环境可靠性试验-环境参数

我们在研究环境试验与环境试验设备标准，用户采 购或厂家承接环境试验设备产品，进行环境试验、研 究它对人或产品的影响时，都必须非常注意各种环境 参数量值的不同，所带来的一系列问题。
高温环境的影响

由于高温会改变构成装备的材料的物理 性能或尺寸，因此会暂时或永久地损害 装备的性能。下面是与受试装备有关的 高温暴露后可能出现的问题的例子。考 虑这些典型问题，有助于确定本方法是 否适用于受试装备。
健康和审美的因素

装备上长霉能引起生理上的问题（如过 敏）或在审美上使人不愉快，进而使用 户不愿意使用该装备。
盐雾环境的影响

盐是世界上最普遍的化合物之一。在海 洋、大气、陆地表面、以及湖泊和河流 中均发现有盐。因此，要避免暴露在盐 雾中是不可能的。通常，在沿海地区的 影响最严酷。装备暴露于腐蚀大气环境 的影响主要分为三类：腐蚀影响、电气 影响和物理影响。考虑下列典型问题有 助于确定本方法是否适用受试装备。
盐雾环境的影响

腐蚀影响

a、 电化学反应引起的腐蚀。 b、 加速应力腐蚀。 c、 盐在水中电离后形成的酸/碱溶液。 a、 由于盐沉积引起电子装备的损坏。 b、 导电层的产生。 c、 绝缘材料和金属的腐蚀。 a、 机械部件和组件的活动部分的阻塞或粘连。 b、 由电解作用导致漆层起泡。

电气影响
高温环境的影响



不同材料膨胀不一致使得零部件相互咬死。 润滑剂粘度变低；润滑剂外流造成连接处润滑剂减少。 材料尺寸全部或局部地改变。 包装、衬垫、密封、轴承和轴发生变形、咬合和失效， 引起机械或者完整性故障。 衬垫出现永久性硬化。 外罩和密封条损坏。 固定电阻阻值改变。 温度梯度不同和不同材料的胀差使电子线路的稳定性 发生变化。 变压器和机电部件过热。
可能出现的物理影响
a、 电气系统或电子系统 直接或间接侵蚀均可 导致电气或电子系统的损坏。霉菌生长能越过 绝缘材料形成不希望有的电气通路，例如，它 能对关键调整电路的电气特性产生有害的影响。 b、 光学系统 光学系统的损坏主要由间接侵 蚀引起。长霉能影响光线通过光学系统的传输， 阻塞精密活动件，并将不潮湿的表面变为潮湿 表面而导致性能下降。
温度冲击环境的影响

温度冲击通常对装备靠近外面的部分影响更严 重。离表面越远（当然，与有关装备特性有 关），温度变化越慢，影响越不显著。运输箱、 包装等更能减小温度冲击对密闭装备的影响。 急剧的温度变化可能暂时地或永久地影响装备 的工作。下面是可能与受试装备相关的温度冲 击暴露可能引发的问题的例子。考虑以下典型 问题，有助于确定本方法是否适用于受试装备。


物理影响

砂尘环境的影响

尽管吹砂和吹尘环境通常与干热地区有 关，但在其它大多数地区也季节性地存 在这种环境。自然界产生的砂尘暴是装 备使用中要考虑的一个重要因素，但随 着军事行动机械化程度的增加，砂尘暴 带来的问题要比与人类活动有关的砂尘 带来的问题少。为了帮助确定该方法是 否适用于受试装备，需要考虑下列典型 问题。


（1） 电气短路； （2） 光学器件表面模糊； （3） 热传递特性变化。
霉菌环境的影响

霉菌生长会改变装备的物理性能，因而 影响装备的功能或使用
对材料的直接侵蚀
a、对材料的直接侵蚀 不抗霉材料容易被霉菌分解并作为食物而直 接受到破坏。这种影响会导致材料物理性能的破坏。不抗霉材料 的例子有： （1） 天然材料 天然有机材料制品最容易受到直接侵蚀。
噪声环境的影响



导线磨损； 部件声和振动疲劳； 部件连接导线断裂； 印刷线路板开裂； 波导部件失效； 电触点断续工作； 小型仪表板和结构零件的破裂； 光学失调； 小颗粒脱落，可引起回路和机构卡死； 过量的电噪声。
振动环境的影响

振动导致装备和装备内的动态位移。这 些动态位移和相应的速度、加速度可能 引起或促进结构疲劳，结构、装备和零 件的机械磨损。另外，动态位移还能导 致元器件的碰撞和功能的损坏。

低温几乎对所有的基本材料都有不利的 影响。对于暴露于低温环境的装备，由 于低温会改变其组成材料的物理特性， 因此可能会对其工作性能造成暂或永久 的损害。所以，只要装备将暴露于低于 标准环境的温度下，就要考虑做低温试 验，并且要考虑以下典型问题，以帮助 确定本试验方法是否适用于受试装备。
低温环境的影响
温度冲击环境的影响

化学影响

（1） 各组分分离。 （2） 化学试剂保护失效。 （1） 电气和电子元器件的变化。 （2） 快速冷凝水或结霜引起电子或机械 故障。 （3） 静电过大。

电性能影响


湿热环境的影响

湿度会影响装备的物理和化学性能；温 度和湿度的变化还能在装备中引起凝露。 考虑以下典型问题可以帮助确定本试验 方法是否适用于受试装备。
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
温度 温度变化率 相对湿度 绝对湿度 海拨高度 大气压 太阳辐射 照度 风速 水的含盐量 盐雾沉降率
环境引起的影响

1971年，美国对机载电子设备全年的故障进行剖析， 得出故障的原因如下：

由温度引起的故障占22.2% 由振动引起的故障占11.38% 由潮湿引起的故障占10% 由沙尘引起的故障占4.16% 由盐雾引起的故障占1.94% 由冲击引起的故障占1.11% 由其他原因引起的故障占47.3%
振动环境的影响

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导线的磨损； 紧固件/器件的松动； 断续的电气接触； 电气短路； 密封失效； 元器件失效； 光学或机械上的失调； 结构裂纺或断裂； 质点和失效器件的移动； 松开的质点或元器件引起系统回路或机械的卡塞； 强电气噪声； 轴承摩擦腐蚀。
机械冲击的影响
环境参数的不同量值意味着什么？

以温度参数值（如-80℃、+20℃、+60℃、+300℃、 +800℃）的不同为例，可以说明：

它意味着温度环境的不同； 它意味着对人、对产品的影响机理及影响程度的不同； 它意味着相应的环境试验设备产品的不同； 它意味着试验方法的不同； 它意味着测试仪器、测试方法的不同。
砂尘环境的影响

表面的磨蚀和磨损； 密封渗漏； 电路性能降级； 开口和过滤装置的阻塞/堵塞。 对配合件的物理影响； 活动部件卡死/阻碍； 热传导性降低； 干扰光学特性； 由于通风或冷却受限引起过热和着火危害。
加速度的影响

加速度产生安装硬件上的载荷和装备内 部的载荷，应注意到装备的所有单元都 被加载，包括液体。以下是高量级加速 度造成的有害影响的部分清单。





（a） （b） （c） （d） （e） （f） （g） （h）
物理强度降低； 电气绝缘和隔热特性变化； 复合材料的分层； 弹性或塑性改变； 吸湿材料性能降低； 由于吸湿引起的炸药和推进剂性能降低； 光学元件成像传输质量下降； 润滑剂性能降低。
湿热环境的影响

凝露和游离水，例如：
环境可靠性试验－环境参数 MIL-STD-810F
2006年5月15日
环境参数的定义

环境参数
——表征环境条件的一个或几个物理、化学和 生物的特征参数（如温度、湿度、加速度 等）。
环境参数

环境试验与环境试验设备经常遇到的环境参数
环境参数 常用单位 ℃ ℃/min %R.H kg/m³ M kPa w/m² Lx m/s g/kg ml/(h.80cm² ) 序号 12 13 14 15 16 17 18 19 环境参数 盐雾浓度 含沙量 尘沉积率 振动频率 冲击峰值加速度 峰值位移 加速度频谱密度 噪声 常用单位 mg/m³ g/m³ mg/m² .h Hz m/s² mm m² /s³ dB
加速度的影响



结构挠曲而妨碍装备的工作； 永久变形和裂纹，使装备失效或毁坏； 坚固件和支撑的断裂导致平台内装备松动； 固定支架的断裂导致装备内部件的松动； 电子线路板的短路和断路； 电感和电容值发生变化； 继电器打开或闭合； 传动装置或其它机构被约束； 密封泄漏； 压力和液体调节器值发生变化； 泵出现气穴； 伺服阀上的滑阀移位引起涡游戏和控制系统的危险响应。

由上述情况可以看出，50%以上的故障是由各种环境 引起的，而温度、振动、湿度三项环境造成电子设备 43.58的故障率。温度、振动、湿度三项环境显得尤为 重要。
哪些地方、哪些时候要应用环 境参数



叙述环境时要应用环境参数； 制定环境试验与环境试验设备标准时要 应用环境参数； 采购、制造环境试验设备时要应用环境 参数； 进行环境试验时要应用环境参数。
高温环境的影响



继电器以及磁作动或热作动装置的吸合、释放范围变 化。 工作寿命缩短。 固体药柱或装药分离。 密封壳体（炮弹、炸弹等）内产生高压。 爆炸物或推进剂的加速燃烧。 爆炸物在其壳体内膨胀。 炸药熔化和渗漏。 有机材料退色、裂解或龟裂纹。 合成材料的放气。
低温环境的影响

施加在一个多模态装备系统的机械冲击 一般会导致装备对以下频率的响应
噪声环境的影响

噪声环境由能够导致大的空气压力脉动的任何机械或 机电装置产生。通常，这些压力脉动在一个大的幅值 范围内（5000Pa到84000Pa）和从10Hz到10000Hz的 宽频带内是完全随机性的。有时，可能存在很高幅值 的离散频率压力脉动，称之为“纯音”。当压力脉动 冲击装备时，通常发生周围空气中的能量（以脉动压 力形式）与装备应变能之间的能量转换。这一能量转 换将导致装备振动，在这种情况下，振动的装备可能 现辐射压力能，装备的阻尼吸收能量，或把能量传给 装备内部的部件或空腔。由于脉动压力的大幅值和宽 频带，装备响应的测量是重要的。