环境试验箱温度偏差分析及修正探讨_杜远霜.pdf

环境试验箱温度偏差分析及修正探讨杜远霜（广州五所环境仪器有限公司，广东广州510800）摘要：环境试验箱可以迅速地模拟出相关物品及其实际应用时的周边环境，并研究环境中一种或者多种因素对产品质量的影响。环境中对产品质量会产生影响的因素主要有：温度、湿度和气压等。随着我国经济的不断发展，环境试验箱的使用范围已从过去的战争现场拓展到现在的城市环境监测，并正在逐渐地扩大。在城市中使用时，对环境试验箱容易产生影响的因素是温度。因此，对环境试验箱温度偏差的原因进行了分析，并对偏差修正方法进行了探讨，对于提高环境试验箱的检测精度具有一定的指导意义。关键词：环境试验箱；温度偏差；分析修正中图分类号：TH 87文献标志码：A文章编号：1672-5468（2022）01-0080-04doi:10.3969/j.issn.1672-5468.2022.01.017Analysis and Corection of Temperature Deviation ofEnvironmental Test ChamberDU Yuanshuang（Guangzhou-GWS Environmental Equipment Co.，Ltd.，Guangzhou 510800，China）Abstract：The environmental test chamber can quickly simulate the related items and thesurrounding environment in actual application，and study the impact of one or more factors in theenvironment on product quality.The main factors that affect the quality of products in theenvironment are temperature，humidity and air pressure.With the continuous development of ourcountrys economy，the scope of use of environmental test chamber has been from the war scenesin the past to the current urban environmental monitoring，and is gradually expanding.When usedin a city，it is temperature that easily affects the environmental test chamber.Therefore，thereasons for the temperature deviation of the environmental test chamber are analyzed，andthe deviation correction method is discussed，which has certain guiding significance forimproving the detection accuracy of the environmental test chamber.Keywords：environmental test chamber；temperature deviation；analysis and correction收稿日期：2021-04-12作者简介：杜远霜（1993），女，陕西西安人，广州五所环境仪器有限公司助理工程师，主要从事环境仪器试验箱控制器开发工作。电 子 产 品 可 靠 性 与 环 境 试 验ELECTRONIC PRODUCT RELIABILITY AND ENVIRONMENTAL TESTING2022年2月第40卷 第1期Vol40 No1 Feb.，20220引言环境试验箱是一种考核产品在不同温度下的适应性指标的设备，现已得到了广泛的应用。尤其是在使用武器装备的军事领域中，环境试验箱的使用频率更高，也更广泛。其结果会直接影响到武器质量的鉴定结果。但是试验箱在使用多年之后，温度的监测会出现偏差。本文主要是针对环境试验箱的温度偏差问题，进行分析和修正，以使环境试验箱可靠性与环境试验设备及测试分析仪器DIANZI CHANPIN KEKAOXING YU HUANJING SHIYAN80DIANZI CHANPIN KEKAOXING YU HUANJING SHIYAN第1期的应用效果更好一些。1环境试验箱的工作原理和工作概况环境试验箱的研究初衷是为了可以对用于战争时期的武器等装备进行战场环境模拟，检测武器的质量，后来其使用范围不断地扩大，在日常检测当中也被广泛地使用。环境试验箱主要是通过设备进行自然场景的模拟，为了更好地模拟出相关设备在未来可能使用的环境情况，应尽可能地进行多次试验。但是，环境试验箱的模拟场景和真实的使用场景仍然是存在差别的，只能尽可能地接近，并不能完全一样。所以，在进行模拟项目的选择时，应该根据实验物品的使用要求有针对性地进行场景模拟，这样不仅可以有效地检测物品的质量，还可以加快试验的进度，减少模拟所需要的经费。环境试验箱的使用范围比较广泛，本文主要是进行温度环境的模拟，并对温度模拟时出现的偏差进行分析和修正。关于温度的模拟，环境试验箱主要是通过调温和增湿两个部分来进行的。首先，通过试验箱顶的风扇系统将空气输进环境试验箱中，保持试验箱内外空气的流通和压强相等；然后，通过调节箱内的温度控制器进行温度的调节并通过温度传感器进行温度数据的采集。2环境试验箱温度试验环境条件使用环境试验箱进行温度的检测主要是通过反复多次将不同的温度物品置于环境试验箱中进行温度的测定，将温度试验箱所测得的结果和实际物品的温度数据进行记录和比较，确定环境试验箱的温度检测是否存在偏差。但是，如果环境试验箱周围的环境没有得到良好的控制，使用环境试验箱进行温度检测的话就很容易会受到试验箱周围环境的影响，导致温度偏差较大。比如：在强光照射或者是潮湿很明显的环境下很容易会对环境试验箱造成影响，严重时甚至会导致环境试验箱所保存的数据丢失或损坏。在这样的环境下进行温度的检测是不稳定的，所取得的结果也不能作为很好的参考依据1。一般环境试验箱的试验都需要保持常态下进行，相关试验可以很直观地检测到环境试验箱所取得的温度数据比较稳定。除去那些会对环境试验箱的检测结果造成明显影响的因素之外，如果在检测过程中出现问题也可以得到及时、有效的解决。因此，在接下来的实验过程中，应该要保证环境试验箱周围环境比较稳定，避免受到强光或者是较重湿气等因素的影响。这样才能根据检测数据查找出导致温度出现偏差的具体原因并进行修正。3标准对环境试验箱温度检测的要求根据有关环境试验箱的检测规范要求，环境试验箱即使保证了检测的条件平稳，还需要保证检测温度的次数要在3次及以上，而且检测结果和实际的温度相差应在5 以内，这3组数据相互之间的平均误差也要保证不能超过0.25。这样所取得的数据才算是有效的数据，才可以用来进行后续的分析计算。4环境试验箱温度偏差测试的基本设备4.1环境试验箱在本次的实验过程中，选取5台比较典型的温度环境试验箱进行相关温度的测试并对检测数据进行记录和误差的分析。通过对数据的分析进行误差产生原因的分析和修正。5台温度试验箱分别为4台高温试验箱和一台低温试验箱。用编号1、2、3、4和5来表示。1-4号箱为高温试验箱，5号箱为低温试验箱。1、2两台试验箱常设置的温度分别是20、40、50，而3、4台高温试验箱常设置的温度分别为15、20、40；5号试验箱常设置的温度是0、-20、-50。4.2用于检测的温度系统对于温度试验箱内部的温度测定主要是通过一定的测试设备进行温度检测。环境试验箱用于进行温度检测的系统是带有热传感器的热电阻。5环境试验箱温度偏差测试的步骤首先，将热电阻放置到1号温度试验箱中，热电阻主要是采用分层摆放的方式放置到温度试验箱当中；其次，关闭温度试验箱的舱门，将温度调节到20，待试验箱内的温度显示稳定以后，在温度的测试系统当中收集温度的数据；然后，将温度调节到40 和50 待试验箱内的温度显示稳定以后，在温度的测试系统当中收集温度的数据；最后，2、3、4和5号温度试验箱分别按照上述操作步骤进行操作和数据采集。杜远霜：环境试验箱温度偏差分析及修正探讨81电子产品可靠性与环境试验DIANZI CHANPIN KEKAOXING YU HUANJING SHIYAN电子产品可靠性与环境试验2022年6环境试验箱温度偏差测试数据分析在实验结束之后需要做的便是对数据进行分析。首先，用Til符号来代表在环境试验箱内热电阻上传到传感器的温度数值，而对于环境试验箱自身设置的温度在相关操作的面板上呈现的数据用Tjk表示2。Til符号中的i是热电阻在温度试验箱里摆放的数量，本次实验中，在每一个环境试验箱中都放置了7个热电阻进行不同部分的温度检测，每一个热电阻对应的传感器的实际温度是不同的。Til符号中的l表示的是总共进行的采样的次数。假设1iM，1lN，通过实验可以得到Til和Tjk的数据，将Til和Tjk带入到以下公式中进行温度偏差的计算。对于Til和Tjk的分析，首先是计算两个数据的平均值，Til和Tjk的平均值用A和B来表示：A=1/（MN）Ni=1Mj=1TilB=1/NNj=1Tjk（1）在数据分析过程中发现Tjk数据与其温度试验箱在温度稳定之后计算得到的B值都在0.1以内，所以计算Tjk的B值并没有多大的意义。对于后面的数据，主要是采用Ts（k）（k=1，2，3）来代替上述的B值进行后续的数据分析。Ts（k）的含义是环境试验箱实际上设置的温度数值。对于每一台的温度试验箱计算出其A值并且记录下Ts（k）之后，就可以进行温度偏差值的计算。温度的偏差可以用C进行表示，C=A-Ts（k）。如果是在理想的状态下，C的值一般是为零，但是在实际生活中，实际温度的数值会受到多种因素的影响，与理想值会存在差异，所以C值为零是不太可能的。但是在一般情况下，只需要保证设备最终所求的C值误差不大，约等于零就可以。最终计算得出的C（1），C（2），C（3）等数据可以使用约等号，那么就可以认定设备的温度是恒定的。但是，本次试验过程中选择的5台设备，计算出相应的C值之后，存在比较明显的差异。从这里可以得出设备本身设置的温度和环境试验箱内实际的温度仍然存在差异并且存在不稳定的现象。以下主要是以1号设备为例进行详细的说明3。对于1号温度试验箱需要进行3次实验，每次设置的温度不同。第一次的实验首先根据操作步骤进行温度数据的测量和收集。在1号环境试验箱内分层放置了7个热电阻对环境试验箱里不同部分的温度进行感受和数据记录。对1号箱所设置的一些热电阻通过传感器返回的数据可以看到每一个传感器都和实际的温度试验箱温度变化的趋势是保持一致的。如图1所示，图1中横坐标为时间，纵坐标为Til，S所表示的是电热阻，数字表示电热阻的数目。根据图1可以看出：每一个热电阻向传感器传输的温度和温度试验箱的温度变化几乎是一致的。随后进行偏差的计算，得到的结果如表1所示。根据图1和表1所展示的数据可以看出：1号温度试验箱最后的偏差数据相互之间的差异较大，并不能够满足上述相互之间近似相等的条件。剩余的温度试验箱的数据也应该按照1号温度试验箱的分析过程进行仔细的分析，最终得出结论。通过对具体数据的分析可以得到，检测温度的环境试验箱在温度上出现偏差最主要的原因并不是周围环境的问题，更多的是环境试验箱长时间使用，所以环境试验箱出现老化的情况或者是热电阻的传感器等元件有问题4。但是热电阻和其传感器所使用的是比较先进的设备，其精度和灵敏度都是比较好的。在温度的变化下，其涂层也可以保持良好的稳定性，性能十分的可靠。图1 1号温度试验箱的温度变化和电热阻温度变化表11