訪談:高加速壽命試驗箱技術的發展(zhǎn)曆程
作者:
salmon範
編輯:
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來源:
www.tuyatang.com
發布日期: 2019.07.08
可能大家都覺得(dé)從高加速壽命試驗箱推出到現在就沒(méi)有什麽變化,也就不存在什麽技術發(fā)展的階段了,可(kě)是結果(guǒ)卻不是如此,隻是高加速壽命試驗箱的技術發展在前50年確實沒有什麽改善,但是(shì)
近(jìn)期還是出現了一些變化。
一、高加速壽命試驗箱1.0
Hobbs首先提出高加速壽命試驗的概念並開發了相應的
高加速壽命試驗箱,采用氣錘來作為激勵,敲擊振動台麵產生振動,而溫度則通過液氮進行快速降溫或者大功(gōng)率電阻絲加(jiā)熱(rè)進行快速升溫,從而創造了一個振動和(hé)溫度試驗環境。
美國軍方首先(xiān)采用,後來慢(màn)慢推(tuī)廣到了民用領域,尤其(qí)是通信領域對於(yú)高加速壽命試驗方法的應(yīng)用非(fēi)常(cháng)廣泛,幾大通信(xìn)巨頭都購買了大量的高加速壽命試驗箱開展高加速壽命試驗工作,希望在早期盡可能的發現設(shè)計的潛在缺陷(xiàn),另外也可以在量產時剔除不良產(chǎn)品,確保交(jiāo)貨給(gěi)客戶的產品的可靠性水平。
但是高加速壽(shòu)命試驗箱的振動部分存(cún)在著很大(dà)的爭議,主要是振動台麵不同位置Grms值的均勻性,XYZ三個軸向(xiàng)的一致性和一(yī)段時間內(nèi)Grms值的穩(wěn)定性。所有的傳統設(shè)計高(gāo)加速(sù)壽命試驗箱廠商都沒有提(tí)供相應的(de)技術(shù)資料,後續的計量也就無從開展,結(jié)果就變成(chéng)了一個空白,而且沒有任何解釋(shì)說明。
二、高(gāo)加速壽命試驗箱1.1
隨著(zhe)高加速壽命試驗箱應(yīng)用的擴大,越來越多(duō)的企業開始關注高加速壽命試驗箱(xiāng)的使用成本,尤其是液氮的使用成本。由於(yú)在溫度試驗的過程中液氮會持(chí)續(xù)消(xiāo)耗(hào),對於一些低利潤率的民用行業就會希望(wàng)能夠控製使用成本。對於加熱的部分基本不存(cún)在大的改善空間了,而製冷的部分是否可以考慮進行改善。對於快速降溫確實液氮的效率是不(bú)二之選,但是當到達(dá)目標溫度後是否可以考慮用(yòng)更加經(jīng)濟的製(zhì)冷方法(fǎ)來接替,從而優化試驗成本。結果有(yǒu)企業在現有高加速(sù)壽命試驗箱的基礎上增加機械製冷模塊,在降(jiàng)溫過(guò)程中(zhōng)由液(yè)氮主導,到達溫度後(hòu)關閉液氮閥,使用機械製冷進行溫度的保(bǎo)持,從而節約液氮的使用量。不過考慮到機械製冷係統的成本以及後續使用液氮成本的節省,除非使(shǐ)用量很大,否則經濟效益並不明顯(xiǎn),所以結尾並沒有大(dà)規(guī)模推(tuī)廣開來,隻能作為高加速壽命試驗箱的一個額外的選項來進行技術宣傳使用了。
製冷循環分(fèn)為單極製冷和複疊製(zhì)冷,對於-40度以下就需要考慮複疊製冷了(le)。也就是說從經濟效益的角度出發隻是(shì)某個溫度範(fàn)圍(wéi)了達到目標溫度後的溫度穩定采用機械製冷,從而(ér)降低液氮的消(xiāo)耗(hào)量是可取的,但是由(yóu)於在-40度以下需要采用(yòng)複疊製冷,相應的製冷係(xì)統複雜度增加,成本上升,則相對就不劃算了。
複疊式製冷循環是將較大的總溫差(chà)分割(gē)成兩段或若(ruò)幹段,根據每段(duàn)的溫區選擇合適的製冷劑循環,然後將(jiāng)它們疊加起來,用高溫級的製冷量來承擔低溫級的冷凝負荷,從而獲取較低製冷(lěng)溫度的方式。複疊式製冷屬於蒸汽壓縮式製冷的一種特殊形式,通(tōng)常由兩到三個工作溫區不同的獨立蒸汽壓縮式製冷(lěng)循環組成。以兩級(jí)複疊式製(zhì)冷循環為例,它(tā)由高溫級和低溫(wēn)級兩部分組成,高溫級中使用(yòng)中溫製冷劑,低(dī)溫級中使用(yòng)低(dī)溫製冷劑,形成兩個單級壓縮製(zhì)冷係統(tǒng)複疊工作的(de)循(xún)環。兩級係統之間(jiān)采用冷凝蒸發器銜接起來(lái),高溫級的(de)中(zhōng)溫製冷(lěng)劑在其中蒸發(fā)製冷(lěng),使低溫製冷劑在其中放熱,與蒸發的(de)中溫製冷劑進行熱交換後被冷凝成液體。從(cóng)冷凝蒸發器出來的中溫製冷劑(jì)蒸氣帶走低(dī)溫製冷劑的冷凝熱量,經過(guò)高(gāo)溫級製冷(lěng)循環將熱量傳遞給環(huán)境介質(zhì)。而(ér)從冷凝蒸發器出來的低(dī)溫製冷(lěng)劑液體,經低溫級節流閥(fá)降壓後,進入蒸發器吸取被冷(lěng)卻物的熱量而蒸發製(zhì)冷,獲取所需要的低溫。
一般情(qíng)況(kuàng)下,兩(liǎng)級複疊式製冷循(xún)環(huán)的有效工作(zuò)範圍在-80 ℃以上,為獲取更低的溫度,需要(yào)用三級複疊式製冷循(xún)環(huán),蒸發溫度可達-140 ℃。三級以上的(de)複疊式製冷循環由於工作效率低下和經濟性較差等原因在工業應用中(zhōng)一般不采用。
三、高(gāo)加速壽命試驗箱2.0
隨著高加速壽命試驗技術的發(fā)展,大家對製定高加速(sù)壽命試驗的標準和基於高(gāo)加速壽命試驗的結果來開展定量(liàng)可靠性評(píng)估工(gōng)作的需求(qiú)日益強烈,行業中也有很多企業(yè)進行了相應的(de)嚐試(shì)並獲得了一定的成果。
如果我們(men)需要製定標準或者基於(yú)試驗(yàn)結果進行定(dìng)量可靠性評估,很顯然(rán)我們對於高加速壽命試驗箱(xiāng)設備技術參數的一致性和穩定性(xìng)就會有著明確的要求,否則(zé)前後兩次試驗結果都不(bú)具備可重複性(xìng),肯定(dìng)是無法繼續深入的,更何況傳統設計的高加速壽(shòu)命試驗設備(bèi)廠商無法提供具體技術參數(shù)和數據。