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低氣壓試驗(yàn)箱

低氣壓試驗(yàn)箱主要用于航空、航天、信息、電子等領(lǐng)域，確定儀器儀表、電工產(chǎn)品、材料、零部件、設(shè)備在低氣壓、高溫、低溫單項(xiàng)或同時(shí)作用下的環(huán)境適應(yīng)性與可靠性試驗(yàn)，并或同時(shí)對(duì)試件通電進(jìn)行電氣性能參數(shù)的測(cè)量，采用整體式組合結(jié)構(gòu)形式，試驗(yàn)箱由位于前部的保溫箱體（承壓結(jié)構(gòu)）、位于后部的制冷、真空機(jī)組和位于試驗(yàn)箱大門上的電器控制器（系統(tǒng)）組成。

低氣壓對(duì)設(shè)備的影響

1. 密封性能的影響

大多數(shù)氣密裝備或元器件均是采用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的惰性氣體進(jìn)行封裝，當(dāng)外部環(huán)境的氣壓降低，使得密封元器件的內(nèi)外壓力不同，產(chǎn)生一定的壓力差后，造成密封區(qū)域被破壞或密封結(jié)構(gòu)變形，導(dǎo)致環(huán)境中的有害氣氛進(jìn)入到裝備或元器件內(nèi)部，從而發(fā)生失效現(xiàn)象。另外，飛機(jī)的一般飛行高度通常在幾千米或是上萬(wàn)米，最高可達(dá)30000m，由此可知航空裝備將比一般裝備承受更多的低氣壓作用，密封可靠性要求也就更高。

2. 散熱性能的影響

電動(dòng)機(jī)、處理器及變壓器等產(chǎn)品在工作時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的熱能，從而導(dǎo)致溫度的升高。這類產(chǎn)品的散熱方式主要是以空氣對(duì)流散熱為主，而隨著海拔高度的增加，空氣密度會(huì)降低，空氣的質(zhì)量流量也會(huì)隨之下降，致使熱傳導(dǎo)也將減少，導(dǎo)致產(chǎn)品過熱失效。所以產(chǎn)品的溫升會(huì)隨著大氣壓力的降低（海拔高度的增加）而升高，并呈線性關(guān)系，其斜率取決于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，散熱方式和環(huán)境溫度等因素。雖然海拔高度增加，對(duì)流散熱減少，但輻射散熱會(huì)增加，也就是說(shuō)在極高的海拔高度中，輻射散熱是主要的散熱方式。

3. 揮發(fā)性物質(zhì)的影響

大氣壓力的降低，伴隨著液體的沸點(diǎn)也會(huì)降低，尤其在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下具有較高飽和蒸氣壓（飽和蒸氣壓：在密閉空間中，在一定溫度下，與固體或液體處于相平衡的蒸氣所有的壓強(qiáng)稱為飽和蒸氣壓）的液體如潤(rùn)滑劑，因低氣壓環(huán)境下的空氣密度下降，液相分子的氣化速度大于液相分子的冷凝速度，汽液兩相處于非平衡狀態(tài)，所以在低氣壓環(huán)境下液體的揮發(fā)速度會(huì)大大增加，從而造成一些活動(dòng)零件的磨損加速老化。另外，一些低密度材料的物理和化學(xué)性能也會(huì)發(fā)生變化。

4. 電氣性能的影響

采用氣體作為絕緣介質(zhì)（氣體絕緣材料是能使有電位差的電極間保持絕緣的氣體，常用的氣體絕緣材料有空氣、氮?dú)?、氫氣、二氧化碳和六氟化硫。）的產(chǎn)品，在高海拔地區(qū)使用或用于飛行裝備時(shí)，低氣壓環(huán)境會(huì)降低氣體介質(zhì)的絕緣能力（氣體在不均勻電場(chǎng)中的介電強(qiáng)度遠(yuǎn)低于其在均勻電場(chǎng)中的介電強(qiáng)度），尤其在曲率半徑較小的尖端電極附近，局部電場(chǎng)強(qiáng)度超過氣體的電離場(chǎng)強(qiáng)，使氣體發(fā)生電離和激勵(lì)，產(chǎn)生電暈放電造成裝備失靈或工作不穩(wěn)定，伴有“嘶嘶”聲。當(dāng)電壓繼續(xù)增加時(shí)，甚至發(fā)會(huì)發(fā)生電弧放電現(xiàn)象。比如射頻同軸連接器在規(guī)定的海拔高度和電壓下，應(yīng)無(wú)連續(xù)的電暈放電現(xiàn)象（電暈放電可以是連續(xù)放電，也可以是非連續(xù)的脈沖放電）。

參照標(biāo)準(zhǔn)

GB/T 2421.1-2008《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn) 概述和指南》

 GB/T 2423.21-2008《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試程 第2部分:試驗(yàn)方法 試驗(yàn)M:低氣壓》

GB/T 2423.25-2008《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn) 第2部分:試驗(yàn)方法 試驗(yàn)Z/AM:低溫/低氣壓綜合試驗(yàn)》

GB/T 2423.27-2008《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn) 第2部分:試驗(yàn)方法 試驗(yàn)Z/AMD:低溫/低氣壓/濕熱連續(xù)綜合試驗(yàn)》

GB/T 2424.15-2008《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn) 溫度/低氣壓綜合試驗(yàn)導(dǎo)則》

GJB 360B-2009 《電子及電氣元件試驗(yàn)方法 方法105  低氣壓試驗(yàn)》

GJB 150.2A-2009 《軍用裝備實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)方法 第2部分:低氣壓(高度)試驗(yàn) 》

MIL-STD-883-1:2019 《微電路的環(huán)境試驗(yàn) 低氣壓》

ASTM D6653 (2021) 《低氣壓試驗(yàn)》

標(biāo)準(zhǔn)解析

GB/T 2423.21-2008主要看兩個(gè)參數(shù)：

•氣壓等級(jí)：標(biāo)準(zhǔn)里給了 11 個(gè)選項(xiàng)，對(duì)應(yīng)不同的海拔高度。比如：

· 1kPa≈海拔 31200 米（差不多到平流層了，適合測(cè)試航天器上的部件）；· 84kPa≈海拔 1000 米以下的大氣下限（適合測(cè)試那些主要在平原用，偶爾會(huì)到低海拔山區(qū)的設(shè)備）。

簡(jiǎn)單說(shuō)，氣壓越低，測(cè)試的“難度” 就越大。

•持續(xù)時(shí)間：從 5 分鐘到 16 小時(shí)不等，得根據(jù)實(shí)際需求選。比如快遞空運(yùn)的設(shè)備，可能選 2 小時(shí)；常年在高原用的電器，可能就得測(cè) 16 小時(shí)了。

標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)程序

（1）測(cè)試前：做好 “準(zhǔn)備工作”

•預(yù)處理：這一步可選，有些產(chǎn)品需要先在特定環(huán)境放一段時(shí)間，消除儲(chǔ)存帶來(lái)的影響（具體得看產(chǎn)品自身的規(guī)范）。

•初始檢測(cè)：這一步必不可少！就像體檢先測(cè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，得記錄產(chǎn)品的外觀（有沒有裂縫）、電氣性能（通電正不正常）、機(jī)械性能（按鈕能不能按動(dòng)），作為“健康基線”。

（2）測(cè)試中：模擬低氣壓環(huán)境 

•樣品狀態(tài)：如果不要求開機(jī)測(cè)試，產(chǎn)品就“裸著”（不包裝）、不通電，按平時(shí)使用的樣子放進(jìn)艙里；如果要求開機(jī)，那就要通上電、帶上負(fù)載，實(shí)時(shí)觀察它能不能正常工作。

•氣壓變化：降壓速度不能太快，最多每分鐘降 10kPa，不然可能 “嚇到” 產(chǎn)品 —— 比如密封件突然變形，那就不是耐不耐用的問題，而是被 “壓壞” 了。

•持續(xù)穩(wěn)壓：按照選好的時(shí)間，保持住低氣壓狀態(tài)。

（3）測(cè)試后：恢復(fù)并復(fù)查

•恢復(fù)：氣壓升回來(lái)的速度也不能太快（≤10kPa / 分鐘），之后讓產(chǎn)品在正常環(huán)境放 1-2 小時(shí)，等它 “緩過來(lái)”（比如可能有的凝露干掉）。

•最后檢測(cè)：再檢查一次外觀和性能，和初始數(shù)據(jù)對(duì)比。如果產(chǎn)品壞了（比如不通電、外殼裂了），就說(shuō)明沒通過低氣壓考驗(yàn)。

案例

測(cè)試樣品：顯示器測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)：參照GB 2423.21標(biāo)準(zhǔn)，依客戶要求測(cè)試設(shè)備：高低溫低氣壓試驗(yàn)機(jī)

檢測(cè)方法：

低溫低氣壓試驗(yàn)（依客戶要求）

試驗(yàn)前檢查樣品外觀，確認(rèn)無(wú)異常后按表1設(shè)定程式開始試驗(yàn)。

試驗(yàn)中樣品：

測(cè)試曲線：

檢測(cè)結(jié)論：

由于氣壓低，產(chǎn)品的機(jī)械和電氣性能都會(huì)受到很大影響，有時(shí)會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品的損壞。低氣壓環(huán)境條件對(duì)產(chǎn)品的影響在正常大氣條件下是無(wú)法模擬的，必須按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)，產(chǎn)品質(zhì)量才能得到保證。