專(zhuān)利名稱(chēng)：高加速溫變?cè)囼?yàn)箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高加速溫變?cè)囼?yàn)箱，具體地說(shuō)是用于對(duì)設(shè)備進(jìn)行高加速壽命試驗(yàn)和高加速應(yīng)力篩選試驗(yàn)，屬于環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展和軍用裝備的改進(jìn)，對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性要求越來(lái)越高，因而對(duì)可靠性研究必不可少的設(shè)備-環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備的品種、質(zhì)量的要求也更高。高加速溫變?cè)囼?yàn)箱是高加速壽命試驗(yàn)(HALT)和高加速應(yīng)力篩選(HASS)試驗(yàn)所用的試驗(yàn)設(shè)備。與傳統(tǒng)的可靠性試驗(yàn)不同，壽命試驗(yàn)(HALT)試驗(yàn)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(shí)際使用環(huán)境進(jìn)行的試驗(yàn)，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(yàn)，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(yàn)(HALT)確定的極限來(lái)制訂高加速應(yīng)力篩選(HASS)試驗(yàn)方案，通過(guò)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?cè)囼?yàn)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(guò)導(dǎo)線(xiàn)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10℃/min且非線(xiàn)性溫變；箱內(nèi)氣流量難以控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足之處，從而提供一種高加速溫變?cè)囼?yàn)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(shí)現(xiàn)大溫變范圍、超低溫、高溫變率、線(xiàn)性步進(jìn)高溫變，最大降溫速率60℃/min。
本發(fā)明的主要解決方案是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明主要由工作室、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(guò)導(dǎo)線(xiàn)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(dòng)機(jī)，在電動(dòng)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(chǔ)罐，另一端與電磁閥連接，在液氮儲(chǔ)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280-300mm。
所述的箱體下腔體B寬度為90-100mm。
本發(fā)明與已有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(yàn)，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(yàn)確定的極限來(lái)制訂高加速應(yīng)力篩選試驗(yàn)方案，通過(guò)高加速應(yīng)力篩選試驗(yàn)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(guó)內(nèi)現(xiàn)有高低溫試驗(yàn)箱的最大區(qū)別在于升降溫速率及線(xiàn)性步進(jìn)高溫變。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明K-K剖視圖。
圖3為本發(fā)明控制流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面本發(fā)明將結(jié)合附圖中的實(shí)施例作進(jìn)一步描述本發(fā)明主要由電動(dòng)機(jī)1、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10、吸風(fēng)口板11、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(mén)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(mén)25、液氮儲(chǔ)罐26、調(diào)壓閥27、管路28、電磁閥29等組成。
如圖1、圖2所示本發(fā)明主要由工作室、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(guò)導(dǎo)線(xiàn)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(dòng)機(jī)1，在電動(dòng)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(huì)打開(kāi)泄壓，壓力低時(shí)自動(dòng)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280-300mm。箱體下腔體B寬度為90-100mm。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28一端連接液氮儲(chǔ)罐26，另一端與電磁閥29連接，在液氮儲(chǔ)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(chǔ)罐26經(jīng)調(diào)壓閥27、管路28、電磁閥29和噴管2口輸入箱內(nèi)。
所述的加熱部分采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(mén)25用門(mén)密封條17密封，門(mén)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(mén)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(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接執(zhí)行元件及功率驅(qū)動(dòng)，執(zhí)行元件及功率驅(qū)動(dòng)電路通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接試驗(yàn)箱工作空間，試驗(yàn)箱工作空間與溫度傳感器連接，溫度傳感器通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)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(hào)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(hào)轉(zhuǎn)換及驅(qū)動(dòng)電路連接；電量信號(hào)轉(zhuǎn)換及驅(qū)動(dòng)電路連接執(zhí)行元件及功率驅(qū)動(dòng)電路，執(zhí)行元件及功率驅(qū)動(dòng)電路分別通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與加熱器及液氮電動(dòng)調(diào)節(jié)閥連接，液氮儲(chǔ)罐連接液氮電動(dòng)調(diào)節(jié)閥；加熱器連接試驗(yàn)箱工作空間，液氮電動(dòng)調(diào)節(jié)閥連接試驗(yàn)箱工作空間。
整個(gè)設(shè)備的控制是由控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，溫度控制器有溫度的顯示、數(shù)據(jù)采集、運(yùn)算、分析及計(jì)算機(jī)通訊組成。有高精度的溫度傳感器(PT100)測(cè)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(guò)運(yùn)算處理顯示出當(dāng)前溫度，在設(shè)備運(yùn)行時(shí)根據(jù)設(shè)定的溫度與溫度傳感器實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，通過(guò)PID控制模擬量輸出電路的運(yùn)算由控制器輸出模擬量的控制信號(hào)及電壓占空比信號(hào)。電壓占空比信號(hào)提供給功率驅(qū)動(dòng)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(hào)的輸出，接近設(shè)置溫度時(shí)關(guān)閉一些加熱組數(shù)的數(shù)量，輔助信號(hào)的輸出為低壓直流小電流信號(hào)，通過(guò)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-加熱器對(duì)箱體加熱，同時(shí)通過(guò)AC220V的中間繼電器的控制對(duì)液氮電動(dòng)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(dòng)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(chǎng)，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(hào)的輸出中的溫度偏差來(lái)控制，工作時(shí)當(dāng)溫度接近設(shè)定值的下偏17℃切段一組加熱，接近設(shè)定值的下偏12℃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(hào)的輸出，溫度接近設(shè)定值的下偏5℃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(guò)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(chǔ)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(dòng)閥開(kāi)啟時(shí)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(shí)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(shí)切斷一組，減少冷量的沖擊，另一組用于制冷維持。
在過(guò)程中，當(dāng)接近和達(dá)到設(shè)定值時(shí)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(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)可通過(guò)軟件也可對(duì)控制進(jìn)行操作并可數(shù)據(jù)記錄。
本發(fā)明主要技術(shù)性能溫度范圍-100℃-+200℃；升降溫速率5℃-60℃/min可調(diào)，PT100A傳感器測(cè)溫PID(帶抗積分飽和)控制，設(shè)備升降溫到達(dá)設(shè)定值時(shí)，溫度的過(guò)沖小于3℃，并且在1-2分鐘以?xún)?nèi)達(dá)到穩(wěn)定，溫度波動(dòng)度在±0.5℃內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種高加速溫變?cè)囼?yàn)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(guò)導(dǎo)線(xiàn)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(dòng)機(jī)(1)，在電動(dòng)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?cè)囼?yàn)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)一端連接液氮儲(chǔ)罐(26)，另一端與電磁閥(29)連接，在液氮儲(chǔ)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?cè)囼?yàn)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?cè)囼?yàn)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?cè)囼?yàn)箱，其特征在于所述的出風(fēng)口板(12)上設(shè)置出風(fēng)口(14)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高加速溫變?cè)囼?yàn)箱，屬于環(huán)境試驗(yàn)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(dòng)機(jī)，在電動(dòng)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。本發(fā)明能把產(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(yàn)，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(yàn)確定的極限來(lái)制訂高加速應(yīng)力篩選試驗(yàn)方案，通過(guò)高加速應(yīng)力篩選試驗(yàn)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(guó)內(nèi)現(xiàn)有高低溫試驗(yàn)箱的最大區(qū)別在于升降溫速率及線(xiàn)性步進(jìn)高溫變。
文檔編號(hào)G01M99/00GK101038235SQ20071002078
公開(kāi)日2007年9月19日 申請(qǐng)日期2007年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月27日
發(fā)明者顧韻 申請(qǐng)人:顧韻