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温度低气压环境箱对信号控制产品的试验研究

文章出处 : 技术知识 文章编辑 : 环仪仪器 阅读量 : 发表时间 : 2025-11-26

低气压环境会对信号控制产品的性能、可靠性和寿命产生显著影响,下面以某轨道交通信号电子设备的低气压试验为例,说明低气压试验在产品可靠性评估中的重要作用。

试验设备要求:为了验证其低气压环境适应性,按照《GB/T 2423.21-2008》标准,对其进行了低气压试验。试验在一台友“环仪仪器”生产的非标低气压试验箱中进行(如下图所示)。

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试验箱可提供20 kPa至101 kPa的连续可调气压范围,气压偏差不超过±0.5 kPa,同时配备了精密温度控制系统,温度波动小于±2℃。

试验步骤:

第一阶段,在常温(25°C)条件下,以1 kPa/min的速率将气压从101 kPa降至70 kPa,保持1小时后,再以同样速率升至101 kPa,重复3次。监测设备各项功能性能参数,并记录其变化情况。

第二阶段,在气压为54 kP的条件下恒定16小时,同时设备通电工作,监测其功能性能参数,并记录其变化情况。

试验过程中发现,该设备的某些指标出现了异常情况:

在第一阶段试验中,当气压降至70 kPa左右时,设备的工作电流突然增大10%,而器件温度也快速上升5℃,某些敏感器件的输出信号出现失真。

在第二阶段试验的第5小时,设备突然出现工作中断,重启后一切正常,但10小时后再次出现同样故障。随后的6小时内,共出现2次工作中断现象。对出现异常的器件进行了仔细排查,发现主要问题出在电源模块上。

异常分析:

第一阶段试验中电流异常上升,是由于在临界气压下,电源变压器引线的局部放电引起的。放电发生时,空气被击穿形成等离子体,产生大量高能粒子轰击引线表面,导致瞬时短路电流增加。放电伴随的高温也引起局部过热,同时气压下降导致空气稀薄,影响了散热效率。

第二阶段试验中的工作中断,则是由于电源控制电路可靠性下降导致的。在长时间低气压环境下,电路基板膨胀,引起细小焊点开裂,连接断续不良,造成控制信号失真,使电源频繁异常关断。

试验结构及失效分析:

通过低气压试验及后续的失效分析,研制单位及时识别出了设计和工艺上的缺陷:

一是电源变压器初级绕组的引线布局不合理,间距过小,在低气压条件下极易发生局部放电;

二是电源散热能力不足;

三是控制电路的防潮措施不到位,PCB(Printed Circuit Board)板材料选用不当,器件封装存在渗漏风险。


以上就是温度低气压环境箱的试验研究,如有产品试验疑问,可以咨询环仪仪器相关技术人员。




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