摘要：探討了GB/T5170.2-2008《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》中給出的“溫度過沖量”、“溫度過沖恢復(fù)時間”兩個檢測參數(shù)在具體使用中存在的問題，并就克服溫度過沖提出了幾點建議。

高低溫試驗箱(簡稱溫度箱)、濕熱試驗箱(簡稱濕度箱)是氣候環(huán)境試驗設(shè)備中兩大類重要的氣候模擬試驗箱。這些溫度濕度氣候條件模擬設(shè)備被廣泛的應(yīng)用在電子、機(jī)械、化工、建筑等行業(yè)中，對各種設(shè)備、材料、零部件的環(huán)境適應(yīng)性研究提供可靠的人工環(huán)境。這些設(shè)備提供的人工環(huán)境的可靠程度對整個試驗結(jié)果無疑起著至關(guān)重要的作用。其中需要控制的因素有很多，本文僅就與高低溫試驗箱溫度過沖問題的國家標(biāo)準(zhǔn)要求、產(chǎn)品設(shè)計制造、老設(shè)備解決方法等談?wù)効捶ā?/p>

高低溫試驗箱示意圖

1、國家標(biāo)準(zhǔn)對高低溫試驗箱溫度過沖的要求和疑義產(chǎn)品檢驗實踐告訴我們，高低溫試驗箱在開機(jī)和每次的加溫、保溫過程中產(chǎn)生的溫度過沖對被試驗產(chǎn)品是非常有害的。尤其是那些溫度敏感的產(chǎn)品和膠合材料，瞬時過沖的溫度都會導(dǎo)致產(chǎn)品的損壞和膠合材料的失效。但這個問題在以往的國標(biāo)“溫度箱技術(shù)條件”和國標(biāo)“溫度試驗設(shè)備檢驗方法”中都未作規(guī)定，使得部分溫度箱的用戶承擔(dān)了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定缺失帶來的風(fēng)險。

標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀也導(dǎo)致溫度箱制造商不愿在這方面花費太多成本，也是國內(nèi)溫度箱制造水平上不去的諸多因素之一?？上驳氖窃谛滦抻喌腉B/T170.2-2008《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》、GBT5170.5-2008《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗設(shè)備檢驗方法濕度試驗設(shè)備》中對溫度過沖、甚至濕度過沖都做出了要求。但筆者對標(biāo)準(zhǔn)中溫度過沖的要求有一些疑義。

標(biāo)準(zhǔn)中給出了“溫度過沖量”、“溫度過沖恢復(fù)時間的要求和計算方法，但按照標(biāo)準(zhǔn)中9.1“數(shù)據(jù)處理結(jié)果”中給出的條款不能找到數(shù)據(jù)結(jié)果判定依據(jù)，令執(zhí)行該標(biāo)準(zhǔn)的人感到困惑。關(guān)于檢測項目，在GBT10589-2008《低溫試驗箱技術(shù)條件》、GB/T118-2008《高溫試驗箱技術(shù)條件》、GB/T10592-2008《高、低溫試驗箱技術(shù)條件》三個技術(shù)條件中也沒有規(guī)定。檢測項目與試驗箱設(shè)計制造的技術(shù)條件脫節(jié)，使“溫度過沖量”、“溫度過沖恢復(fù)時間”處在懸空狀態(tài)。

筆者很希望通過這個問題的提出能從相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)起草單位或同行專家處獲得信息支持，因為同期頒布的《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗設(shè)備檢驗方法濕度試驗設(shè)備》中，對“濕度過沖量”、“濕度過沖恢復(fù)時間”兩參數(shù)的判定也存在同樣問題。這樣對正確理解和執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)是不利的。

2、使用高低溫試驗箱時克服溫度過沖的幾個建議筆者通過對上述問題的思考和大量溫度箱的檢測經(jīng)驗，建議標(biāo)準(zhǔn)中可以將“溫度過沖量”明確規(guī)定為：與相應(yīng)的±2℃的溫度偏差要求相一致或要求試驗箱的過沖量與試驗點的溫度值成一定比例，如0℃～100℃溫度過沖量不超過±2℃，100℃以上過沖量不超過試驗點的2%，-80℃～0℃溫度過沖量不超過3℃。這個要求按目前控制儀表的調(diào)節(jié)控制精度來說是比較容易實現(xiàn)的。況且對于那些配有壓縮機(jī)、冷卻水等冷熱對抗功能的設(shè)備，做到這一點就更不是問題了。同時對于產(chǎn)生了“溫度過沖量”的溫度箱，可以在標(biāo)準(zhǔn)中就“溫度過沖恢復(fù)時間”給出幾個時間建議，如：3、5、8、10、15min等供用戶選擇。對目前企業(yè)中還在“服役”的控溫能力較差的溫度試驗箱，根據(jù)經(jīng)驗給出如下建議：

（1）箱體的加熱和制冷方式可以分為單加熱、單制冷和冷熱對抗三種形式，對于冷熱對抗的箱體不管是加熱過程還是制冷過程都能得到很好的控制，在儀表控制精度足夠的前提條件下，產(chǎn)生的溫度過沖量比較小，但單加熱和單制冷的過程其過沖影響較大。單制冷的箱體由于制冷機(jī)組不能實現(xiàn)大幅度的調(diào)節(jié)，只能依靠機(jī)組的開關(guān)機(jī)來實現(xiàn)控制，所以對于溫度過沖的問題只能依靠儀表的控制精度和開關(guān)機(jī)的頻率來控制。對于單加熱的箱體來說一般都配備兩至三組加熱器，這是生產(chǎn)廠家為了合理的分配加熱功率所提供的，很多使用者在啟動試驗箱的過程中習(xí)慣直接將所有加熱器全部打開，這樣就使得溫度總是在設(shè)定指標(biāo)的上限左右，如果箱體控制系統(tǒng)的精度較低，在加熱器加溫、保溫周期運行時還會出現(xiàn)間斷性的過沖問題，使箱體溫度無法很好地穩(wěn)定在設(shè)定值上。

這兩種情況基本是使用者本身對設(shè)備不了解造成的溫度過沖，解決的方法是仔細(xì)閱讀產(chǎn)品說明書，說明書中一般都會給出其所做試驗溫度所需打開的加熱器組數(shù)，如果加熱時間過長，可先打開所有加熱器，在距離目標(biāo)試驗點10℃左右的時候關(guān)掉多開的加熱器，這樣就可以基本保障箱體處于正常的狀態(tài)。另外單加熱設(shè)備都配備有風(fēng)門，用于調(diào)節(jié)箱體內(nèi)部的溫度，正確使用風(fēng)門也能避免溫度過沖和溫度波動度過大的問題，以日本ESPEC生產(chǎn)的PH-401為例，其最高溫度為300℃，在做100℃以下的試驗時風(fēng)門應(yīng)全部打開，做100℃～200℃試驗時風(fēng)門應(yīng)打開一半，在做200℃以上的試驗時風(fēng)門應(yīng)關(guān)閉，這樣既能保證溫度過沖量很小，也可以保證溫度波動度在較小范圍。

（2）造成溫度過沖的原因還有儀表的精度問題。過去很多試驗設(shè)備生產(chǎn)廠家所用的儀表精度一般偏低，而且反應(yīng)速度相對較慢，有時箱體內(nèi)部的溫度已經(jīng)很高了，但是儀表還沒有反應(yīng)，加之很多的單純高溫設(shè)備是不配備壓縮機(jī)和冷卻水等降溫設(shè)備的，所以在溫度過沖之后只有靠自然冷卻，這就更容易造成溫度過沖。如有些國產(chǎn)試驗箱用的是精度在0.5℃～1℃的控制表，以0.5℃的控制表為例，表本身的精度是±0.5℃，加上傳感器反應(yīng)速度給溫度帶來的影響，實際試驗箱控制精度就已經(jīng)接近±1℃了，況且還有加熱斷電后加熱管的余熱帶給溫度的影響。一般溫度箱的儀表精度應(yīng)該控制在0.2℃以下為好。現(xiàn)在新生產(chǎn)的試驗箱大部分都是采用PID(比例、微分、積分)控制，溫度過沖的問題已經(jīng)得到了比較好的控制，但是PID控制的設(shè)定還是比較重要的，這個問題一般由設(shè)備制造廠商完成，在新設(shè)備到達(dá)現(xiàn)場后的首次檢定過程中，最好有檢測人員和設(shè)備制造人員同時在場，來協(xié)商調(diào)整其PID控制的設(shè)定。

（3）造成溫度過沖的還有傳感器的布放位置以及攪拌風(fēng)的方向。通過試驗證明將傳感器布放在出風(fēng)口的位置是較好的一種方法。這是由于控制的原理決定的因為傳感器在出風(fēng)口的位置，在升降溫過程中出風(fēng)口溫度相對于箱體內(nèi)其他位置的溫度要超前一些，傳感器的感應(yīng)溫度沒有達(dá)到設(shè)定值時，箱體的加熱器(或制冷機(jī)組)將滿功率工作，達(dá)到溫度后加熱器(或制冷機(jī)組)停止?jié)M功率工作而變?yōu)閿嗬m(xù)工作，在攪拌風(fēng)的作用下逐步將試驗箱內(nèi)的各點溫度拉平。在這時如果傳感器的反應(yīng)速度慢，則會造成加熱器(或制冷機(jī)組)在到達(dá)溫度后繼續(xù)工作一段時間，這就造成了溫度過沖的另一種情形，且這樣的過沖一般比較嚴(yán)重。

這種過沖在檢測的過程中是最常遇到的一種情況，現(xiàn)在還沒有什么好的方法來解決它，因為儀表以及傳感器在出廠前已調(diào)整好，使用單位是沒有辦法在使用過程中進(jìn)行調(diào)整的，故而這樣的問題建議請生產(chǎn)廠的技術(shù)人員進(jìn)行維修校正。