以及冷熱空氣交換都（dōu）較為迅速，所以很難在運行過程中分（fèn）別對這兩個參數進行檢測
    為了解（jiě）決這個問題（tí），本文提出通過檢測溫度（dù）變換時間來評估（gū）高低溫（wēn）衝（chōng）擊試驗箱（xiāng）的（de）溫度驟變能力，進而判斷設備是否能滿足（zú）試驗標準要求

    3、溫度變換時間的檢測

    3.1 檢測方法
    參考JJF 1101---2003《環境試驗設備溫度、濕度校（xiào）準規範》，標準器采用數據采（cǎi）集器，配合T型熱電偶，對高低溫衝擊試驗箱的溫度變換時間進行檢測，該檢測過程可（kě）以與高低（dī）溫（wēn）衝擊試驗箱（xiāng）常規的溫度檢測或校準同步進行。
    數據采集器通過通信接口，將測（cè）試數（shù）據存儲在計算機內。溫度傳感器應（yīng）安裝在測試（shì）區域的框架上，熱電偶通過箱體的電纜孔引出 對於試驗（yàn）區（qū）域可移動的環境設（shè）備，應注意預留合適長度的引線（xiàn）在試驗區域內根（gēn）據相關標準或（huò）者客戶提出（chū）的（de）試驗（yàn）要求（qiú），應放（fàng）入合（hé）適的負（fù）載。
    當高低溫衝擊試驗箱按試驗要求（qiú）開（kāi）始循環工作後，數據采集器會將試驗區（qū）域的溫度值（zhí）記錄在計算機中由於高（gāo）低溫轉換時，試驗區域的溫度變化速率較快，且轉換時間一般≤5min，所（suǒ）以，為了（le）得（dé）到一條完整準確的溫度曲（qǔ）線、考慮到傳感器的響應時（shí）間，數（shù）據采集器的小采樣（yàng）間隔（gé）時（shí）間建議（yì）設置為5~20s。數據采集器（qì）的采樣間隔時間可以（yǐ）溯源到高一級（jí）時間基（ 標）準。
    對於一個（gè）完整的（de）溫（wēn）度循環.在溫度波動（dòng）度小於預設溫度的允許誤差後，對於降溫過程以實（shí）測溫度值（zhí）低於TH-△TH下（xià）（式中TH為高溫段溫度，TH-△TH下（xià）為其下偏差的時刻為起始點，以實測（cè）溫（wēn）度值低於TL-△TH上（式中TL為低溫段溫度，△TH上為（wéi）其上偏差）的時刻為終止點；對（duì）於升溫過程以實（shí）測溫度值大於TL-△TH上（式中式中TL為低溫段溫度，△TH上為其（qí）上偏差）的（de）時刻為起始點，以實測溫度值大於TH-△TH下（式中TH為高溫段溫度，TH-△TH下為其下偏（piān）差的時刻為終止點。根據這段時間計算機中記錄的數據點（diǎn）個數和數據采集器（qì）的采樣間（jiān）隔時間，來計算溫度變換時間t△T即：
    t△T=m·tsample 
    式中：t△T——溫度變（biàn）換時間；
    M——采樣數據點的個數，
    t sample——數據采集器的采樣間隔時間

    檢測過程的試驗循環數應根據（jù）相（xiàng）關標準（zhǔn）確定，如沒有明確規定。則建議至少運行5個循環對於第；次（cì）循環過程.可以得到一組升溫溫度變（biàn）換時間t和降溫溫度變換時間t△升i（i=1.2.3.....）和降溫溫度變換（huàn）時（shí）間t△降i（i= 1.2.3...）。後，以每次溫度變（biàn）換時間的計算結果平均值作為該設備溫度（dù）變換時（shí）間的測量結果（guǒ），即：

    式中n為（wéi）試驗循環次數。
    3.2 方法驗證
    以電子產品為例，參考GB/T 2423. 22-2012和ANSI/EIA-364- 32F: 2011中的試驗要求（qiú），使用RIUKAI公司RK-TS2-100型高低溫衝擊試（shì）驗箱作為被測環境設備。選擇ANSI/EIA- 364-32F: 2011中的測試條件8作為測試要求，即:
    高溫段溫度設置（zhì）為105℃；溫度允許範（fàn）圍為105~ 108℃；
    低溫段溫度（dù）設（shè）置為-40℃；溫度允許範圍為_45~-40℃；
    根據模擬（nǐ）負載（zǎi）的質量、暴露持續時間設置（zhì）為30min；
    轉換時間要求≤3min；溫度變換時間要求≤7min。
    實（shí）驗使用數（shù）據采集器記錄箱體內溫度的實測值，其采樣間隔時間設置為5s。

    圖（tú）2為試驗過程中單個循環的（de）溫度測試曲線，其形狀符合理論曲線證（zhèng）明該檢（jiǎn）測方法是有效可行的（de）。根據上文規定的溫度允許範圍.選取每一段溫度變化過程中的起止時間點、根（gēn）據它們之間包（bāo）含的采樣（yàng）數據的個數。乘（chéng）以（yǐ）采樣間隔時間計算得到（dào）溫度變換時間。本次（cì）試（shì）驗一 共進行了5個循環，得到了5組升溫溫度變換時間和降溫溫度變換時間。計算結（jié）果如表2所示。溫度變換時間（jiān）平均值為370s.測量結果重複性為18s。

    由實（shí）驗（yàn）結果分析、對於該高低溫衝擊試驗（yàn）箱的溫度變換（huàn）時（shí）間單次單（dān）方向溫度變換時間測量結果以及5次（cì）循環的平均值均滿足標準要求  實驗表明。本文（wén）提出利用數據采集器記錄溫度變化曲線來確定（dìng）和計（jì）算溫度（dù）變換時間的方法合理可行（háng）測（cè）量結果可以精確到數據采集器的小采（cǎi）樣間隔時間（本例中為5s）。