GB/T 5170環(huán)境試驗設(shè)備檢驗方法新舊版本的比較分析

楊明濤

（廣州愛斯佩克環(huán)境儀器有限公司，廣東 廣州 510800）

1 引言

環(huán)境試驗大致可以分為 “氣候環(huán)境試驗”、“機(jī)械環(huán)境試驗”和 “綜合環(huán)境試驗”，與氣候有關(guān)的環(huán)境試驗包括溫度、濕度與壓力等環(huán)境應(yīng)力試驗。對一般電工、電子產(chǎn)品而言，由于溫度和濕度引起的產(chǎn)品失效所占的比例超過60%，對電子產(chǎn)品的影響最大，本文將對此進(jìn)行比對分析。

GB/T 5170《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗設(shè)備基本參數(shù)檢定方法》系列標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)歷了1985年首次發(fā)布，1995年4月首次修訂，2008年6月發(fā)布目前最新的版本，并從2009年3月開始實施等過程?，F(xiàn)對新版本和95版的一些差異進(jìn)行比對分析，查找其改進(jìn)的地方，分析其適應(yīng)現(xiàn)代工程技術(shù)水平，符合我國國情，適應(yīng)范圍廣泛而又具有較強(qiáng)可操作性的特點。

2 GB/T 5170系列標(biāo)準(zhǔn)介紹

GB/T 5170系列標(biāo)準(zhǔn)包括： 《GB/T 5170.1-2008電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗設(shè)備檢驗方法 總則》，《GB/T 5170.2-2008電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗設(shè)備檢驗方法 溫度試驗設(shè)備》，《GB/T 5170.5-2008電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗設(shè)備檢驗方法 濕熱試驗設(shè)備》，《GB/T 5170.1-2008電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗設(shè)備基本參數(shù)檢定方法 總則》，《GB/T 5170.2-2008電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗設(shè)備基本參數(shù)檢定方法 溫度試驗設(shè)備》，《GB/T 5170.5-2008電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗設(shè)備基本參數(shù)檢定方法 濕熱試驗設(shè)備》。

3 檢驗條件及方法的比較分析

a）新舊版本對測量傳感器的要求不同，舊版本要求傳感器的熱時間常數(shù)不大于20 s；新版本則要求傳感器在空氣中50%響應(yīng)時間應(yīng)在10～40 s之間，并追加了溫度測量系統(tǒng)的響應(yīng)時間，要求小于40 s，并在測量溫度變化速率時，響應(yīng)小于5 s。

b）數(shù)據(jù)采集量發(fā)生了變化，舊版標(biāo)準(zhǔn)要求在設(shè)備進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)后，30 min內(nèi)，數(shù)據(jù)每隔2 min記錄1次，共記錄15次；新版本要求數(shù)據(jù)記錄間隔1 min，共記錄數(shù)據(jù)30次。數(shù)據(jù)采集量的增加，有利于提高數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性。

c）溫度變化速率、每5 min平均溫度變化速率、溫度過程量溫度過沖恢復(fù)時間的測量點位置規(guī)定為工作空間的幾何中心點。

d）新版標(biāo)準(zhǔn)注明檢定設(shè)備一般在空載條件下進(jìn)行，而舊版標(biāo)準(zhǔn)則恰好相反。

4 數(shù)據(jù)處理的比較分析

4.1 溫度偏差分析

新舊版標(biāo)準(zhǔn)都對試驗箱（室）在穩(wěn)定狀態(tài)下，工作空間各測量點在規(guī)定時間內(nèi)所實測的最高溫度和最低溫度與標(biāo)稱溫度的上下偏差進(jìn)行了分析。而且，新舊版本的計算公式相同，描述基本相同，但新版本的計算公式的描述更為詳細(xì)一些。

4.2 溫度波動度分析

a）新版標(biāo)準(zhǔn)對試驗箱（室）在穩(wěn)定狀態(tài)下，在規(guī)定的時間間隔內(nèi)，工作空間內(nèi)任意一點的溫度隨時間的變化量進(jìn)行了分析。

計算公式如下：

式（1）中：ΔTj——工作空間第j點在規(guī)定的時間間隔內(nèi)的溫度波動度，單位為攝氏度（℃）；

Tjmax——工作空間第j點在規(guī)定的時間間隔內(nèi)的實測最高溫度，單位為攝氏度（℃）；

Tjmin——工作空間第j點在規(guī)定的時間間隔內(nèi)的實測最低溫度，單位為攝氏度（℃）。

b）舊版標(biāo)準(zhǔn)的計算方法

試驗箱（室）在穩(wěn)定狀態(tài)下，工作空間指示點溫度在30 min內(nèi)（每2 min測試1次）的實測最高溫度與最低溫度差值的一半，冠以 “土”號，計算公式如下：

式（2）中：ATf——溫度波動度，℃；

Tfmax——指示點在 30 min內(nèi)的實測最高溫度，℃；

Tfmin——指示點在30 min內(nèi)的實測最低溫度，℃。

不難看出，新舊計算方法有了較大的變化。在新方法中，檢測點由工作空間指示點溫度改為空間任意點的溫度，并取消了 “土”號的限制；在實際計算數(shù)值時，相應(yīng)地至少放大了一倍，并對控制精度提出了更高的要求。另外，在舊版方法中，溫度波動度在濕熱條件下土0.5℃的容差滿足不了濕度+2/-3%RH的要求，新的計算方法在提高控制精度的同時也更容易滿足濕度波動度的要求。

4.3 溫度均勻度分析

新舊版標(biāo)準(zhǔn)都對試驗箱（室）在穩(wěn)定狀態(tài)下，工作空間在某一瞬時任意兩點溫度之間的最大差值進(jìn)行了分析。而且新舊版本的描述基本相同，計算方法也相同；只是由于數(shù)據(jù)記錄時間的間隔有差別（數(shù)據(jù)采集由15次變更為30），在數(shù)據(jù)處理量上有所區(qū)別。

4.4 溫度變化速率分析

由于電子產(chǎn)品及元器件的技術(shù)與工藝的不斷發(fā)展，對現(xiàn)代電子產(chǎn)品提出了更高的可靠性要求，因此，環(huán)境應(yīng)力篩選（ESS）方法得到越來越多的應(yīng)用，其環(huán)境試驗設(shè)備要滿足ESS溫度循環(huán)試驗的3個要求：

a）溫度極限的溫差應(yīng)盡可能地大：高低溫之間的溫差≥100℃，而不管產(chǎn)品預(yù)定的使用極限；只要產(chǎn)品不引起不必要的危險，且不使無缺陷的產(chǎn)品遭到破壞即可。

b）溫度極限之間的溫度速率必須盡可能地快，通?！?℃/min，以產(chǎn)生最佳的應(yīng)力水平；并且可以多次循環(huán)，而不危害無缺陷的產(chǎn)品。

c）試品上的風(fēng)速最好≥3 m/s，以使試品表面的溫度盡量接近箱溫。

基于以上要求，標(biāo)準(zhǔn)修改或新增了溫度變化速率、每5分鐘溫度平均變化速率、溫度過沖、溫度過沖量、溫度過沖恢復(fù)時間等內(nèi)容的定義和計算方法。

a）溫度變化速率分析

試驗箱（室）工作空間幾何中心點所測得的兩個規(guī)定溫度之間的轉(zhuǎn)變速率，用℃/min表示，計算公式如下：

式（3）中：VT——溫度變化速率，單位為攝氏度每分鐘（℃/min）；

T2——最高規(guī)定溫度，單位為攝氏度（℃）；

T1——最低規(guī)定溫度，單位為攝氏度（℃）；

t——溫度自規(guī)定溫度范圍的10%上升（下降）到90%的時間，單位為分鐘（min）。

此方法充分考慮了環(huán)境試驗設(shè)備的實際工作情況，是一種在滿足實驗條件的同時趨于合理的計算方法；同時使標(biāo)準(zhǔn)更廣泛地涵蓋了環(huán)境試驗設(shè)備，彌補(bǔ)了某些空白和不足。

b）相對濕度偏差、相對濕度均勻度以及相對濕度波動度等的計算方法與溫度的計算方法雷同，故在此不作贅述。

5 結(jié)束語

綜上所述，隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提高，新版標(biāo)準(zhǔn)只有在舊版標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，通過及時補(bǔ)充并吸收新的檢驗方法，不斷完善，才能同步滿足技術(shù)的進(jìn)步對標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范提出的新的要求。

[1]GB/T 5170.1-2008，電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗設(shè)備檢驗方法總則[S].

[2]GB/T 5170.2-2008，電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗設(shè)備檢驗方法 溫度試驗設(shè)備 [S].

[3]GB/T 5170.5-2008，電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗設(shè)備檢驗方法 濕熱試驗設(shè)備 [S].

[4]GB/T 5170.1-2008，電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗設(shè)備基本參數(shù)檢定方法 總則 [S].

[5]GB/T 5170.2-2008，電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗設(shè)備基本參數(shù)檢定方法 溫度試驗設(shè)備 [S].

[6]GB/T 5170.5-2008，電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗設(shè)備基本參數(shù)檢定方法 濕熱試驗設(shè)備 [S].