装备环境工程 第７卷第６期 ・８２・ ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ ＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ２０１０年ｌ２月 直接测量法测试温度稳定性研究 李宝晗 — ｕｕ （中航工业洛阳电光设备研究所，河南洛阳４７１ ｏｏｏ） 摘要：阐述了温度试验中温度稳定的重要性。通过对测试方案、测试设备、测试过程及结果的分析。对 如何应用直接测量法测试试验样品非工作状态下温度稳定进行了探索和研究。根据测试结果分析了影响 试验样品温度稳定的因素，并指出了直接测量法的优越性。 关键词：直接测量法；温度稳定；温度试验 中图分类号：ＴＢ１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—９２４２（２０１０）０６—００８２—０４ Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ＬＩ Ｂａｏ－ｈａｎ （Ｌｕｏｙａｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏ—ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｏｆ ＡＶＩＣ，Ｌｕｏｙａｎｇ ４７１０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｔｅｓｔｓ ｗａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ ｗａｙｓ ｔｏ ａｐｐｌｙ ｄｉｒｅｃｔ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｔｏ ｔｅｓｔ ｓａｍｐｌｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｉｎ ｎｏｔ ｗｏｒｋｉｎｇ ｓｔａｔｅ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｅｓｔｉｎｇ ｓｃｈｅｍｅ，ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ， ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ａｎｄ ｒｅｓｕｌｔ．Ｔｈｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｎｄ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅ ｏｆ ｄｉｒｅｃｔ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｗａｓ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｄｉｒｅｃｔ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｔｅｓｔｓ 在产品的研制和生产各阶段安排的环境试验中， 状态达到温度稳定后算起 。 温度试验是最广泛应用的试验ｎ 。温度试验的严酷度 温度稳定的典型确定方法有直接测量法、重量 主要取决于试验温度及在试验温度下的持续时间和 法、时间常数法和曲线法。直接测量法测试试验样 温度变化速率 １。一般要求试验样品在试验温度下达 品温度稳定，即在试验样品规定位置安装温度传感 到温度稳定后开始工作，温度冲击（变化）试验的持续 器，在试验过程中监测其温度值，试验样品是否达到 时问用以保证试验样品在试验温度下达到温度稳定， 温度稳定。相对于其他温度稳定的确定方法，直接 低温贮存试验的持续时间要求从试验样品在非工作 测量法以其简单、直观、准确的特点被认为是确定试 收稿日期：２０１Ｏ－０７—１５ 作者简介：李宝晗（１９７６一），女，河南洛阳人，高级工程师，主要研究方向为质量工程。 第７卷第６期 李宝晗：直接测量法测试温度稳定研究 ・８３・ 验样品温度稳定最合理的方法” 。 为确定试验样品温度稳定时间，有效进行温度 试验，笔者就如何应用直接测量法测试试验样品非 工作状态下的温度稳定进行探索和研究。 １．２试验样品状态 试验样品的状态分为非工作状态和工作状态２ 种。由于试验样品在这２种状态下达到温度稳定的 机理不同，直接影响温度稳定时间，笔者此次研究了 试验样品在非工作状态下的温度稳定。 １测试方案 １．１试验样品的选取 选取多个质量、结构形式不同的典型试验样品 结构形式。 １．３温度稳定测量点 不同标准中 规定代表试验样品达到温度稳定 达到温度稳定，实现起来困难，可操作性差。因此，一 表１试验样品 Ｔａｂｌｅ １ Ｔｅｓｔ ｓａｍｐｌｅ 要求试验样品所有部分 进行试验。表１列出了其中５个试验样品的质量和 的位置有所不同。在工程上，般根据温度对试验样品的影响分析及试验目的，确定 个过程中对常温到低温、低温到高温温度稳定时问 试验样品中的代表性部位作为温度测量点，如：最大 进行测试；另一种是低、高温各有２个试验温度，或 质量处、热容量最大的部件、具有最大温度滞后效应 低（高）温２个、高（低）温１个试验温度，流程基本相 的功能部件和关键部件。一般来说，满足使用要求关 同，不同的是按上述流程增加了由低温到更低温度， 键部位的温度稳定比结构部位的温度稳定更重要。 由高温到更高温度的温度试验过程，在这个过程中 因此，代表试验样品达到温度稳定的位置一般选择试 除了进行常温到低温、低温到高温温度稳定时间测 验样品的关键部件。笔者选取的试验样品代表性温 试，还进行了低温到低温、高温到高温温度稳定时间 度测量点以关键功能部件位置作为主。 沏ｆ试 １．４温度稳定要求 规定试验样品在非工作状态下，所有测试点温 度与试验温度相差在２℃以内时，认为试验样品达 到了温度稳定 降温到低温’ｆ 作试验温度 ● Ｉ侏温于低温温度 Ｉ 中Ｌ—一 ———— １．５温度试验条件及程序 温度试验条件及程序按试验样品规定条件及常 用程序进行。 升潞ｊＪＩＪ岛 胜１．作试验黼度 ● ｛保温ｒ高温温度 ｌ 常用低、高温试验程序有２种：一种是低、高温 各有一个试验温度，试验从常温开始，按一定速率降 至低温再按一定速率升到高温（如图１所示），在这 图１低、高温各１个试验温度的温度试验流程 Ｆｉｇ．１ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｔｅｓｔ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ｆｉ）ｒ ｏｎｅ ｌｏｗ ａｎｄ ｏｎｅ ｈｉｇｈ ｔｅｓｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ・８４・ 装备环境工程 ２０１０年１２月 ２测试设备的选取 ２．１对测试设备的要求 测试设备需要满足以下５个条件： １）要有多个通道，能够同时测量多个不同位 置，通道数量应满足试验方案中对测试点的要求； ２）测温范围广，满足测试要求； ３）传感器应便于布置和安装在试验样品表面 和内部，应尽量避免因传感器的安装对试验样品状 态的影响。一般要求体积小，安装方式灵活； ４）测量精度应不大于被测温度容差的１／３； ５）能够连续监测并记录保存各点的温度变化 情况 ２．２多路温度测试仪 笔者选用所内自研设备——多路温度测试仪， 它能够同时对６４路铂电阻传感器接收的温度信号 进行监控、处理、记录，测温范围及精度满足温度稳 定测试试验对测试设备的要求。传感器采用薄膜铂 电阻，单个传感器尺寸只有５ ｍｍ ｘ ３ ｍｍ，可以方便 的粘贴在各种需要测量的元器件表面。连接传感器 的电缆采用细高温导线，电缆内单根导线直径只有 ０．５ ｍｍ，可以方便的到达试验样品中指定测试位置， 且基本不影响试验样品的状态。对于机箱类产品可 以将传感器穿过机箱上已有孔、洞，布置在产品内 部；或将传感器布置在试验样品内部后，将线均匀分 布在机箱四周，盖上盖板；对于密封的试验样品，可 以通过专用工装上的孔、洞，将传感器穿过后布置在 产品内部。 多路温度测试仪由带电缆的铂电阻传感器、数 据采集系统、计算机３部分组成。多路温度测试仪 如图２所示。 ３测试过程 观察并记录试验样品特陛，将试验样品放置在温 度试验箱内，按测试方案中规定测试点的位置在试验 样品上安装温度传感器，尽量避免传感器的安装对试 验样品状态的影响。在不易测试的位置，按ｌ：１制作 图２多路温度测试仪 Ｆｉｇ．２ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｔｅｓｔｅｒ 专用工装，在专用工装上打孔，将传感器测试电缆穿 过后，对孔进行密封。记录传感器位置信息。 连接好测试设备，初始测试无误后，启动温度试 验箱按５￣Ｃ／ｍｉｎ的升降温速率进行试验，试验过程 中，测试设备每分钟采集记录一次各测试点温度并 保存。 试验完成后，根据测试方案中对试验样品温度 稳定的要求，对原始数据进行分析计算，确定试验样 品温度稳定时间。 ４测试结果 用直接测量法和重量法确定的温度稳定时间见 表２。试验样品温度稳定测试曲线如图３所示。 ５测试结论 １）试验样品的温度稳定时间与试验起始温度、 试验温度有关。同一试验样品，不同起始、试验温度 需要的温度稳定时间不同。同一试验样品低温到低 温温度稳定时间大约只有常温到低温温度稳定时间 的５０％左右。因此，在进行温度试验时应根据情况 区别对待。 ２）试验样品的温度稳定时间与试验样品的质 量和结构形式有关。而且与质量相比，试验样品的 结构形式对其温度稳定时间的影响更大。 试验样品３和试验样品２的测试结果说明了 这一点，２者结构形式不同，质量虽然相差ｌ倍，但 试验样品３从常温到低温、低温到高温的温度稳定 时间只有试验样品２的６０％左右。因此试验样品 的温度稳定时间应注意其结构形式，结合质量综 合考虑。 第７卷第６期 李宝晗：直接测量法测试温度稳定研究 ・８５・ 。 。。 。。 ｎｎ叭ｍ ¨¨ 。。 ，●Ｌ ≯ 、 ≯ 、 、 占二 ＿ｌ二 ｛一占一点占一占一占一占一 ～～Ｉ 一 导ｃ 蛰 建 建一 时问／ｍｉｎ ａ试验样品１ 时问，ｌｎｊｎ ｈ试验样品２ 一 时问／ｒａｉｎ 占一． 占一占一点占一 ｒ试验样品３ 一｛童 一， 丽 ≯ ＼ 廷 ￣ｌｑ＇ｌ词／ｒａｉｎ ｄ试验样晶４ 时间／ｌｎｉｎ 试验样品５ 图３温度稳定测试曲线 ３）相对于重量法，直接测量法更加合理有效。 从表２中可以看出，直接测量法和重量法确定的温 易造成过或欠试验情况的发生，而直接测量法测试 验样品温度稳定则更有针对性、更直观有效。 参考文献： 【１】ＧＪＢ １ ５０，《军用设备环境试验方法》实施指南【 【２】祝耀昌．同内外温度试验及其标准分析［Ｃ］／／产品环境工 程论文集．航空综合环境航空科技重点实验室，２００８： ２８—３５． ３］傅耘．温度试验中试验样品温度稳定的研究【ＪＪ．环境技 度稳定时间可以看 ２者差别较大。使用重量法容 【术，２００１（３）：８—１２． ［４】ＨＢ ６１６７，民用飞机机载设备环境条件和试验方法［Ｓ］． ［５】ＧＪＢ ４，舰船电子设备环境试验总则［ｓ】． ［６】ＧＪＢ １５０—１９８６，军用设备环境试验方法［Ｓ】． ［７】ＧＪＢ １５０．１Ａ一２００９，军用装备环境试验方法第１部分：通 用要求［ｓ］．
