低氣壓試驗箱

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

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低氣壓對設備的影響

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標準大氣壓的惰性氣體進行封裝，當外部環(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，導致環(huán)境中的有害氣氛進入到裝備或元器件內(nèi)部，從而發(fā)生失效現(xiàn)象。另外，飛機的一般飛行高度通常在幾千米或是上萬米，最高可達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

電動機、處理器及變壓器等產(chǎn)品在工作時，會產(chǎn)生大量的熱能，從而導致溫度的升高。這類產(chǎn)品的散熱方式主要是以空氣對流散熱為主，而隨著海拔高度的增加，空氣密度會降低，空氣的質(zhì)量流量也會隨之下降，致使熱傳導也將減少，導致產(chǎn)品過熱失效。所以產(chǎn)品的溫升會隨著大氣壓力的降低（海拔高度的增加）而升高，并呈線性關系，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，對流散熱減少，但輻射散熱會增加，也就是說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，伴隨著液體的沸點也會降低，尤其在標準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稱為飽和蒸氣壓）的液體如潤滑劑，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)速度會大大增加，從而造成一些活動零件的磨損加速老化。另外，一些低密度材料的物理和化學性能也會發(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、氮氣、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，低氣壓環(huán)境會降低氣體介質(zhì)的絕緣能力（氣體在不均勻電場中的介電強度遠低于其在均勻電場中的介電強度），尤其在曲率半徑較小的尖端電極附近，局部電場強度超過氣體的電離場強，使氣體發(fā)生電離和激勵，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。當電壓繼續(xù)增加時，甚至發(fā)會發(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，應無連續(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）。

參照標準

GB/T 2421.1-2008《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗 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:試驗方法 試驗M:低氣壓》

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

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

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

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

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

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

ASTM D6653 (2021) 《低氣壓試驗》

標準解析

GB/T 2423.21-2008主要看兩個參數(shù)：

?氣壓等級：標準里給了 11 個選項，對應不同的海拔高度。比如：

· 1kPa≈海拔 31200 米（差不多到平流層了，適合測試航天器上的部件）；

· 84kPa≈海拔 1000 米以下的大氣下限（適合測試那些主要在平原用，偶爾會到低海拔山區(qū)的設備）。

簡單說，氣壓越低，測試的“難度” 就越大。

?持續(xù)時間：從 5 分鐘到 16 小時不等，得根據(jù)實際需求選。比如快遞空運的設備，可能選 2 小時；常年在高原用的電器，可能就得測 16 小時了。

標準試驗程序

（1）測試前：做好 “準備工作”

?預處理：這一步可選，有些產(chǎn)品需要先在特定環(huán)境放一段時間，消除儲存帶來的影響（具體得看產(chǎn)品自身的規(guī)范）。

?初始檢測：這一步必不可少！就像體檢先測基礎數(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）、機械性能（按鈕能不能按動），作為“健康基線”。

（2）測試中：模擬低氣壓環(huán)境 

?樣品狀態(tài)：如果不要求開機測試，產(chǎn)品就“裸著”（不包裝）、不通電，按平時使用的樣子放進艙里；如果要求開機，那就要通上電、帶上負載，實時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：按照選好的時間，保持住低氣壓狀態(tài)。

（3）測試后：恢復并復查

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

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

案例

測試樣品：顯示器

測試標準：參照GB 2423.21標準，依客戶要求

測試設備：高低溫低氣壓試驗機

檢測方法：

低溫低氣壓試驗（依客戶要求）

試驗前檢查樣品外觀，確認無異常后按表1設定程式開始試驗。

試驗中樣品：

測試曲線：

檢測結(jié)論：

由于氣壓低，產(chǎn)品的機械和電氣性能都會受到很大影響，有時會導致產(chǎn)品的損壞。低氣壓環(huán)境條件對產(chǎn)品的影響在正常大氣條件下是無法模擬的，必須按相關標準進行試驗，產(chǎn)品質(zhì)量才能得到保證。國高材分析測試中心配備低氣壓試驗箱，可執(zhí)行以上相關測試標準，為客戶提供專業(yè)的檢測技術(shù)服務。如需咨詢更多內(nèi)容，歡迎致電：020-66221668。