淺談GJB150A和MIL-STD-810G中的“試驗中斷”

熊 伊 ，姚 珂 ，江 露

（1.工業(yè)和信息化部電子第五研究所，廣州 510610；2.廣東省電子信息產(chǎn)品可靠性技術(shù)重點實驗室，廣州 510610；3.廣東省電子信息產(chǎn)品可靠性與環(huán)境工程技術(shù)研究開發(fā)中心，廣州 510610；4.陸軍南京軍代局駐上海地區(qū)軍代室，上海 200000）

淺談GJB150A和MIL-STD-810G中的“試驗中斷”

熊 伊1,3，姚 珂1,2，江 露4

（1.工業(yè)和信息化部電子第五研究所，廣州 510610；2.廣東省電子信息產(chǎn)品可靠性技術(shù)重點實驗室，廣州 510610；3.廣東省電子信息產(chǎn)品可靠性與環(huán)境工程技術(shù)研究開發(fā)中心，廣州 510610；4.陸軍南京軍代局駐上海地區(qū)軍代室，上海 200000）

當前對環(huán)境試驗中的“試驗中斷”提出處理要求的標準主要是GJB150系列和MIL-STD-810系列環(huán)境試驗標準。GJB150A和MIL-STD-810G在舊版本的基礎(chǔ)上，對試驗中斷的處理方法做出了許多修訂。本文對標準中的處理辦法進行了總結(jié)分析，對日常環(huán)境試驗過程中可能遇到的一些中斷情況和注意事項進行了闡述，并對各類環(huán)境試驗中斷的處理方法提出了建議。

環(huán)境試驗；試驗中斷

引言

目前，環(huán)境試驗的試驗方法越來越多，不斷有新的修訂標準頒布，較之前的版本有不少的改進，對產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性的考核越來越全面。在環(huán)境試驗方法中，試驗中斷的處理屬于試驗要求里較重要的一項內(nèi)容，恰當?shù)脑囼炛袛嗵幚砟軠p少過試驗或欠試驗的不利影響，減少爭議并節(jié)約人力、時間和費用等。試驗中斷的處理方法與產(chǎn)品自身特性、試驗項目、試驗方法、中斷原因、中斷時間點、中斷引起環(huán)境效應(yīng)等密切相關(guān)，因此處理起來較為復(fù)雜。

現(xiàn)有提及“試驗中斷”的標準不多，僅有GJB150系列和MIL-STD-810系列環(huán)境試驗標準。對于軍民產(chǎn)品環(huán)境試驗來說，在軍工產(chǎn)品環(huán)境試驗大綱中，一般都有提及“試驗中斷”的處理，但是除了霉菌和鹽霧試驗外大多只提出一般性的處理要求，沒有針對不同的試驗項目提出具體要求。而絕大多數(shù)民用產(chǎn)品環(huán)境試驗不關(guān)注試驗中斷的影響，所以幾乎所有民用標準均未涉及“試驗中斷”。

本文針對“試驗中斷”問題，詳細研究了上述系列標準中的最新版本GJB150A和MIL-STD-810G對“試驗中斷”的修訂說明，分析討論了試驗中斷的原因和分類、試驗中斷的各種要求以及其他注意事項，為技術(shù)人員評估試驗中斷對產(chǎn)品造成的影響和做出合理的工程判斷提供建議和指導(dǎo)。

1 試驗中斷的原因和分類[1]

環(huán)境試驗中引起試驗中斷的因素主要來自試件、試驗和測試設(shè)備、人員這幾個方面。試驗中斷的原因主要有以下五種，但并不限于這五種：

1）試驗設(shè)備失控，控制參數(shù)波動大，超出允差范圍造成的試驗中斷；

2）試驗設(shè)備或測試設(shè)備故障，或水電氣供應(yīng)突然中斷導(dǎo)致的試驗設(shè)備停機中斷；

3）試驗期間檢查試件外觀、功能性能時發(fā)現(xiàn)試件不工作或參數(shù)超差，試驗中斷；

4）試驗開始后發(fā)現(xiàn)試驗條件參數(shù)設(shè)置錯誤，或者發(fā)現(xiàn)試件（尤其是大型重型試件）安裝方式不恰當甚至可能引發(fā)安全問題，試驗中斷；

5）試驗期間，由于人員或設(shè)備協(xié)調(diào)原因無法連續(xù)做完，試驗中斷。

GJB 150A將試驗中斷分為允差內(nèi)中斷和超允差中斷，超允差中斷又分為欠試驗中斷和過試驗中斷，這和GJB 150-86的描述基本一致。MIL-STD-810G中對試驗中斷的分類和GJB 150A基本相同，只是在每一個試驗章節(jié)都提到了試驗箱故障中斷和試件故障中斷兩種情況。試驗箱故障中斷分為一般要求和特殊要求，特殊要求包括欠試驗中斷和過試驗中斷。

2 試驗中斷處理一般要求

GJB 150A和MIL-STD-810G對于試驗中斷的一般處理程序都是一致的，如圖1所示。

若試驗發(fā)生中斷，試驗條件仍保持在允差范圍內(nèi)時，不構(gòu)成一次中斷，因此不需要修改試驗持續(xù)時間，從中斷點繼續(xù)試驗即可。若試驗中斷為超允差中斷，則需要判斷是欠試驗中斷還是過試驗中斷。對于欠試驗中斷，從低于試驗條件的點繼續(xù)試驗，并適當延長試驗時間。對于過試驗中斷，若無安全問題，且試件無損傷，則繼續(xù)試驗。若試件出現(xiàn)損傷，對于不可修的試件和關(guān)鍵部件需修復(fù)的可維修試件，則應(yīng)采用新的試件重新開始整個試驗；對于可修復(fù)的試件，且維修部位對試件性能無重要影響，則修復(fù)試件重新開始整個試驗。一旦過試驗中斷導(dǎo)致出現(xiàn)安全問題，應(yīng)使用新的試件重新試驗[2][3]。

3 試驗中斷處理特殊要求

圖1 試驗中斷循環(huán)邏輯[3]

關(guān)于試驗中斷處理的特殊要求，GJB 150-86只在霉菌試驗項目中提到了試驗中斷的特殊要求，其余試驗項目的中斷都按一般要求中的方法處理[4]。而GJB150A則更加關(guān)注不同試驗應(yīng)力對試件的影響，提出所有的試驗除了按照通用要求中的方法做一般處理外，低氣壓（高度）、高溫、低溫、太陽輻射、濕熱、霉菌、鹽霧、浸漬、加速度、積冰/凍雨、溫度-濕度-振動-高度、流體污染和酸性大氣試驗等試驗出現(xiàn)超允差中斷時，應(yīng)按相應(yīng)試驗章節(jié)中的特殊要求進行處理[2]。這些特殊要求的提出大大增強了試驗中斷處理的合理性和操作性。

MIL-STD-810G則在MIL-STD-810F的基礎(chǔ)上對某些試驗項目的試驗中斷條款進行了補充或修改，特別是在每一個試驗章節(jié)處都增添了試驗中對試件進行功能檢測時因試件故障引起試驗中斷的情況說明，并提供了兩種處理方式：第一種是替換新的試件重新從第一步開始試驗；第二種是替換/維修故障或不工作的零件或組件，然后重新進行整個試驗（當對故障中斷進行評估時，應(yīng)考慮同一試件之前經(jīng)歷過的試驗和試驗順序的影響）[3][5]。下文將在分析GJB 150A和MIL-STD- 810G的基礎(chǔ)上，詳細闡述具體環(huán)境試驗項目的中斷處理要求以及其他需要注意的特殊要求。

3．1 振動試驗的中斷

MIL-STD-810G和GJB 150A對于振動試驗的中斷要求差別較大。GJB 150A中主要提到試件失效時應(yīng)更換失效部件繼續(xù)試驗的處理。MIL-STD-810G則著重強調(diào)在中斷過程中應(yīng)對振動控制和響應(yīng)數(shù)據(jù)進行評估以及對過試驗進行風(fēng)險評估[3]。這種評估是非常有必要的，因為振動系統(tǒng)出現(xiàn)中斷時，可能會產(chǎn)生一個大量級的瞬態(tài)振動沖擊，導(dǎo)致過試驗。瞬態(tài)效應(yīng)對試件的影響與試件響應(yīng)特性、瞬態(tài)振動頻率、量級、持續(xù)時間等因素有關(guān)。MIL-STD-810G建議進行一個基于如過試驗事件的量級和持續(xù)時間，頻譜分布，試驗資源的花費和可用性，試驗特定問題的分析等等因素的風(fēng)險評估，但標準并沒有給出一個具有操作性的評估指南。MIL-STD-810G還允許在振動試驗中對壽命周期短的LRU進行更換，為了避免引起爭議，試驗前最好在相關(guān)技術(shù)文件中做出規(guī)定。此外，當振動試驗欠試驗中斷時，應(yīng)注意欠試驗期間的振動量級和持續(xù)時間，并對試件進行全面的評估。允許的欠試驗持續(xù)時間可參考GB 2423.56對隨機振動激勵允許的持續(xù)時間：方均根值低于-12 dB時無時間限制；方均根值在-12-6 dB之間時，不超過規(guī)定試驗時間的1.5倍；方均根值在-6～0 dB之間時，不超過規(guī)定試驗時間的10 %[6]。

3．2 太陽輻射試驗的中斷

太陽輻射試驗的原理是基于太陽輻射環(huán)境的總的積累效應(yīng)。GJB 150A和MIL-STD-810G均在太陽輻射試驗的中斷章節(jié)中提出若程序Ⅰ最后一個循環(huán)進行了19 h后出現(xiàn)中斷，則可認為該試驗已完成。因為這時試驗至少已完成了92 %，并且在余下的試驗期間溫度和太陽輻射量值已減低，試件出現(xiàn)故障的可能性很低[2][3]。

在考慮其他相似的中斷情形時，可參考太陽輻射的欠試驗中斷處理方式，即試驗在即將完成時出現(xiàn)欠試驗中斷，而余下的試驗期間試驗應(yīng)力很小且不太可能導(dǎo)致試件故障的，可認為試驗已完成，但是最保險的方式仍是從中斷處繼續(xù)試驗。

3．3 霉菌試驗的中斷

關(guān)于霉菌試驗中斷的處理方法，GJB 150和MIL 810系列標準都在較早的版本中提出，而且是較完善和科學(xué)的。中斷的處理方法主要是根據(jù)溫度和濕度對霉菌生長的影響情況制定的。對大多數(shù)霉菌來說，最適生長溫度在25～30 ℃之間，超過或低于此間溫度霉生長變得緩慢甚至停滯[7]，GJB 150A規(guī)定“溫度超過40 ℃，或者溫度超過31 ℃達4h或以上”就要求重新試驗；環(huán)境相對濕度的降低也可能會使霉菌的生長出現(xiàn)衰退，一旦出現(xiàn)“相對濕度低于50 %”或者“相對濕度低于70 %達4 h或以上”就要求重新試驗[2]。當霉菌試驗出現(xiàn)中斷時，除了應(yīng)關(guān)注中斷期間溫度、濕度的變化和持續(xù)時間，還需仔細觀察對照條上霉菌的生長情況，若發(fā)現(xiàn)霉菌出現(xiàn)衰退現(xiàn)象，也應(yīng)重新試驗。

GJB 150.10A分別給出了試驗中斷發(fā)生在“最初10 d”和“試驗后期”的處理方法，在MIL-STD-810G中則將“10 d”和“試驗后期”改為“7 d”和“25 d”，810 G顯然更有操作性。但兩個標準均未給出試驗中期（如第7 d到25 d之間）發(fā)生中斷的處理方法，而在GJB 150.10-86中則明確地將7 d后出現(xiàn)的中斷作統(tǒng)一處理。

3．4 過試驗中斷后繼續(xù)試驗時間的計算問題

GJB150A在高溫試驗過試驗中斷中提出“若沒有發(fā)現(xiàn)安全、性能和材料問題，應(yīng)按以下辦法處理：對于恒溫試驗，則應(yīng)恢復(fù)中斷之前的條件，并從試驗允差超出點繼續(xù)進行試驗，試驗中斷期間的時間記入總的試驗時間；對于循環(huán)溫度試驗，應(yīng)從上一次成功完成的循環(huán)結(jié)束點恢復(fù)試驗，過試驗中斷時的循環(huán)（不完整的循環(huán)）不記入總的循環(huán)數(shù)”；在低溫試驗過試驗中斷中提出“恢復(fù)中斷前的試驗條件繼續(xù)試驗。試驗中斷期間的時間記入總的試驗時間”；在溫度沖擊試驗過試驗中斷中提出“重新恢復(fù)中斷前的條件繼續(xù)試驗，過試驗期間的時間記入試驗時間”[2]。

而MIL-STD-810F和MIL-STD-810G中均只提出“恢復(fù)中斷前的試驗條件，并且從試驗容差超出點開始繼續(xù)試驗[3][5]”，這意味著過試驗期間的時間是不記入試驗時間的。

針對以上幾種描述，筆者認為GJB 150A溫度沖擊試驗中的描述最為明確而又科學(xué)，應(yīng)當記入試驗時間的應(yīng)是“過試驗期間的時間”，而不是“中斷期間的時間”。計算過試驗時間時應(yīng)注意中斷后試件溫度的滯后性[8]，而不僅僅只觀察試驗箱上顯示的溫度值，試驗前應(yīng)盡可能在試件溫度最大滯后響應(yīng)的部位布置溫度傳感器，以更好地對試驗中斷做出合理處置。由于試件內(nèi)部溫度的時滯性，短時間試驗箱溫度超允差中斷可能并沒有引起試件內(nèi)部關(guān)鍵部位溫度產(chǎn)生大的變化，當確認中斷沒有對試件造成影響，且試驗設(shè)備可在短時間內(nèi)恢復(fù)正常工作時，則可按允差內(nèi)或欠試驗中斷處理。

3．5 不太可能產(chǎn)生有害影響的中斷問題

GJB 150A和MIL-STD-810G都提到對于淋雨、沖擊、噪聲等試驗出現(xiàn)的中斷，不太可能產(chǎn)生任何有害的影響，通常試驗可以從中斷點繼續(xù)進行。

淋雨試驗由于試驗時間不長，產(chǎn)生的環(huán)境效應(yīng)主要是水滲透試件造成試件不能工作或某些性能下降，較少出現(xiàn)物理損壞，因此欠應(yīng)力或過應(yīng)力中斷均不太可能產(chǎn)生有害的影響。

對于沖擊試驗，GJB 150.18A在3.3限制中提到“由于試驗設(shè)備或其他故障而引起試驗意外中斷的有關(guān)工程指南”：如果在沖擊脈沖輸入期間發(fā)生中斷，一般應(yīng)重新輸入這個沖擊脈沖，但應(yīng)確認由中斷的沖擊脈沖而引起的應(yīng)力不會造成隨后的試驗結(jié)果無效；在繼續(xù)試驗前，應(yīng)對所有試驗設(shè)備上因中斷產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行記錄并作出分析；另外，要對裝備進行檢查，以保證沖擊試驗前裝備的完好性[2]。該指南實際上指出沖擊試驗的中斷是可能產(chǎn)生有害影響的。在沖擊試驗中，試件的損傷及故障與它受激勵下產(chǎn)生的最大應(yīng)力直接相關(guān)[9]，因此應(yīng)重點分析沖擊響應(yīng)譜。

噪聲試驗的環(huán)境效應(yīng)主要是大幅度的空氣脈動引起裝備的振動，因此與振動試驗類似，也應(yīng)對試驗中斷時的瞬態(tài)響應(yīng)作出評估，對過試驗的各類要素進行風(fēng)險評估，但這在GJB 150A和MIL-STD-810G中都沒有提及。

3．6 中斷時間較長的問題

試驗中可能出現(xiàn)允差內(nèi)或欠應(yīng)力中斷時間較長（如10 h以上）的情況，原因可能是試驗設(shè)備故障中斷，短時間內(nèi)無法維修好，且無法找到另一臺滿足試驗要求的設(shè)備繼續(xù)試驗，或者試驗人員協(xié)調(diào)問題，又或者試驗設(shè)備水電氣供應(yīng)長時間中斷無法恢復(fù)等等。

對于試驗原理是應(yīng)力積累效應(yīng)的環(huán)境試驗（最典型是振動、加速度、太陽輻射試驗等），由于應(yīng)力效果是累積的，試驗結(jié)果與中斷時間長短關(guān)系不大，只要注意在中斷時間內(nèi)不要使試件受到額外的應(yīng)力（例如發(fā)生意外的跌落沖擊或?qū)⒃嚰诺礁邷厝照盏牡胤酱娣牛?，允差?nèi)的中斷可以從中斷點直接恢復(fù)。對于需要連續(xù)不斷地施加應(yīng)力才能達到試驗效果的試驗如低氣壓，只要出現(xiàn)中斷就應(yīng)重新試驗。對于腐蝕、化學(xué)反應(yīng)等環(huán)境效應(yīng)的試驗（如濕熱、鹽霧、酸性大氣）則不宜長時間中斷，因為干燥或不噴霧的階段的時間長短可能對試驗結(jié)果有較大的影響。

3．7 過試驗后對試件評估的問題

當出現(xiàn)過試驗中斷，但又準備用同一試件繼續(xù)試驗時，相關(guān)的單位應(yīng)仔細評估過試驗中斷對試件造成的不利影響，包括使用外觀、功能性能以及其他合理的技術(shù)評價。在前一個試驗中由于過應(yīng)力而未被發(fā)現(xiàn)的有害影響極有可能在后面的試驗中暴露出來從而引發(fā)爭議，比如溫度試驗中由于過應(yīng)力引起試件中PCB板的焊點出現(xiàn)了細小裂紋，在做外觀和性能檢查時并沒有發(fā)現(xiàn)該問題，但在后續(xù)的振動試驗中發(fā)現(xiàn)PCB焊點出現(xiàn)開裂并導(dǎo)致試件失效[10]。所以，在進行環(huán)境試驗時，項目工程師和試驗工程師們一方面需要知道產(chǎn)品的工作極限以及破壞極限，了解產(chǎn)品的故障模式和失效機理；另一方面需要有經(jīng)驗的工程師對過試驗應(yīng)力的不利影響并做出風(fēng)險評估，尤其需注重中斷瞬間產(chǎn)生的瞬態(tài)響應(yīng)；另外，還可以借助其他有效的無損檢測手段如聲掃描顯微鏡、X射線無損探傷等對產(chǎn)品進行評估。程師等進行培訓(xùn)。試驗中斷發(fā)生時，在場人員應(yīng)詳細記錄試驗中出現(xiàn)的中斷情況，保存中斷數(shù)據(jù)以便進行分析，并將情況通報給相關(guān)單位，及時處理中斷事件。

4 結(jié)論

本文分析了環(huán)境試驗中試驗中斷的主要原因，介紹了GJB150A和MIL-STD-810G中的中斷處理一般要求以及某些具體試驗項目的中斷特殊要求，并對試驗中斷的其他注意事項做了總結(jié)。最后，筆者補充三點關(guān)于環(huán)境試驗中斷處理的建議，供相關(guān)工程技術(shù)人員參考。

1）對于所有的試驗來說，如果欠試驗時產(chǎn)品發(fā)生了故障，則都按產(chǎn)品故障失效處理。如果產(chǎn)品經(jīng)歷了過試驗，而未出現(xiàn)故障，且對產(chǎn)品進行全面評估，認為過試驗對后續(xù)的試驗無影響時，可認為產(chǎn)品通過了該項試驗，無需重新進行試驗，但應(yīng)該在試驗報告中說明過應(yīng)力情況。

2）除了試驗設(shè)備故障導(dǎo)致的中斷外，還應(yīng)注意試驗中給試件施加的電應(yīng)力的中斷。試件通電工作時突然出現(xiàn)的斷電可能導(dǎo)致試件出現(xiàn)意外故障，為了防止此類情況發(fā)生，最好采用UPS等安全供電設(shè)備。

3）試驗單位在試驗前應(yīng)制定試驗中斷應(yīng)急處理規(guī)定，對可能出現(xiàn)的中斷情況做好評估，對試驗操作人員、工

[1] 張文娟.對溫度試驗過程中“試驗中斷”和“試驗中斷處理的認識”[J].現(xiàn)代測量與實驗室管理, 2010.

[2] GJB 150A,軍用裝備實驗室環(huán)境試驗方法[S]. 2009.

[3] MIL-STD-810G,環(huán)境工程考慮和實驗室環(huán)境實驗[S]. 2007.

[4] GJB 150,軍用設(shè)備環(huán)境試驗方法[S]. 1986.

[5] MIL-STD-810F,環(huán)境工程考慮和實驗室環(huán)境試驗[S]. 2001.

[6] GB/T 2423.56,電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗 第2部分：試驗方法 試驗Fh：寬帶隨機振動數(shù)字控制和導(dǎo)則[S]. 2006.

[7] 空軍裝備部綜合計劃部.GJB150A《軍用裝備實驗室環(huán)境試驗方法》實施指南[M].中國航空綜合技術(shù)研究所, 2014.

[8] 宋洪波.溫度試驗中斷處理的依據(jù)[J].電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗,2001.

[9] 王樹榮,季凡渝.環(huán)境試驗技術(shù)[M].電子工業(yè)出版社, 2016.

[10] Dave S.Steinberg.電子設(shè)備熱循環(huán)和振動故障預(yù)防[M].航空工業(yè)出版社, 2012.

Discussion on Test Interruption in GJB150A and MIL-STD-810G

Xiong Yi1,3，Yao Ke1,2，Jiang Lu1,4
(1．CEPREI，Guangzhou 510610;2．Guangdong Provincial Key Laboratory ofElectronic Information Products Reliability Technology, Guangzhou 510610;3．Guangdong Provincial Research Center ofElectronic Information Products Reliability and Environment EngineeringTechnology, Guangzhou 510610;4．Military Representative Office in Shanghai Area of Nanjing Military Representative Bureau of Army,Shanghai 200000)

GJB150 and MIL-STD-810 series are the main standards for test int-erruption during the current environment tests. They have made many improvements in test interruption chapter based on the old edition. This paper summarizes and analyzes the solutions in standards, explains common interruption conditions and announcements in daily environment tests, and provides suggestions for handling the test interruption as well.

environment test; test interruption

TG172

A

1004-7204(2017)04-0151-05

熊伊（1988.7-），男，學(xué)士，助理工程師，研究方向：電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗。