訪談:高加速壽命試驗箱技術(shù)的發(fā)展歷程
作者:
salmon范
編輯:
瑞凱儀器
來源:
m.lagrangecompost.com
發(fā)布日期: 2019.07.08
可能大家都覺得從高加速壽命試驗箱推出到現(xiàn)在就沒有什么變化,也就不存在什么技術(shù)發(fā)展的階段了,可是結(jié)果卻不是如此,只是高加速壽命試驗箱的技術(shù)發(fā)展在前50年確實沒有什么改善,但是
近期還是出現(xiàn)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并開發(fā)了相應(yīng)的
高加速壽命試驗箱,采用氣錘來作為激勵,敲擊振動臺面產(chǎn)生振動,而溫度則通過液氮進行快速降溫或者大功率電阻絲加熱進行快速升溫,從而創(chuàng)造了一個振動和溫度試驗環(huán)境。
美國軍方首先采用,后來慢慢推廣到了民用領(lǐng)域,尤其是通信領(lǐng)域?qū)τ诟呒铀賶勖囼灧椒ǖ膽?yīng)用非常廣泛,幾大通信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(fā)現(xiàn)設(shè)計的潛在缺陷,另外也可以在量產(chǎn)時剔除不良產(chǎn)品,確保交貨給客戶的產(chǎn)品的可靠性水平。
但是高加速壽命試驗箱的振動部分存在著很大的爭議,主要是振動臺面不同位置Grms值的均勻性,XYZ三個軸向的一致性和一段時間內(nèi)Grms值的穩(wěn)定性。所有的傳統(tǒng)設(shè)計高加速壽命試驗箱廠商都沒有提供相應(yīng)的技術(shù)資料,后續(xù)的計量也就無從開展,結(jié)果就變成了一個空白,而且沒有任何解釋說明。
二、高加速壽命試驗箱1.1
隨著高加速壽命試驗箱應(yīng)用的擴大,越來越多的企業(yè)開始關(guān)注高加速壽命試驗箱的使用成本,尤其是液氮的使用成本。由于在溫度試驗的過程中液氮會持續(xù)消耗,對于一些低利潤率的民用行業(yè)就會希望能夠控制使用成本。對于加熱的部分基本不存在大的改善空間了,而制冷的部分是否可以考慮進行改善。對于快速降溫確實液氮的效率是不二之選,但是當(dāng)?shù)竭_目標(biāo)溫度后是否可以考慮用更加經(jīng)濟的制冷方法來接替,從而優(yōu)化試驗成本。結(jié)果有企業(yè)在現(xiàn)有高加速壽命試驗箱的基礎(chǔ)上增加機械制冷模塊,在降溫過程中由液氮主導(dǎo),到達溫度后關(guān)閉液氮閥,使用機械制冷進行溫度的保持,從而節(jié)約液氮的使用量。不過考慮到機械制冷系統(tǒng)的成本以及后續(xù)使用液氮成本的節(jié)省,除非使用量很大,否則經(jīng)濟效益并不明顯,所以結(jié)尾并沒有大規(guī)模推廣開來,只能作為高加速壽命試驗箱的一個額外的選項來進行技術(shù)宣傳使用了。
制冷循環(huán)分為單極制冷和復(fù)疊制冷,對于-40度以下就需要考慮復(fù)疊制冷了。也就是說從經(jīng)濟效益的角度出發(fā)只是某個溫度范圍了達到目標(biāo)溫度后的溫度穩(wěn)定采用機械制冷,從而降低液氮的消耗量是可取的,但是由于在-40度以下需要采用復(fù)疊制冷,相應(yīng)的制冷系統(tǒng)復(fù)雜度增加,成本上升,則相對就不劃算了。
復(fù)疊式制冷循環(huán)是將較大的總溫差分割成兩段或若干段,根據(jù)每段的溫區(qū)選擇合適的制冷劑循環(huán),然后將它們疊加起來,用高溫級的制冷量來承擔(dān)低溫級的冷凝負(fù)荷,從而獲取較低制冷溫度的方式。復(fù)疊式制冷屬于蒸汽壓縮式制冷的一種特殊形式,通常由兩到三個工作溫區(qū)不同的獨立蒸汽壓縮式制冷循環(huán)組成。以兩級復(fù)疊式制冷循環(huán)為例,它由高溫級和低溫級兩部分組成,高溫級中使用中溫制冷劑,低溫級中使用低溫制冷劑,形成兩個單級壓縮制冷系統(tǒng)復(fù)疊工作的循環(huán)。兩級系統(tǒng)之間采用冷凝蒸發(fā)器銜接起來,高溫級的中溫制冷劑在其中蒸發(fā)制冷,使低溫制冷劑在其中放熱,與蒸發(fā)的中溫制冷劑進行熱交換后被冷凝成液體。從冷凝蒸發(fā)器出來的中溫制冷劑蒸氣帶走低溫制冷劑的冷凝熱量,經(jīng)過高溫級制冷循環(huán)將熱量傳遞給環(huán)境介質(zhì)。而從冷凝蒸發(fā)器出來的低溫制冷劑液體,經(jīng)低溫級節(jié)流閥降壓后,進入蒸發(fā)器吸取被冷卻物的熱量而蒸發(fā)制冷,獲取所需要的低溫。
一般情況下,兩級復(fù)疊式制冷循環(huán)的有效工作范圍在-80 ℃以上,為獲取更低的溫度,需要用三級復(fù)疊式制冷循環(huán),蒸發(fā)溫度可達-140 ℃。三級以上的復(fù)疊式制冷循環(huán)由于工作效率低下和經(jīng)濟性較差等原因在工業(yè)應(yīng)用中一般不采用。
三、高加速壽命試驗箱2.0
隨著高加速壽命試驗技術(shù)的發(fā)展,大家對制定高加速壽命試驗的標(biāo)準(zhǔn)和基于高加速壽命試驗的結(jié)果來開展定量可靠性評估工作的需求日益強烈,行業(yè)中也有很多企業(yè)進行了相應(yīng)的嘗試并獲得了一定的成果。
如果我們需要制定標(biāo)準(zhǔn)或者基于試驗結(jié)果進行定量可靠性評估,很顯然我們對于高加速壽命試驗箱設(shè)備技術(shù)參數(shù)的一致性和穩(wěn)定性就會有著明確的要求,否則前后兩次試驗結(jié)果都不具備可重復(fù)性,肯定是無法繼續(xù)深入的,更何況傳統(tǒng)設(shè)計的高加速壽命試驗設(shè)備廠商無法提供具體技術(shù)參數(shù)和數(shù)據(jù)。