ユーザー選択環境テストボックスは必ず読む必要があります
Oct 15, 2024
ユーザー選択環境テストボックスは必ず読む必要があります1、機器選択基準現在、地球の表面と大気中に存在する自然環境要因と誘発環境要因の正確な数は不明ですが、その中には、エンジニアリング製品（設備）の使用と寿命に重大な影響を与える要因が12以上あります。エンジニアリング製品の環境条件の研究に従事するエンジニアは、自然界に存在する環境条件と人間の活動によって誘発される環境条件を、エンジニアリング製品の環境および信頼性試験のガイドとなる一連の試験規格と仕様にまとめました。たとえば、GJB150-中華人民共和国軍事装備環境試験国家規格、GB2423-中華人民共和国電気電子製品環境試験国家規格は、電気電子製品の環境試験をガイドしています。したがって、環境および信頼性試験装置を選択する主な根拠は、エンジニアリング製品の試験規格と基準です。第二に、実験設備の環境試験条件の許容範囲を標準化し、環境パラメータの制御精度を確保するために、国家技術監督機関と各業界部門も環境試験設備と検出機器の一連の校正規則を制定しました。例えば、中華人民共和国国家標準GB5170「電気電子製品環境試験設備の基本パラメータ校正方法」、国家技術監督管理総局が発行し実施しているJJG190-89「電気振動試験スタンドシステム試験校正規則」などです。これらの検証規則は、環境試験設備と信頼性試験設備を選択する際の重要な根拠でもあります。これらの検証規則の要件を満たさない試験設備は、使用できません。2、機器選択の基本原則環境および信頼性試験装置の選択は、次の 5 つの基本原則に従う必要があります。1. 環境条件の再現性自然界に存在する環境条件を実験室で完全かつ正確に再現することは不可能です。しかし、一定の許容範囲内であれば、エンジニアリング製品が使用、保管、輸送、その他のプロセス中に受ける外部環境条件を、人間が正確かつ近似的にシミュレートすることは可能です。この文章をエンジニアリング用語で要約すると、次のようになります。「テスト機器によってテスト対象製品の周囲に作り出される環境条件（プラットフォーム環境を含む）は、製品テスト仕様書に規定された環境条件およびその許容範囲の要件を満たす必要があります。軍事製品のテストに使用される温度ボックスは、国家軍事規格GJB150.3-86およびGJB150.4-86のさまざまな均一性と温度制御精度の要件を満たすだけでなく、このようにしてのみ、環境テストにおける環境条件の再現性を確保できます。」2. 環境条件の再現性環境試験装置は、同じ種類の製品の複数の試験に使用される場合があり、試験されるエンジニアリング製品は、異なる環境試験装置で試験される場合もあります。試験仕様で指定された同じ環境試験条件下で同じ製品に対して得られた試験結果の比較可能性を確保するには、環境試験装置によって提供される環境条件が再現可能であることを要求する必要があります。これは、環境試験装置によって試験対象製品に適用されるストレス レベル (熱ストレス、振動ストレス、電気的ストレスなど) が、同じ試験仕様の要件と一致していることを意味します。環境試験設備が提供する環境条件の再現性は、国家技術監督機関が制定した検定規定に従って検定に合格した後、国家計量検定部門によって保証されます。そのため、環境試験設備は、校正規定の各種技術指標と精度指標の要求を満たすこと、使用時間に関して校正周期に規定された時間制限を超えないことが求められます。ごく一般的な電動振動台を使用する場合、加振力、周波数範囲、荷重容量などの技術指標を満たすことに加え、校正規定に規定された横振動比、台加速度均一性、高調波歪みなどの精度指標の要求も満たす必要があります。また、各校正後の耐用年数は2年であり、2年後には再校正と適格性確認を行ってから使用を開始する必要があります。3. 環境条件パラメータの測定可能性あらゆる環境試験装置が提供する環境条件は、観察可能かつ制御可能でなければなりません。これは、環境パラメータを一定の許容範囲内に制限し、試験条件の再現性と繰り返し性を確保するためだけでなく、制御されていない環境条件による試験対象製品の損傷や不必要な損失を防ぐために、製品試験の安全性にも必要です。現在、さまざまな実験規格では、一般的に、パラメータ試験の精度は、実験条件下での許容誤差の 3 分の 1 未満であってはならないと規定されています。4. 環境試験条件の除外環境試験や信頼性試験を実施するたびに、環境要因の種類、大きさ、許容範囲について厳しい規定があり、試験に必要のない環境要因が侵入することを排除して、試験中または試験後に製品の故障や故障モードを判断および分析するための明確な根拠を提供します。したがって、環境試験装置は指定された環境条件を提供するだけでなく、試験対象製品に他の環境ストレス干渉が加わらないようにする必要があります。電動振動台の検証規定に定義されているように、台の漏れ磁束、加速度信号対雑音比、帯域内および帯域外加速度の合計二乗平均値比、ランダム信号検証、高調波歪みなどの精度指標はすべて検証項目として確立されており、環境試験条件の一意性を確保しています。5. 実験装置の安全性と信頼性環境試験、特に信頼性試験は試験周期が長く、時には高価値の軍事製品を対象とすることもあります。試験プロセス中、試験担当者は現場周辺で操作、検査、試験を行う必要があることがよくあります。そのため、環境試験設備は、試験自体の正常な進行を確保するために、安全な操作、便利な操作、信頼性の高い使用、長い耐用年数などの特性を備えている必要があります。試験設備のさまざまな保護、警報対策、安全インターロック装置は、試験担当者、試験対象製品、試験設備自体の安全性と信頼性を確保するために、完全で信頼性の高いものでなければなりません。3、温湿度チャンバーの選択1. 容量の選択試験製品（コンポーネント、アセンブリ、部品、または機械全体）を試験のために気候チャンバー内に配置する場合、試験製品の周囲の雰囲気が試験仕様で指定された環境試験条件を満たすことができるように、気候チャンバーの動作寸法と試験製品の全体寸法は次の規制に従う必要があります。a) 試験対象製品の容積（幅×奥行き×高さ）は、試験室の有効作業空間の（20～35）％を超えてはなりません（20％を推奨）。試験中に熱を発生する製品の場合は、10％以下を使用することを推奨します。b) 試験対象製品の風上断面積と当該断面の試験室の総面積の比率は、(35～50)% を超えてはならない（35% が推奨される）。c) 試験対象製品の外表面と試験室の壁との間の距離は、少なくとも 100 ～ 150 mm (推奨 150 mm) を保つ必要があります。上記の3つの規定は、実際には相互に依存し、統一されています。1立方メートルの立方体ボックスを例にとると、面積比1：（0.35-0.5）は、容積比1：（0.207-0.354）に相当します。ボックスの壁から100〜150mmの距離は、容積比1：（0.343-0.512）に相当します。要約すると、気候環境試験室の作業室容積は、試験対象製品の外部容積の少なくとも 3 ～ 5 倍である必要があります。このような規制を行う理由は次のとおりです。試験片を箱に入れると、滑らかな流路を占有し、流路が狭くなると気流速度が上昇します。気流と試験片との間の熱交換を加速します。これは環境条件の再現と矛盾します。関連規格では、温度環境試験の場合、試験片と周囲の大気が現実に即さない熱伝導を生じないように、試験室内の試験片周囲の気流速度は1.7m/sを超えてはならないと規定しています。無負荷時の試験室内の平均風速は0.6～0.8m/sで、1m/sを超えてはなりません。a)とb)で規定された空間と面積の比率が満たされると、流れ場の風速は（50～100）％増加し、平均最大風速は（1～1.7）m/sになります。規格で規定された要件を満たしています。実験中に試験片の容積や風上断面積を無制限に増加させると、試験中の実際の風速が試験規格に規定された最大風速を超えてしまい、試験結果の妥当性が疑われることになります。気候試験室の作業室内の温度、湿度、塩水噴霧沈降速度などの環境パラメータの精度指標は、すべて無負荷状態で測定されます。試験片を配置すると、試験室の作業室内の環境パラメータの均一性に影響を与えます。試験片が占める空間が大きいほど、この影響は大きくなります。実験データによると、流れ場の風上側と風下側の温度差は3〜8℃に達し、ひどい場合には10℃以上になることがあります。したがって、試験対象製品の周囲の環境パラメータの均一性を確保するために、a]とb]の要件を可能な限り満たす必要があります。熱伝導の原理によれば、箱壁付近の気流温度は流れ場の中心温度と通常2～3℃異なり、高温と低温の上限と下限では5℃に達することもあります。箱壁の温度は、箱壁付近の流れ場の温度と2～3℃異なります（箱壁の構造と材質によって異なります）。試験温度と外部大気環境の差が大きいほど、温度差も大きくなります。そのため、箱壁から100～150mm以内の空間は使用できません。2. 温度範囲の選択現在、海外の温度試験室の範囲は、一般的に-73〜+ 177℃、または-70〜+ 180℃です。ほとんどの国内メーカーは、一般的に-80〜+ 130℃、-60〜+ 130℃、-40〜+ 130℃で動作し、150℃までの高温もあります。これらの温度範囲は通常、中国の大多数の軍事および民間製品の温度テストのニーズを満たすことができます。エンジンなどの熱源の近くに設置された製品などの特別な要件がない限り、上限温度を盲目的に引き上げるべきではありません。上限温度が高くなるほど、ボックスの内外の温度差が大きくなり、ボックス内の流れ場の均一性が悪くなるためです。利用可能なスタジオのサイズは小さくなります。一方、上限温度の値が高いほど、ボックス壁の中間層の断熱材（グラスウールなど）に対する耐熱要件が高くなります。箱の密封に対する要件が高くなるほど、箱の製造コストが高くなります。3. 湿度範囲の選択国内外の環境試験室が示す湿度指標は、ほとんどが20〜98％RHまたは30〜98％RHです。湿熱試験室に除湿システムがない場合、湿度範囲は60〜98％です。このタイプの試験室は高湿度試験しか実行できませんが、その価格ははるかに安価です。湿度指標の後に対応する温度範囲または最低露点温度を示す必要があることに注意してください。相対湿度は温度と直接関係しているため、同じ絶対湿度の場合、温度が高いほど相対湿度は低くなります。たとえば、絶対湿度が5g / Kg（乾燥空気1kgあたり5gの水蒸気を指す）の場合、温度が29℃のとき相対湿度は20％RH、温度が6℃のとき相対湿度は90％RHです。温度が4℃を下回り、相対湿度が100％を超えると、ボックス内で結露が発生します。高温高湿を実現するには、ボックス内の空気中に蒸気または霧状の水滴を噴霧して加湿するだけです。低温低湿度は、このときの絶対湿度が非常に低く、大気中の絶対湿度よりもはるかに低いため、制御が比較的困難です。ボックス内を流れる空気を除湿して乾燥させる必要があります。現在、国内外の大多数の温湿度チャンバーは、チャンバーの空調室に冷凍ライトパイプを追加する冷凍除湿の原理を採用しています。湿った空気が冷たいパイプを通過すると、空気が飽和してライトパイプに凝縮し、空気が乾燥するため、相対湿度は100％RHに達します。この除湿方法は、理論的には露点温度をゼロ度以下にすることができますが、コールドスポットの表面温度が0℃に達すると、ライトパイプの表面に凝縮した水滴が凍結し、ライトパイプの表面での熱交換に影響を与え、除湿能力が低下します。また、ボックスを完全に密閉できないため、大気中の湿った空気がボックス内に浸透し、露点温度が上昇します。一方、ライトチューブ間を流れる湿った空気は、ライトチューブ（コールドスポット）と接触した瞬間にのみ飽和に達し、水蒸気を放出するため、この除湿方法ではボックス内の露点温度を0℃以下に保つことが困難です。実際に達成される最低露点温度は5〜7℃です。露点温度5℃は、絶対水分含有量0.0055g / Kgに相当し、温度30℃で相対湿度20％RHに相当します。温度20℃、相対湿度20%RHが必要な場合、露点温度が-3℃では除湿に冷凍を使用することは困難であり、それを実現するには空気乾燥システムを選択する必要があります。4. 制御モードの選択温度湿度試験チャンバーには、定温試験チャンバーと交互試験チャンバーの 2 種類があります。通常の高低温試験室は、一般的には、目標温度を設定することによって制御され、目標温度点に一定温度を自動的に維持する機能を備えた定温低温試験室を指します。恒温恒湿試験室の制御方法も同様で、目標温度湿度点を設定し、試験室は目標温度湿度点に一定温度を自動的に維持する機能を備えています。高低温交互試験室には、高低温の変化とサイクルを設定するための1つまたは複数のプログラムがあります。試験室は、設定された曲線に従って試験プロセスを完了する機能があり、最大加熱および冷却速度能力範囲内で加熱および冷却速度を正確に制御できます。つまり、設定された曲線の傾きに従って加熱および冷却速度を制御できます。同様に、高低温交互湿度試験室にも、設定された温度および湿度曲線があり、プリセットに従って制御する機能があります。もちろん、交替試験室は恒温試験室の機能を持っていますが、曲線自動記録装置、プログラムコントローラを装備する必要があり、作業室の温度が高いときに冷凍機をオンにするなどの問題を解決する必要があるため、交替試験室の製造コストは比較的高くなります。そのため、交替試験室の価格は、一般に恒温試験室よりも20％以上高くなります。したがって、実験方法の必要性を出発点として、恒温試験室または交替試験室を選択する必要があります。5. 可変温度速度の選択通常の高温低温試験室には冷却速度インジケータがなく、周囲温度から公称最低温度までの時間は通常 90 ～ 120 分です。高温低温交互試験室と高温低温交互湿熱試験室は、どちらも温度変化速度の要件があります。温度変化速度は通常 1 ℃/分である必要があり、この速度範囲内で速度を調整できます。急速温度変化試験室は温度変化速度が速く、加熱速度と冷却速度は 3 ℃/分から 15 ℃/分の範囲です。特定の温度範囲では、加熱速度と冷却速度は 30 ℃/分を超えることもあります。急速温度変化試験チャンバーの各種規格と速度の温度範囲は一般的に同じで、-60～+130℃です。ただし、冷却速度を評価するための温度範囲は同じではありません。さまざまな試験要件に応じて、急速温度変化試験チャンバーの温度範囲は-55～+80℃ですが、他のものは-40～+80℃です。急速温度変化試験チャンバーの温度変化率を決定する方法は2つあります。1つは全工程を通じての平均温度上昇および下降率であり、もう1つは線形温度上昇および下降率（実際には5分ごとの平均速度）です。全工程を通じての平均速度は、試験チャンバーの温度範囲内での最高温度と最低温度の差と時間の比率を指します。現在、海外のさまざまな環境試験装置メーカーが提供する温度変化率の技術パラメータは、全工程を通じての平均速度を指します。線形温度上昇および下降率は、任意の5分間の期間内で保証された温度変化率を指します。実際、急速温度変化試験チャンバーの場合、線形温度上昇および下降速度を保証するための最も困難で重要な段階は、冷却期間の最後の5分間に試験チャンバーが達成できる冷却速度です。ある観点から見ると、線形加熱および冷却速度（5分ごとの平均速度）の方が科学的です。したがって、実験装置には、プロセス全体の平均温度上昇および下降速度と線形温度上昇および下降速度（5分ごとの平均速度）の2つのパラメータを設定するのが最適です。一般的に、線形加熱および冷却速度（5分ごとの平均速度）は、プロセス全体の平均加熱および冷却速度の半分です。6. 風速関連規格によると、環境試験中の温湿度チャンバー内の風速は1.7m/s未満にする必要があります。試験自体については、風速が低いほど良いです。風速が高すぎると、試験片の表面とチャンバー内の気流との間の熱交換が加速され、試験の信憑性に悪影響を及ぼします。しかし、試験チャンバー内の均一性を確保するためには、試験チャンバー内に循環空気が必要です。ただし、温度、湿度、振動など複数の要素がある急速温度変化試験チャンバーや総合環境試験チャンバーの場合、温度変化率を追求するために、チャンバー内の循環気流の流速を加速する必要があり、通常は2〜3m/sの速度です。したがって、風速の制限は使用目的によって異なります。7. 温度変動温度変動は比較的実装しやすいパラメータであり、環境試験装置メーカーが製造する試験室のほとんどは、実際に温度変動を ± 0.3 ℃ の範囲内で制御できます。8. 温度場の均一性製品が自然界で経験する実際の環境条件をより正確にシミュレートするためには、環境試験中に試験対象製品の周囲が同じ温度環境条件下にあることを保証する必要があります。そのため、試験室内の温度勾配と温度変動を制限する必要があります。国家軍事規格の「軍事装備の環境試験方法一般原則（GJB150.1-86）」では、「試験サンプル付近の測定システムの温度は試験温度の±2℃以内で、その温度は1℃/mを超えてはならず、または合計最大値は2.2℃（試験サンプルが作動していないとき）を超えてはならない」と明確に規定されています。9. 湿度の精密制御環境試験室の湿度測定は、主に乾湿球法を採用しています。環境試験装置の製造規格GB10586では、相対湿度偏差が±23％RH以内であることが要求されています。湿度制御精度の要件を満たすために、湿度試験室の温度制御精度は比較的高く、温度変動は一般に±0.2℃未満です。そうでなければ、湿度制御精度の要件を満たすことは困難です。10. 冷却方法の選択試験室に冷却システムが装備されている場合は、冷却システムを冷却する必要があります。試験室には、空冷式と水冷式の 2 種類があります。 強制空冷 水冷 労働条件機器の設置は簡単で、電源を入れるだけです。周囲温度は 28℃ 未満である必要があります。周囲温度が 28℃ を超える場合、冷却効果に一定の影響があります (できればエアコンを使用)。そのため、循環冷却水システムを構成する必要があります。熱交換効果 劣る（水冷モードと比較して） 安定、良好 ノイズ大きい（水冷モードと比較して） 少ない
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