在產品可靠（kào）性測試中，環境試驗是（shì）關鍵一環其中，高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（yàng）品在特定環境下的性能行為做出（chū）分析。並對由熱脹冷縮而引起的物理或化（huà）學傷害做出評估。該試（shì）驗廣泛應用於國防 航天電子（zǐ）電工產（chǎn）品（pǐn）汽車塑料橡膠儀器儀表等行（háng）業的產品檢測隨著科（kē）學技術的發展（zhǎn）。目前，高低溫衝擊試驗箱（xiāng）（亦稱冷熱衝擊試驗箱）是進行產品高低溫衝擊試驗的主要設備在（zài）對高低溫衝擊試驗箱的檢測工作中，通常隻檢測高溫區試（shì）驗箱和（hé）低溫區試驗箱的點溫度溫度均勻性和溫度波動性等項目。卻較少關注對（duì）其溫度驟變能力（一般可以用溫度變換時間表示）的檢測。
    目前，在我國歐（ōu）盟以及（jí）美國的各類現行標準（包括ISO、IEC等相關標準）中，都對高（gāo）低（dī）溫衝擊試驗箱的溫度驟變能力提出了相應要求；忽略該參數的檢測可能造成產品質量問（wèn）題、企業評（píng）審不（bú）合格等不良後果。
    基於（yú）該參數的重要意義（yì），本（běn）文首先介紹高（gāo）低（dī）溫衝（chōng）擊試（shì）驗（yàn）並分析溫度轉（zhuǎn）換時間在各標準（zhǔn）中的（de）要求。進而提出一（yī）種有效（xiào）可靠的溫度變換時間檢測方法，以減少傳統人工計時方法的誤差。本文後對（duì）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（Thermal Shock Test） 是通過將樣品（pǐn）反複暴露於（yú）連續快速變化的高溫和低溫環境中，從而測試樣品在環境溫度突變條件下的耐受程（chéng）度（dù）和適應性試驗設備（bèi）一般可以選（xuǎn）擇（zé）采用兩個獨立的（de）試驗箱（xiāng），或一個溫度（dù）能夠快速變化的試驗箱或一個帶有兩個腔室的試驗箱。試驗區域的溫度驟變可以（yǐ）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.或在保持測試架靜止的情況（kuàng）下通過閘（zhá）門開閉（bì）實現冷熱空氣的交替來實現。溫度傳導介質可以是（shì）空氣，也可以是（shì）某些特定液體。本文隻針對采用空氣介質（zhì）的高低溫衝擊（jī）試驗進行討論。

    圖1為高低溫衝擊試驗的溫度曲線（xiàn）示意圖。其中：T1為低溫段（duàn）溫度；TH為高溫段溫（wēn）度；t1為暴露持續時間；tr為試驗箱（室）溫度恢複時間；t為轉換時間；A為試驗循環起（qǐ）始點；B為試驗循環終止點。
    在箱體預熱完畢且箱內溫度穩定的狀（zhuàng）態下，樣品（pǐn）首先被暴露在高溫TH中，並保持規定時間t1。接下來，在規定（dìng）時間內將樣品轉移並暴露在低溫TL中，並同樣保（bǎo）持規定時間t1。。 後，在規定時間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（shí）間概述

    通常情況下.轉換時間{即圖1所示（shì）t2、試驗箱（室）溫度恢複時間（jiān）即圖1所示和溫度變換時間是評估高（gāo）低溫衝擊試驗箱溫度（dù）驟變能力的重要依據。

    在（zài）國內外針對不同產（chǎn）品的（de）高低溫（wēn）衝擊試（shì）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：溫度變化》、GB/T 19949.2-2005《道路車輛安全氣囊部件第2部分安（ān）全氣（qì）囊模塊試驗》和ANSI/ EIA- 364-32F:2011《Thermal ShockTest Procedure For Electrical Connectors And Sock-ets》中，都對這（zhè）些參數進行了定義。表1例舉了上述3個標準中的（de）相關要求。
    轉換時間應包括試驗樣品從一個試驗箱取出的時（shí）間（jiān）放入第2個試驗箱的時間（jiān）以及在實驗場所環境溫度下停留的時間。
    溫度恢複時間指試驗箱（室）在規定的溫度下達到穩定狀態後，箱體內溫度從置入負載到恢複至原穩定狀態所需要的時間。
    溫度變換時間（jiān）指（zhǐ）箱體（tǐ）中溫度從高（低溫穩定狀態變換至低（高）溫穩定狀態的時間總和，它包括轉換時間和試驗箱（xiāng）（室）的溫度恢複時間，其模型（xíng）為：
    t△T=t2+tr
    式中：t△T——溫度變換時間；
     T2——轉換時（shí）間；
    Tr——溫度恢複時間。可由設備資料獲得，也可根據相關標準計算
    由此可（kě）見，轉換（huàn）時間或溫度恢複時間過長，會直接導致溫度變（biàn）換時間過長，從而使樣品所處環境（jìng）的溫度變化率過小，無法實現滿足試驗要求的溫度驟變條件（jiàn）。
    綜上分析、為評估高低溫衝擊試驗箱的溫度驟變能力。有必要對轉換時間和（hé）溫度恢複時間進行檢測然而由於環境設備在運行過（guò）程中是（shì）一個封閉係統。並且內部測試架的（de）移動（dòng）以及冷熱空氣交換都較為（wéi）迅速，所以很難在（zài）運行過程中分別對這兩個參數（shù）進行檢測
    為了解決這個問（wèn）題，本文（wén）提出（chū）通（tōng）過檢測溫度變換（huàn）時間來（lái）評估高低溫衝擊試驗箱（xiāng）的溫度驟變能力（lì），進而判斷（duàn）設備（bèi）是否（fǒu）能滿足試（shì）驗標準要求

    3、溫度變換時間的檢測

    3.1 檢測（cè）方法
    參考JJF 1101---2003《環境試驗設（shè）備溫度、濕度校準規範》，標（biāo）準器采用數據采集器，配合T型熱電偶，對高低溫衝擊試驗箱的溫度變換時間（jiān）進行檢測，該檢（jiǎn）測過程（chéng）可以與高低溫（wēn）衝擊（jī）試驗箱常規的溫（wēn）度檢測或（huò）校準同步進行。
    數據采集器通過（guò）通信接口，將測試數據存儲在計算機內。溫度傳感器應安裝在測試區域的框架上，熱電偶通過箱體的電纜孔引出 對於試驗區域可（kě）移動的環境設備，應注意（yì）預留合適長度的引線（xiàn）在試驗區域內根據相（xiàng）關標準或者客戶（hù）提出的試驗要求，應放入合適的負載。
    當高低溫衝（chōng）擊試驗箱按試驗要求開始（shǐ）循環工作後，數據采集器（qì）會將試驗區域的溫度值記錄在計算機中由於高低溫轉換時（shí），試驗區域的溫度變化速率較快，且轉換（huàn）時間一般≤5min，所（suǒ）以，為了得到一條（tiáo）完整準確的溫度曲線、考慮到傳感器的響應時間，數據采集器的小采樣間隔時間建議（yì）設置為5~20s。數據采集（jí）器的（de）采樣（yàng）間隔時間可以溯源（yuán）到高一級（jí）時間基（ 標）準。
    對於一個（gè）完整的溫（wēn）度循環.在溫（wēn）度波動度小於預設溫度（dù）的允許誤差（chà）後（hòu），對於降溫過程以實測溫度值低於（yú）TH-△TH下（式中TH為高溫（wēn）段溫度，TH-△TH下為其下偏差的時刻為起始點，以（yǐ）實測溫度值低於TL-△TH上（式中（zhōng）TL為低溫段溫度（dù），△TH上為（wéi）其上偏（piān）差）的時刻為終（zhōng）止點；對於升溫過程（chéng）以實測溫度值（zhí）大於TL-△TH上（式中式中（zhōng）TL為低溫段溫度，△TH上為其（qí）上（shàng）偏差）的時刻為起（qǐ）始點，以實測溫度值大（dà）於TH-△TH下（式中TH為高溫段（duàn）溫度，TH-△TH下為其下偏差的時刻為終止點。根據這段時間計算機中記錄的數據點個（gè）數和數據采（cǎi）集（jí）器的采樣間隔時間，來計算溫度變換時間t△T即：
    t△T=m·tsample 
    式中：t△T——溫度變換時（shí）間；
    M——采樣數（shù）據點的個數，
    t sample——數據采集器的采樣間隔時間

    檢測過（guò）程的（de）試驗（yàn）循環數應根據相關標準確定，如沒有明確規定。則建議至少運行（háng）5個循環對於第；次循環過程.可以（yǐ）得（dé）到一（yī）組升溫溫度變換時（shí）間t和降溫溫度變（biàn）換（huàn）時間t△升i（i=1.2.3.....）和降（jiàng）溫溫度變換時間t△降i（i= 1.2.3...）。後，以每次溫度變換時間的計算結果平均值（zhí）作為該設（shè）備溫度變換時（shí）間的（de）測量結果，即：

    式中n為試驗循環次數。
    3.2 方法驗證
    以（yǐ）電（diàn）子產品為例，參考GB/T 2423. 22-2012和（hé）ANSI/EIA-364- 32F: 2011中（zhōng）的試驗要求（qiú），使用RIUKAI公（gōng）司RK-TS2-100型高低溫衝擊（jī）試驗箱（xiāng）作（zuò）為被測環境設（shè）備。選擇ANSI/EIA- 364-32F: 2011中的測試條件8作為測試要求（qiú），即:
    高溫段溫度（dù）設置為105℃；溫度允許範圍為105~ 108℃；
    低溫段溫度設置為-40℃；溫度允許範（fàn）圍（wéi）為_45~-40℃；
    根（gēn）據（jù）模擬負載的質量、暴露持續時間設置為30min；
    轉換（huàn）時間（jiān）要求≤3min；溫度變換時間要求≤7min。
    實驗使用（yòng）數據采集器記錄箱體內溫度的實測值，其（qí）采樣間隔時間設置為5s。

    圖2為試驗過程中單個循環（huán）的（de）溫度測試曲（qǔ）線，其形狀符合理論曲（qǔ）線證明該檢測方法是有效可行的。根據上文規定的溫度允許範圍.選取每一段溫度變（biàn）化過程中的起止時間點、根據它們之間包含的采樣數據的個數。乘以采樣間隔時間計算得到溫度變換時間。本次試（shì）驗一（yī） 共進行了5個循環，得到（dào）了5組升溫溫度變換時間和降溫溫度變換時間（jiān）。計算結（jié）果如表2所示。溫度變換時間平（píng）均值為370s.測（cè）量結果重複性為18s。

    由（yóu）實驗結果（guǒ）分析、對於該高（gāo）低溫衝擊試驗箱的溫度變換時間單次單方向溫度（dù）變（biàn）換時間（jiān）測量（liàng）結果以及5次循環的平均值均滿足標（biāo）準要（yào）求  實驗表明。本（běn）文提出利用數據采集器記錄溫度變化曲線來確定和計算溫度變換（huàn）時間的（de）方法（fǎ）合理可行測量結果可以精確到數據采集（jí）器的小采樣間隔時間（本（běn）例中為5s）。