節能快速溫變試驗箱溫度變化速率解說

節能快速溫變試驗箱、線性溫變試驗箱溫度變化速率

一般定義試驗箱在規定的溫度范圍內，工作空間指示點的溫度連續上升或連續下降時，總的溫度變化值與完成該過程所需時間的比值為全程平均溫度變化速率，單位為℃/min。這個定義是對應某個溫度范圍內溫度的平均變化速率。如果定義為單位時間內溫度的變化量（即*=dT/at），則給出的是溫度—時間變化曲線上某點的斜率，稱為瞬態溫度變化速率，單位也是℃/min。

節能快速溫變試驗箱、線性溫變試驗箱不同試驗標準對溫（濕）度試驗箱溫度變化速率的要求大相徑庭。設備環境試驗方法GJB150系列標準中涉及與穩態溫度相關的試驗方法，如高溫試驗、低溫試驗、濕熱試驗、霉菌試驗等多數要求溫度變化速率不應超過3℃/min，通常取1℃/min~2℃/min。在電工電子產品基本環境試驗規程GB/T 2423類似的試驗中，多數規定變化速率不大于1℃/min。這是因為在穩態性環境試驗中（除溫度變化試驗外）產品主要是在穩態極限環境條件下進行考核，要求溫度能浸透產品內部。變溫（升溫和降溫）的過程只涉及試驗進程的快慢，不要求對產品進行溫差應力場的考核，故通常取較低的變溫速率，既不至于對被試驗產品產生過高的溫度應力場的強烈激勵，也可以降低試驗設備的投資成本。

可靠性試驗中要求施加的環境應力是隨機振動+濕度+溫度循環的綜合環境應力試驗，每一個溫度循環剖面的要求是在較短時間內模擬從冷狀態下的不工作（最冷）轉到在冷氣候條件下工作至熱狀態。從熱狀態下的不工作（最熱），轉到在熱氣候條件下工作至冷狀態，并重復進行這種熱冷狀態循環，由于可靠性試驗模擬環境的基本原則是盡可能真實地再現產品的工作任務環境，故要求試驗過程中有較高的變溫速率。如航空產品要求變溫速率5℃/min~30℃/min，一般地面用產品的變溫速率為5℃/min~10℃/min。

環境應力篩選是一種工藝過程，選取高變溫速率的溫度循環加隨機振動可以加速激發產品零部件、元器件固有的潛在缺陷發展成為故障，從而達到將潛在故障提前消滅在生產現場的目的，故環境應力篩選要求較高的溫度變化速率，通常要求變溫速率為5℃/min，一般取10℃/min～15℃/min。近20年來隨著故障物理學累積疲勞損傷理論的發展，以更高的變溫速率30℃/min~80℃/min加六自由度隨機振動的高加速應力篩選（HASS）和高加速壽命試驗（HALT）正日益為人們所重視。

試驗箱的變溫速率越高，試驗箱內循環氣流對溫度快速響應的能力越強，要求試驗箱加熱系統和制冷機組的功率越大，試驗箱的投資成本及維護修理費用也越高。因此恰當地選擇變溫速率是節省成本及運營費用的關鍵之一。

這里所說的溫度變化速率是指圍繞產品周圍的空氣溫度的變化速率，不可理解為產品自身的溫度變化情況。在環境與可靠性試驗中，產品表面的溫度狀況由產品對周圍空氣溫度的響應而確定，而產品內部的溫度響應特性及其溫度應力場則取決于產品自身的結構、材料及組成。