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专家访谈:高加速寿命试验箱技术的发展历程

文章出处:网责任编辑:作者:人气:-发表时间:2018-09-07 08:30:00

  可能大家都觉得从高加速寿命试验箱推出到现在就没有什么变化,也就不存在什么技术发展的阶段了,可是结果却不是如此,只是高加速寿命试验箱的技术发展在前50年确实没有什么改善,但是最近还是出现了一些变化。

  一、高加速寿命试验箱1.0

  Hobbs首先提出高加速寿命试验的概念并开发了相应的高加速寿命试验箱,采用气锤来作为激励,敲击振动台面产生振动,而温度则通过液氮进行快速降温或者大功率电阻丝加热进行快速升温,从而创造了一个极端的振动和温度试验环境。

美国军方首先采用,后来慢慢推广到了民用领域,尤其是通信领域对于高加速寿命试验方法的应用非常广泛,几大通信巨头都购买了大量的高加速寿命试验箱开展高加速寿命试验工作,希望在早期尽可能的发现设计的潜在缺陷,另外也可以在量产时剔除不良产品,确保交货给客户的产品的可靠性水平。

  但是高加速寿命试验箱的振动部分存在着很大的争议,主要是振动台面不同位置Grms值的均匀性,XYZ三个轴向的一致性和一段时间内Grms值的稳定性。所有的传统设计高加速寿命试验箱厂商都没有提供相应的技术资料,后续的计量也就无从开展,最终就变成了一个空白,而且没有任何解释说明。

 

高加速寿命试验箱技术发展

 

  二、高加速寿命试验箱1.1

  随着高加速寿命试验箱应用的扩大,越来越多的企业开始关注高加速寿命试验箱的使用成本,尤其是液氮的使用成本。由于在温度试验的过程中液氮会持续消耗,对于一些低利润率的民用行业就会希望能够控制使用成本。对于加热的部分基本不存在大的改善空间了,而制冷的部分是否可以考虑进行改善。对于快速降温确实液氮的效率是不二之选,但是当到达目标温度后是否可以考虑用更加经济的制冷方法来接替,从而优化试验成本。最终有企业在现有高加速寿命试验箱的基础上增加机械制冷模块,在降温过程中由液氮主导,到达温度后关闭液氮阀,使用机械制冷进行温度的保持,从而节约液氮的使用量。不过考虑到机械制冷系统的成本以及后续使用液氮成本的节省,除非使用量很大,否则经济效益并不明显,所以最终并没有大规模推广开来,只能作为高加速寿命试验箱的一个额外的选项来进行技术宣传使用了。

  制冷循环分为单极制冷和复叠制冷,对于-40度以下就需要考虑复叠制冷了。也就是说从经济效益的角度出发只是某个温度范围了达到目标温度后的温度稳定采用机械制冷,从而降低液氮的消耗量是可取的,但是由于在-40度以下需要采用复叠制冷,相应的制冷系统复杂度增加,成本上升,则相对就不划算了。

  复叠式制冷循环是将较大的总温差分割成两段或若干段,根据每段的温区选择合适的制冷剂循环,然后将它们叠加起来,用高温级的制冷量来承担低温级的冷凝负荷,从而获取较低制冷温度的方式。复叠式制冷属于蒸汽压缩式制冷的一种特殊形式,通常由两到三个工作温区不同的独立蒸汽压缩式制冷循环组成。以两级复叠式制冷循环为例,它由高温级和低温级两部分组成,高温级中使用中温制冷剂,低温级中使用低温制冷剂,形成两个单级压缩制冷系统复叠工作的循环。两级系统之间采用冷凝蒸发器衔接起来,高温级的中温制冷剂在其中蒸发制冷,使低温制冷剂在其中放热,与蒸发的中温制冷剂进行热交换后被冷凝成液体。从冷凝蒸发器出来的中温制冷剂蒸气带走低温制冷剂的冷凝热量,经过高温级制冷循环将热量传递给环境介质。而从冷凝蒸发器出来的低温制冷剂液体,经低温级节流阀降压后,进入蒸发器吸取被冷却物的热量而蒸发制冷,获取所需要的低温。

  一般情况下,两级复叠式制冷循环的有效工作范围在-80 ℃以上,为获取更低的温度,需要用三级复叠式制冷循环,最低蒸发温度可达-140 ℃。三级以上的复叠式制冷循环由于工作效率低下和经济性较差等原因在工业应用中一般不采用。

  三、高加速寿命试验箱2.0

  随着高加速寿命试验技术的发展,大家对制定高加速寿命试验的标准和基于高加速寿命试验的结果来开展定量可靠性评估工作的需求日益强烈,行业中也有很多企业进行了相应的尝试并获得了一定的成果。

  如果我们需要制定标准或者基于试验结果进行定量可靠性评估,很显然我们对于高加速寿命试验箱设备技术参数的一致性和稳定性就会有着明确的要求,否则前后两次试验结果都不具备可重复性,肯定是无法继续深入的,更何况传统设计的高加速寿命试验设备厂商无法提供具体技术参数和数据。

此文关键字:高加速寿命试验箱

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