一、概述

    為評價（jià）元器件（jiàn）、設備、係統在實際的運輸、存儲、使用環（huán）境下的性能，將電子電工產品（包括材料、元器件等）暴露（lù）在特定環境中進行試驗，這樣（yàng）的（de）一種評估產品的可靠性和質量的（de）試（shì）驗稱為 環境試驗。
    通過試驗（yàn）發現產品的缺陷從而可以提供產品質量方麵的信息，是質量保證的（de）重要手段。環境試驗作為評價材料和產品在（zài）自然環境條件下的環境適應性和（hé）可靠性的一種重要（yào）手段（duàn），對提高產品質量、開發新材料、研製新產品、掌握產品存儲使用壽（shòu）命起到關鍵性的作用，在新科技開發領域具有重要（yào）的價值。
    環境試驗可分為自然環境試驗及人工模擬試驗。其中，自然環境試驗又可分為天（tiān）然（rán）暴露試驗和現場天然暴露（lù）試（shì）驗（yàn）是試驗。運行將產品或（huò）材料在自然氣候條件下暴露，考（kǎo）核其環境適應性，試驗期間試驗樣（yàng）品一般不工作，試驗的時間很長，評估其結果往往需要很多年後，天然暴露試（shì）驗準（zhǔn）確、嚴格、真（zhēn）實，其結論比較權威，多為國家或大的工業（yè）集團所采（cǎi）用。現場運行試驗多由於試驗設備受到各（gè）種限製，無法在實驗室中進行環境試驗，即使能夠試驗，實（shí）驗（yàn）室試驗也不可能完全真實地模擬現場的使用環境，為了（le）進行（háng）真實的考核，需要進行現場（chǎng）環境（jìng）試驗，以補充試驗室的不足，充分驗證設備在（zài）現場使用環境中（zhōng）的可靠性與（yǔ）環境適應性。人工模擬試驗即實驗室環境試驗，通常在模（mó）擬環境條件的實驗室中進行，試驗樣品在人工模擬創造的某種氣候環境或機械環境中試驗。人工模擬試驗不（bú）僅具有（yǒu）與天然暴露試驗（yàn）相（xiàng）似的優點，而且能加速試驗（yàn）過程，大大縮短試驗時間，其環境應力、負載條件（jiàn）的施（shī）加都可以控製在容差範（fàn）圍內，保證全部試驗在受控條件（jiàn）下進行，故重現性良好，具有強可比性。其缺點是受到設備的（de）限製，一般是試驗一些體積較小、質量較小（xiǎo）的產品，且有（yǒu）時對真（zhēn）實的綜合環境的模擬性比較差。

    二、天然暴露試驗（yàn）

    天然（rán）暴露試驗是將樣品（產品或材料）在自（zì）然環境條件下進行暴露和測試（shì）。這種試驗的周期長，通常要在兩年以上。
    天然暴露試驗可分為無氣（qì）候防護試驗和有氣候防護試驗兩種。無氣候防護是（shì）指樣品在室外暴露，直接受（shòu）氣候影響。有氣候（hòu）防護是（shì）指在一定防護（hù）條件下的（de）試驗暴露，又可分為完全氣候防護和部分氣候防護。完全氣候防護是指在空調和半空調室內暴露，能保護樣（yàng）品免受（shòu）氣候直接（jiē）影響。部（bù）分氣候（hòu）防護是指在棚下、掩蔽所內暴露，僅能部分保（bǎo）護產品免受氣候直（zhí）接影響。
    天然暴露試驗可（kě）在靜止狀態下進行，也可以（yǐ）在定期運行或滿負荷（hé）狀態（tài）下進行，視（shì）試驗的要求而定。通過天然暴露（lù）試驗，可以獲得產品在自然環境條件下電參數的變化規律、失效情況、失效水平和失效原因，還可以了解產品製造過（guò）程中材料、工藝、塗覆層等性（xìng）能的穩（wěn）定性和防護（hù）能力。
    天然（rán）暴露試（shì）驗可以為研究人工模擬試驗方法及其轉換關係提供數據資料（liào），還可（kě）以用來驗（yàn）證和比較加（jiā）速試驗（yàn）的有效性。
    天然暴露試驗也存在許多不足（zú）之處，例如（rú），試驗條件不能控製，每年同一（yī）季節的氣候及其他因素總（zǒng）有不同（tóng）程度的變化，因而在一定程度上影響了試驗的再現性。其次是試驗周期（qī）長，有時跟不上產品的發展。

    三、人工模擬試驗

    天然（rán）暴露試（shì）驗是（shì）將樣品長（zhǎng）期暴露在自然環境條件下（xià）進行測試。現場（chǎng）運行試驗（yàn）是（shì）將樣品（pǐn）裝置在各種典型的使用現場並使它處於正（zhèng）常運（yùn）行狀（zhuàng）態進行測試。這兩種試驗都能直接（jiē）反映產品實際使用中的（de）性能和可靠（kào）性，也是驗證人工模擬試驗（yàn）準確性的基礎。但是試驗（yàn）周（zhōu）期都較長，花費人力物力大，並且前者試驗條件不能（néng）控製，影響試驗的再現性（xìng），且有時跟不上（shàng）產品的發展；後者數據反饋（kuì）慢。因此，為（wéi）了在較短時間內能鑒定產品（pǐn）對環境（jìng）的適應能力，在科研（yán）和生產（chǎn）工作中（zhōng）多采用人工模擬環境試驗，即在實（shí）驗（yàn）室的試驗設備（bèi）（箱或室）內模擬一個或多個環境因素的作用，並予以（yǐ）適當（dāng）的強化。人工模擬（nǐ）試驗的試驗條件（jiàn）的確定，要求既能模擬環境中主要因（yīn）素影響的真實（shí）性，又能在（zài）時間（jiān）上起一定的加速作用，但是加速的程度不應改（gǎi）變產品實際損壞（huài）機理的規律。為此，人工模擬試驗的試驗條件和方法必須與產品環境條件（jiàn）的等級、數值有機地聯係起來。
    電子電工產品在運輸、存儲、使用過（guò）程（chéng）中（zhōng）所經受的環境條件是多（duō）種多樣、錯綜複雜的。影響產品的環境因素可分為如下幾種：
    （1）氣候條件：高低溫、濕度、氣（qì）壓、風、雨、冰（bīng）霜等。
    （2）機械（xiè）條件：衝（chōng）擊、振動、搖擺、恒定加速度等。
    （3）生物條件：黴菌、有害動物、海洋（yáng）生物等（děng）。
    （4）輻射條件（jiàn）：太陽輻射、電磁輻射、核輻射等。
    （5）化學活（huó）性物質：硫化氫、二氧化硫、鹽（yán）霧等。
    （6）機械活性物質：沙粒、塵等。
    人工模擬試驗就是將上述環境因（yīn）素在實驗室內（nèi）重現出來。然而，這不是一件簡單的事情，特（tè）別是上述這些因素對產品的作用往往不是單一的（de），而經常是（shì）多種環境因素同時作用在產品上。例如，在濕熱帶地區，高溫、高濕、黴菌是同時並存而起作用的。又如，機載（zǎi）電子（zǐ）設備在高空受（shòu）到（dào）低溫、低壓、振動的綜合作用。
    通過不斷的實踐，總結出了如下兩種人工（gōng）模擬方法：
    （1）重（chóng）現現場的環境條件；
    （2）重現現場（chǎng）環境的影（yǐng）響。
    前者指實驗室的環境條件及其（qí）變化和現場的一樣，後者是指實驗室人工模擬試驗的結（jié）果與現場環境條（tiáo）件對產品影響（xiǎng）的（de）結果等效。由於重現環（huán）境條（tiáo）件在技術、經費（fèi）、時間上往往（wǎng）存在一些問題，有時甚至無這種必要。因此，當前大多數人工模擬試驗都采用重現現場（chǎng）環境的影（yǐng）響（xiǎng），根據影響來製定試驗（yàn）方法。
    目（mù）前按上述方法製訂的人工模擬試驗（yàn）方法有如下（xià）幾種。
    1）單因素試驗
    單因素試（shì）驗是指一（yī）次試（shì）驗中隻有一個環境因素作用在樣品上。這種試驗易於模擬，試驗設備簡（jiǎn）單，試驗費用低，應用廣泛。目前有 高（gāo）溫試驗、低溫試驗、溫度變化試驗、濕熱試驗（yàn）、低氣壓試驗、太陽輻射試驗、鹽霧試驗、黴菌試驗（yàn）、二氧化硫試驗、硫化氫試驗、浸水試驗、淋雨試驗（yàn）、砂塵試驗、衝擊試驗、碰撞試驗、傾跌與翻倒試驗、跌落試驗、彈跳試驗、正弦振動試驗（yàn）、隨機振動試驗、地震試驗、聲振試驗、搖擺試驗、恒定加速度試驗和運輸試驗等。
    2）綜合試驗
    綜合試驗是指兩個或兩個以上的環境因素（sù）同時作用在樣品上。這種試驗比（bǐ）較複雜，試驗（yàn）費用高，但模擬真實，不少在單因素條件作（zuò）用下不易暴露的缺陷，在綜合試驗中便暴露（lù）出來。這種試（shì）驗目前有高低溫（wēn）/低氣壓試驗、低溫/振（zhèn）動試驗、高溫/振（zhèn）動試驗和振動/溫度循（xún）環/潮濕試驗等。
    3）組（zǔ）合（hé）試驗
    組合試驗是指兩個或兩個以上的環境因素（sù）按一定的規律組合後依次作用在樣品（pǐn）上。這種試驗要明確（què）規定兩個相鄰環境因素之間的間隔時間，因為它對試驗結果有顯著的影響。目前（qián），這種試（shì）驗有溫度-濕度-高度試驗等。
    人工模擬試（shì）驗與天然（rán）暴露試驗相（xiàng）比，可以加速和（hé）強化試驗，因此節省（shěng）時間，不受季節（jiē）的影響，隨時（shí）都可以進（jìn）行，試（shì）驗參數易控（kòng）製，再現性好。不足之處是當條件和試驗（yàn）程序選擇不當時，會使試驗失（shī）真，以致得出錯誤的結論（lùn）。所以，人工模擬（nǐ）試驗的有效性取決（jué）於選擇的試驗條件和方法、試驗技術、試驗結果的分析。

    四、現場運行試（shì）驗

    現場運行試驗是將（jiāng）產品放在實際使用條（tiáo）件下進行考核。產品在現場（chǎng）運行期間（jiān），受到各（gè）種環境因素的綜（zōng）合作用，因此，比（bǐ）單一或組（zǔ）合試驗更能暴露產品存在的問題。現場運行試驗的結果是真實的，也是有（yǒu）說服力的。現場運行試（shì）驗可以驗證人工模擬試驗，許多產品在人工模擬（nǐ）試驗中沒有暴露出來的缺陷，往往會在現場運行試驗中暴露出來。但現場運行試驗存在（zài）周期長、數據反饋慢等不足，所以，通常是可靠性要求高的產品才進行現場運行試驗。

來源：可靠性雜壇