專利名稱：高加速溫變試驗箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種高加速溫變試驗箱，具體地說是用于對設(shè)備進(jìn)行高 加速壽命試驗和高加速應(yīng)力篩選試驗，屬于環(huán)境試驗設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景隨著我國工業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展和軍用裝備的改進(jìn)，對產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠 性要求越來越高，因而對可靠性研究必不可少的設(shè)備一環(huán)境試驗設(shè)備的品種、質(zhì)量的要求也更高。高加速溫變試驗箱是高加速壽命試驗(HALT)和高加速 應(yīng)力篩選(HASS)試驗所用的試驗設(shè)備。與傳統(tǒng)的可靠性試驗不同，壽命試 驗(HALT)試驗的目的是激發(fā)故障，即把產(chǎn)品潛在的缺陷激發(fā)成可觀察的故 障。因此，它不是采用一般模擬實際使用環(huán)境進(jìn)行的試驗，而是人為施加步 進(jìn)應(yīng)力，在遠(yuǎn)大于技術(shù)條件規(guī)定的極限應(yīng)力下快速進(jìn)行試驗，找出產(chǎn)品的工 作極限甚至最終達(dá)到的損壞極限。然后，根據(jù)壽命試驗(HALT)確定的極限 來制訂高加速應(yīng)力篩選(HASS)試驗方案，通過高加速應(yīng)力篩選(HASS)剔 除生產(chǎn)制造缺陷，使產(chǎn)品快速達(dá)到可靠性。在已有技術(shù)中，高加速溫變試驗箱主要由箱體部分、加熱部分、制冷部 分、箱內(nèi)氣流強(qiáng)制循環(huán)部分、壓力平衡系統(tǒng)及電器控制部分等組成。加熱部 分、制冷部分、壓力平衡系統(tǒng)設(shè)置在箱體內(nèi)，電器控制部分通過導(dǎo)線與箱內(nèi) 加熱部分等部件連接。制冷部分采用機(jī)械式制冷，最大降溫速率1(TC/min 且非線性溫變；箱內(nèi)氣流量難以控制。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服上述不足之處，從而提供一種高加速溫 變試驗箱，采用LN2 (液氮)制冷、鎳鉻合金電加熱、箱內(nèi)氣流強(qiáng)制循環(huán)， 從而實現(xiàn)大溫變范圍、超低溫、高溫變率、線性步進(jìn)高溫變，最大降溫 速率60。C/min。本實用新型的主要解決方案是這樣實現(xiàn)的-本實用新型主要由工作室、加熱部分、制冷部分、箱內(nèi)氣流強(qiáng)制循環(huán)部 分、壓力平衡系統(tǒng)及電器控制部分組成，電器控制部分通過導(dǎo)線與箱內(nèi)加熱 部分等部件連接。特征是在所述的工作室上部安裝電動機(jī)，在電動機(jī)的軸端
裝有軸流風(fēng)葉；所述的工作室內(nèi)設(shè)置帶有吸風(fēng)口板、出風(fēng)口板，帶有吸風(fēng)口 板與內(nèi)膽形成箱體上腔體A，出風(fēng)口板與內(nèi)膽形成箱體下腔體B;所述的箱體 上腔體A內(nèi)設(shè)置噴管，出風(fēng)口板上設(shè)有出風(fēng)口，在工作室內(nèi)形成氣流循環(huán)通道。所述的制冷部分采用在噴管上安裝電磁閥，管路一端連接液氮儲罐，另 一端與電磁閥連接，在液氮儲罐內(nèi)裝有液氮，調(diào)壓閥安裝在管路上。 所述的箱體上腔體A高度為280 — 300 mm。 所述的箱體下腔體B寬度為90—100 mm。 本實用新型與已有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，合理；能把產(chǎn)品潛在的缺陷激發(fā)成可觀察 的故障；能在技術(shù)條件規(guī)定的極限應(yīng)力下快速進(jìn)行試驗，找出產(chǎn)品的工作極 限甚至最終達(dá)到的損壞極限；然后能根據(jù)壽命試驗確定的極限來制訂高加速 應(yīng)力篩選試驗方案，通過高加速應(yīng)力篩選試驗剔除生產(chǎn)制造缺陷，使產(chǎn)品快 速達(dá)到可靠性；本產(chǎn)品與國內(nèi)現(xiàn)有高低溫試驗箱的最大區(qū)別在于升降溫速率 及線性步進(jìn)高溫變。


圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為本實用新型K-K剖視圖。 圖3為本實用新型控制流程圖。
具體實施方式
下面本實用新型將結(jié)合附圖中的實施例作進(jìn)一步描述本實用新型主要由電動機(jī)l、噴管2、軸流風(fēng)葉3、壓力平衡孔4、后蓋 板5、外殼6、保溫層7、內(nèi)膽8、箱內(nèi)氣流9、槽鋼支架IO、吸風(fēng)口板ll、 出風(fēng)口板12、工作室13、箱體上腔體A、箱體下腔體B、出風(fēng)口 14、電器 控制箱15、外層密封條16、門密封條17、玻璃鋼連接框18、內(nèi)層密封條19、 擋板20、支架21、不銹鋼鎳鉻絲陶瓷支架加熱器22、照明燈23、耐高低溫 帶導(dǎo)電膜中空玻璃24、門25、液氮儲罐26、調(diào)壓閥27、管路28、電磁閥29 等組成。如圖l、圖2所示本實用新型主要由工作室、加熱部分、制冷部分、 箱內(nèi)氣流強(qiáng)制循環(huán)部分、壓力平衡系統(tǒng)及電器控制部分組成。加熱部分、制冷部分、壓力平衡系統(tǒng)分別設(shè)置在箱體上腔體A內(nèi)，電器控制器15通過導(dǎo)線
與箱內(nèi)加熱部分等部件連接。所述的工作室13由內(nèi)膽8、保溫層7和外殼6三部分組成。內(nèi)膽8采用不銹鋼拉絲板制成；外殼6采用冷軋鋼板制成，并在表面噴塑處理；保溫層7為超細(xì)玻璃棉。內(nèi)膽8和外殼6之間用玻璃鋼連 接框18連接，起隔斷冷熱傳導(dǎo)作用。在箱體上腔體A上部裝有電動機(jī)1，在 電動機(jī)1的軸端裝有軸流風(fēng)葉3。工作室13用槽鋼支架10支承，其之間用 螺栓連接。在工作室13中設(shè)有壓力平衡孔4，室內(nèi)壓力高了后蓋板5會打開 泄壓，壓力低時自動關(guān)閉。所述的箱內(nèi)氣流強(qiáng)制循環(huán)部分采用在工作室13內(nèi)設(shè)置帶有吸風(fēng)口板11、 出風(fēng)口板12及擋板20，由吸風(fēng)口板11與內(nèi)膽8形成箱體上腔體A，及由出 風(fēng)口板12與內(nèi)膽8形成箱體下腔體B，在工作室13內(nèi)形成氣流循環(huán)通道。 所述的箱體上腔體A高度為280 —300 mm。箱體下腔體B寬度為90—100 mm。 氣流9按圖示方向進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)。所述的箱體上腔體A內(nèi)設(shè)置噴管2，出風(fēng) 口板12上上設(shè)置有出風(fēng)口 14，所述的制冷部分采用在噴管2上安裝電磁閥29，管路28 —端連接液氮 儲罐26，另一端與電磁閥29連接，在液氮儲罐26內(nèi)裝有液氮，調(diào)壓閥27 安裝在管路28上。液氮從液氮儲罐26經(jīng)調(diào)壓闊27、管路28、電磁閥29和 噴管2 口輸入箱內(nèi)。所述的加熱部分釆用不銹鋼鎳鉻絲陶瓷支架加熱器22與支架21用螺釘 連接，支架21再用螺釘連接到箱體上腔體A頂部。所述的門25用門密封條17密封，門25和工作室13之間用內(nèi)層密封條 19和外層密封條16雙密封結(jié)構(gòu)，門25上裝有耐高低溫帶導(dǎo)電膜中空玻璃24 的觀察窗及照明燈23。如圖3所示溫度控制器通過導(dǎo)線連接執(zhí)行元件及功率驅(qū)動，執(zhí)行元件 及功率驅(qū)動電路通過導(dǎo)線連接風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)通過導(dǎo)線連接試驗箱工作空間，試 驗箱工作空間與溫度傳感器連接，溫度傳感器通過導(dǎo)線連接溫度控制器；在 溫度控制器內(nèi)設(shè)置PID控制模擬量輸出電路，溫度數(shù)據(jù)采集電路、溫度顯示 及設(shè)定、輔助控制信號輸出電路及RS232微機(jī)通訊電路；溫度控制器分別與 微機(jī)控制及數(shù)據(jù)記錄儀及電量信號轉(zhuǎn)換及驅(qū)動電路連接；電量信號轉(zhuǎn)換及驅(qū) 動電路連接執(zhí)行元件及功率驅(qū)動電路，執(zhí)行元件及功率驅(qū)動電路分別通過導(dǎo) 線與加熱器及液氮電動調(diào)節(jié)閥連接，液氮儲罐連接液氮電動調(diào)節(jié)閥；加熱器 連接試驗箱工作空間，液氮電動調(diào)節(jié)閥連接試驗箱工作空間。
整個設(shè)備的控制是由控制系統(tǒng)來實現(xiàn)，溫度控制器有溫度的顯示、數(shù)據(jù)采集、運算、分析及計算機(jī)通訊組成。有高精度的溫度傳感器(PT100)測量 溫度，因溫度的不同，溫度傳感器(PT100)產(chǎn)生不同的電阻，溫度控制器采 集不同的電阻值，通過運算處理顯示出當(dāng)前溫度，在設(shè)備運行時根據(jù)設(shè)定的 溫度與溫度傳感器實時釆集的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，通過PID控制模擬量輸出電路 的運算由控制器輸出模擬量的控制信號及電壓占空比信號。電壓占空比信號 提供給功率驅(qū)動中的固態(tài)繼電器，控制器中的內(nèi)部設(shè)置參數(shù)判斷輔助信號的 輸出，接近設(shè)置溫度時關(guān)閉一些加熱組數(shù)的數(shù)量，輔助信號的輸出為低壓直 流小電流信號，通過低壓DC24V的中間繼電器轉(zhuǎn)換成AC220V的中間繼電器， 并控制功率元件交流接觸器，交流接觸器配合固態(tài)繼電器控制加熱元件一加 熱器對箱體加熱，同時通過AC220V的中間繼電器的控制對液氮電動閥的調(diào)節(jié) 控制冷量，始之相互作用達(dá)到所設(shè)定的溫度值。風(fēng)機(jī)的啟動與溫度控制器的工作同步，起調(diào)節(jié)工作室內(nèi)的溫度場，使之 更均勻。熱量的控制加熱元件分五組控制，兩組是不經(jīng)PID控制模擬量輸出電 路控制，直接由輔助信號的輸出中的溫度偏差來控制，工作時當(dāng)溫度接近設(shè)定值的下偏17。C切段一組加熱，接近設(shè)定值的下偏12"C再切段一組加熱，兩 組經(jīng)PID控制模擬量輸出電路控制，配合輔助信號的輸出，溫度接近設(shè)定值 的下偏5"C和溫度區(qū)域的范圍又一次切段一組或兩組加熱，如此防止箱體溫 度的過沖。只有一路是PID控制模擬量輸出電路控制，調(diào)整箱體的穩(wěn)定度。冷量的控制液氮儲罐的液氮經(jīng)壓力調(diào)節(jié)閥把壓力調(diào)整在0.2—0.3Mpa 之間，用PID控制模擬量輸出電路控制調(diào)節(jié)液氮電動閥開啟時間，控制液氮 的流量在箱體內(nèi)的噴射量，液氮的汽化高效吸收箱內(nèi)的熱量，液氮的流量 的大小即制冷量的大小。控制時分兩組，PID控制模擬量輸出電路控制調(diào)節(jié) 始終作用中，當(dāng)溫度接近時切斷一組，減少冷量的沖擊，另一組用于制冷維 持。在過程中，當(dāng)接近和達(dá)到設(shè)定值時熱量冷量都以少幅輸出，相互冷熱平 衡，以達(dá)到高精度的溫度控制。溫度控制器帶有通訊功能，采用RS232連接于計算機(jī)，計算機(jī)可通過軟 件也可對控制進(jìn)行操作并可數(shù)據(jù)記錄。本實用新型主要技術(shù)性能溫度范圍-100°C-+200°C;升降溫速率5°C-60°C/min可調(diào)，PT100A傳感器測溫PID (帶抗積分飽和)控制，設(shè)備升 降溫到達(dá)設(shè)定值時，溫度的過沖小于3。C，并且在l-2分鐘以內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定， 溫度波動度在士O. 5r內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種高加速溫變試驗箱，主要由工作室、加熱部分、制冷部分、箱內(nèi)氣流強(qiáng)制循環(huán)部分、壓力平衡系統(tǒng)及電器控制部分組成，電器控制部分通過導(dǎo)線與加熱部分連接，其特征是在所述的工作室(13)上部安裝電動機(jī)(1)，在電動機(jī)(1)的軸端裝有軸流風(fēng)葉(3)；所述的工作室(13)內(nèi)設(shè)置帶有吸風(fēng)口板(11)、出風(fēng)口板(12)，帶有吸風(fēng)口板(11)與內(nèi)膽(8)形成箱體上腔體A，出風(fēng)口板(12)與內(nèi)膽(8)形成箱體下腔體B；所述的箱體上腔體A內(nèi)設(shè)置噴管(2)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高加速溫變試驗箱，其特征在于所述的制冷部 分采用在噴管(2)上安裝電磁閥(29)，管路(28) —端連接液氮儲罐(26)， 另一端與電磁閥(29)連接，在液氮儲罐(26)內(nèi)裝有液氮，調(diào)壓閥(27) 安裝在管路(28)上。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高加速溫變試驗箱，其特征在于所述的箱體上 腔體A高度為280 — 300mm。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高加速溫變試驗箱，其特征在于所述的箱體下 腔體B寬度為90—100mm。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高加速溫變試驗箱，其特征在于所述的出風(fēng)口 板(12)上設(shè)置出風(fēng)口 (14)。
專利摘要本實用新型涉及一種高加速溫變試驗箱，屬于環(huán)境試驗設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。特征是在所述的工作室上部安裝電動機(jī)，在電動機(jī)的軸端裝有軸流風(fēng)葉；所述的工作室內(nèi)設(shè)置帶有吸風(fēng)口板與內(nèi)膽形成箱體上腔體A，出風(fēng)口板與內(nèi)膽形成箱體下腔體B；所述的箱體上腔體A內(nèi)設(shè)置噴管。本實用新型能把產(chǎn)品潛在的缺陷激發(fā)成可觀察的故障；能在技術(shù)條件規(guī)定的極限應(yīng)力下快速進(jìn)行試驗，找出產(chǎn)品的工作極限甚至最終達(dá)到的損壞極限；然后，能根據(jù)壽命試驗確定的極限來制訂高加速應(yīng)力篩選試驗方案，通過高加速應(yīng)力篩選試驗剔除生產(chǎn)制造缺陷，使產(chǎn)品快速達(dá)到可靠性；本產(chǎn)品與國內(nèi)現(xiàn)有高低溫試驗箱的最大區(qū)別在于升降溫速率及線性步進(jìn)高溫變。
文檔編號G01M99/00GK201034899SQ20072003575
公開日2008年3月12日 申請日期2007年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月27日
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