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汽車駕駛室中的多數(shù)電子器件必須能夠在無(wú)通風(fēng)冷卻、且溫度高達(dá)85℃的條件下運(yùn)行。符合認(rèn)證資質(zhì)的產(chǎn)品需要確保即使在最高環(huán)境溫度下，電路板上的任何元件或走線也不會(huì)過(guò)熱。目前使用熱電偶在高溫環(huán)境下進(jìn)行室溫測(cè)試的方法，可能會(huì)消耗大量時(shí)間且會(huì)遺漏潛在的熱源。而采用熱像儀將覆蓋這些遺漏熱點(diǎn)，此種方法已成為室溫測(cè)試的最佳實(shí)踐。以下討論的室溫測(cè)試將忽視僅在較高溫度的環(huán)境中才會(huì)變得明顯的熱效應(yīng)。

但是，建議不要將熱像儀直接置入85℃的室內(nèi)，因?yàn)槎鄶?shù)此類熱像儀無(wú)法保證在70℃以上的高溫環(huán)境中工作而不損壞。將熱像儀對(duì)準(zhǔn)熱室前部的玻璃窗也不起作用，因?yàn)椴ＡТ皶?huì)使來(lái)自目標(biāo)器件的熱像失真。

我提議的解決方案是：在門敞開(kāi)著的對(duì)流熱室中測(cè)試電子器件，同時(shí)用硬紙板和膠帶制作擋板并遮蓋熱室敞開(kāi)的正面，僅在熱像儀采樣處留一個(gè)小開(kāi)口，以獲取良好、清晰的熱成像。熱電偶將被置于極其靠近被測(cè)電路板的熱室內(nèi)，以驗(yàn)證是否已達(dá)到85℃的環(huán)境。位于熱室外的熱像儀不受擋板阻擋，以獲取實(shí)際圖像。

我找到一個(gè)舊烤箱來(lái)模擬熱室環(huán)境，其下方僅有加熱線圈，無(wú)風(fēng)扇，僅依靠對(duì)流氣流進(jìn)行熱傳遞（圖1）。此外，此烤箱前門打開(kāi)時(shí)無(wú)可關(guān)閉線圈的互鎖裝置。當(dāng)然也可以使用較新的烤箱、斷開(kāi)風(fēng)扇連接并關(guān)閉互鎖設(shè)置，但不建議這樣做，因?yàn)榭鞠涞闹圃焐虒⒉粚?duì)此提供保修。

圖1:此實(shí)驗(yàn)裝置包括熱室和擋板

被測(cè)電路板的左側(cè)是來(lái)自代替汽車電池的外部實(shí)驗(yàn)電源的14V輸入電源線。電路板右側(cè)是熱室內(nèi)電阻的負(fù)載連接，以22A 920 mV輸出，用以代表應(yīng)用負(fù)載。圖中還可看到用于熱電偶和輸出電壓感應(yīng)（正負(fù)）的三根監(jiān)控線；其使用萬(wàn)用表監(jiān)測(cè)溫度和輸出電壓。

特制烤箱熱室，其前部開(kāi)口為12 x 12英寸，深12.5英寸。測(cè)試過(guò)程中其被擋板（見(jiàn)圖1）覆蓋。類似的烤箱往往容易買到，價(jià)格在數(shù)百美元左右。擋板上開(kāi)孔的位置可使外部熱像儀聚焦在被測(cè)電路板上最熱的區(qū)域。

測(cè)試過(guò)程中，用14V的分流電壓、近2A的電流為電路板供電，并將擋板置于熱室開(kāi)口處。打開(kāi)烤箱熱室線圈，并將設(shè)置調(diào)整為熱電偶的目標(biāo)溫度85-87℃。整個(gè)過(guò)程耗時(shí)約30分鐘，同時(shí)拍攝了三幅熱像，熱像拍攝時(shí)間間隔為5分鐘，以驗(yàn)證是否確實(shí)達(dá)到熱穩(wěn)定性。還監(jiān)測(cè)了來(lái)自實(shí)驗(yàn)電源的輸入電流，以驗(yàn)證熱穩(wěn)定性。由于溫度升高，轉(zhuǎn)換器中的傳導(dǎo)損耗增加，因此運(yùn)行過(guò)程中，電流消耗比預(yù)期增加了約1%。圖2所示為最終的熱成像。

圖2:最終的熱成像顯示運(yùn)行結(jié)束時(shí)的最高溫度為131℃。注意FET右側(cè)的綠色熱電偶圖像

整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中監(jiān)控的輸出電壓保持在919mV。在運(yùn)行的最后15到20分鐘內(nèi)，隨著熱室線圈的開(kāi)啟和關(guān)閉，熱電偶讀數(shù)在85℃至88℃之間變化。在9分鐘的時(shí)間范圍內(nèi)以相同的最高溫度重復(fù)出現(xiàn)的熱成像證明熱穩(wěn)定性已被實(shí)現(xiàn)。

運(yùn)行兩個(gè)熱電偶來(lái)驗(yàn)證對(duì)環(huán)境溫度的監(jiān)測(cè)。一個(gè)如圖2所示，另一個(gè)略低于電路板。兩臺(tái)監(jiān)測(cè)器的讀數(shù)差距在1℃以內(nèi)。為進(jìn)一步驗(yàn)證，將粘在最熱的FET上的熱電偶重復(fù)運(yùn)行，其最高溫度比熱像儀所拾取的溫度低4-5℃。這也表明熱像儀將捕獲被熱電偶忽略的熱點(diǎn)。

總的來(lái)說(shuō)，本文展示了一種成本適中的、更全面的、用于汽車的高溫環(huán)境驗(yàn)證的方法（假定現(xiàn)有熱像儀可用）。此方法將彌補(bǔ)早期方法忽略的熱耗散情況。如購(gòu)買二手對(duì)流烤箱，則無(wú)需膠粘多個(gè)熱電偶，可節(jié)省大量成本。

（參考原文：Use a thermal camera to assess temperatures in automotive environments）