介绍了一种高低温试验箱的优化设计方法。所研制开发出的新产品具有较高的性能价格比。在节电性、实用性和低成本等方面均取得了突破性的进展。

开发目的

庞大的电子设备或系统, 其温度特性能否达标, 首先取决于对温度特别敏感或抗温能力比较薄弱的局部单元, 它们可能是一个或几个小分机、小部件, 甚至是一块或几块电路板, 一个或若干个模块或元器件……, 如果这些部分的温度特性不达标, 则整机或系统也必然通不过。因而, 对这些小单元先作摸底试验或只对这些小单元作例行温度试验就尤为必要。国外也有这样一种发展趋势, 即将大型设备分解成若干小单元, 只对这些小单位分别作考核而不再进行全系统的温度试验。

电子设备或系统的热可靠性是设计出来的, 最后的整机温度试验只能起一个考评作用, 因而从初始设计阶段的样机搭试起就应作温度摸底试验, 以使原理电路和制造工艺得以完善。这就需要小型的高、低温试验箱像普通仪器、仪表那样成为电路设计师和结构设计师们手头的常用工具。

目前国内外的高、低温试验箱大都没有接口设施, 设备做试验时, 往往有一大把拖线从门缝或开孔中引出进行各种电信息的内外连接, 不但操作极不方便, 而且还会因孔缝漏热造成能源浪费和箱内温度场的不均匀, 大大降低了试验结果的可信度。如果高、低温试验箱可以根据用户的需要预装各种试验接口装置, 如电源、低频、高频、微波等各种用途的插头座和电缆, 确保试件在密封状态下完成全部试验及其检测工作, 则必将大大提高试验设备的实用性和可靠性。

综上所述, 可见开发一种 (系列) 主要用于动态试验具有广容接口的小型、实用、价廉的高低温试验箱, 确实是进一步完善全面质量管理的急需。

2温度范围及制冷、加热技术的优化选择

这种小型高低温试验箱主要用于设备的动态试验, 即通电考核, 高低温区间可以选得窄一些。鉴于低温达到-40℃已可满足一般军品动态试验的要求, 因而下限指标就选为-40℃。采用单级压缩制冷技术, 冷媒选用R502工质, 将蒸发温度控制在-45℃便可实现这一制冷要求。国家标准[GB2423.1-89]中的两个等级是-55℃和-65℃, 要达到这两个标准, 必须采用两级以上制冷方法, 这将成倍地加大造价。鉴于这种超低温方法主要用于老化筛选和贮存, 不属于产品的用途范围, 因而将小型高低温试验箱的低温指标定在-40℃就既能满足开发目的, 又可获得极高的性能价格比。

高温指标定在+70℃已可满足一般军品高温动态试验的要求, 对高于+70℃的高温试验, 笔者认为将价格低廉的烘箱改造一下控温系统即可, 采用高低温试验箱做+85℃及其以上的高温试验实在是一种浪费。高温指标定在+70℃对高低温试验箱结构材料的要求大为降低, 显然这也有利于降低设备的造价。升温采用了先进的PTC陶瓷加热技术, 有助于提高设备的安全性、可靠性和使用寿命。同时, 采用风机盘管对加热系统的翅片散热器进行强迫风冷, 对减小传热热阻、提高热交换效率、增加升温速度和改善温度场的均匀性指标都有好处。在制冷降温时, 打开风机盘管吹风搅拌, 同样可以起到上述作用。