步入式三綜合環境試驗系統的製作方法

2023-05-13 19:57:46

專利名稱：步入式三綜合環境試驗系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及綜合環境可靠性試驗技術，尤其涉及一種三綜合環境試驗 系統。
背景技術：
隨著高新技術的不斷發展，目前產品尤其是跨平臺安裝的分布式複雜系統 其功能越來越複雜，體積也越來越龐大，而對可靠性的要求也越來越高。可受 可靠性試驗設備的限制，可靠性指標的驗證僅只能在組合級或分系統級進行三 綜合環境可靠性試驗，但在其實際使用中還是暴露出許多新問題，可見組合級 或分系統級的試驗方式難以保證整個系統的可靠性水平。為了保證系統的完好 性和任務成功性，減少維修人力和保障費用，有必要對類似跨平臺安裝的分布 式複雜系統進行採用綜合環境可靠性試驗。
三綜合環境試驗系統主要是溫度、溼度試驗箱和振動臺的綜合，試驗時將 溫度、溼度和振動等應力按規定的試驗剖面綜合在一起同步施加到產品上進行 溫度、溼度、振動的綜合環境試驗。與單一應力作用相比，能更真實地反映產 品實際使用過程中對環境變化的適應性，是產品研製到定型過程中的重要試驗 手段。現有三綜合環境試驗系統只能針對元器件、電路板、設備級產品進行環 境應力篩選、可靠性摸底、可靠性增長、可靠性鑑定及驗收試驗，只能模擬單 一的平臺環境條件。對大型複雜電子產品，尤其是跨平臺安裝的分布式複雜系 統，受試驗箱數量、容積和試驗箱之間距離的限制，無法進行系統級產品的可 靠性試驗，只能將系統級產品分解為組合級或分系統級產品分別進行試驗，試 驗時間大大延長，同時也大大提高了試驗費用。分開單獨進行試驗後還無法再 現系統級產品真實的使用環境，影響了可靠性試驗評價的準確性。
發明內容針對現有技術的缺點，本實用新型的目的是提供一種步入式三綜合環境試驗系統，解決目前只能將系統級產品分解為組合級或分系統級產品分別進行試 驗的問題。為了實現上述目的，本實用新型的技術方案為 一種步入式三綜合環境試 驗系統，包括主箱體和振動臺，其特徵在於，所述主箱體可被活動隔板門分隔 成多個獨立的試驗箱，所述振動臺對應設置在試驗箱下面。所述多個試驗箱處於同 一行上。所述試驗箱的內箱地面與試驗場地臺階相平，所述振動臺的擴振臺高於試 —驗場地j也面。所述主箱體內部的地板、主板頂設有角鋼及方管架。所述主箱體四周及頂部設有槽鋼骨架。所述槽鋼骨架外表還有噴塑鋼板的蓋板。所述主箱體頂部中央開有鋼絲繩吊裝孔及各試驗箱內吊鉤。各試驗箱採用雙開大門形式，大門裝有雙邊活動把手鎖，每扇大門中間裝 有防露鋼化玻璃觀察窗及引線孔，大門四周、玻璃窗周邊還裝有矽膠發熱絲。所述主箱體右側或左側裝有透波窗的平移式單扇大門，透波窗下裝有引線 孔，單扇大門及透波窗四邊裝有矽膠加熱絲。所述振動臺與試驗箱連接是通過二塊半園拼裝保溫板連接密封而成，振動 臺面與試^^場地臺階地相平而擴展臺高於臺階地面。與現有技術相比，本實用新型集溫度、溼度、振動試驗功能於一體，根據 試驗需要，主箱體可以分隔成多個獨立的區域各自單獨開展試驗，也可以組合 起來聯合試驗，模擬最多個平臺環境條件。因此，本實用新型的技術方案可實 現系統級產品的可靠性試驗， 一方面能更真實模擬產品現場使用環境，試驗中 暴露的故障更反映產品現場使用條件下的失效模式，得出的產品可靠性水平更 準確；另一方面與組合級或分系統級可靠性試驗比能大大縮短可靠性試驗時間， 可節省 一半以上的試驗經費和試驗時間。

圖1是本實用新型主箱體的主視圖； 圖2是本實用新型圖1的A-A剖視圖。
具體實施方式
請參閱圖1和圖2，本實施方式的步入式三綜合環境試驗系統包括4(W主箱 體l,該主箱體內分隔成4個1(W試驗箱2，每個1(W試驗箱有單獨配置。4個 10m3試驗箱一字排開，安放在振動臺支架上面，振動臺3在試驗箱下部，試驗箱 內箱地面與試驗場地臺階相平，振動臺的擴振臺高於試驗場地地面。試驗箱的 空氣調節通道安裝於試驗箱的後半部，風機馬達安裝於箱體頂部，儲冷箱、氣 缸風門調節通道、加溼系統裝於試驗箱後部。46HP復疊機組裝於設備後部，15HP 復疊機組、5HP制冷機組置於儲冷箱下部；每101113試驗箱均備有獨立的控制系統 和中文人機界面，設備中央控制電腦置於監控箱內；壓縮空氣溫度調節系統裝 於集中控制箱樓下房間內，由輸送管道送到每個試驗箱的下部。主箱體配有兩套10. 5寸離心風機，90KW加熱器，15HP復疊機組及5HP單 機制冷機組；5HP、 15HP及45HP的蒸發器；儲冷箱配有兩套及蒸發器，9KW加 熱器，45HP復疊機組及蒸發器，還配置了大容量的儲冷器；加溼系統配置了 一 臺15KW電熱式蒸氣加溼器及一臺加溼量4.8kg/h的進口超聲波加溼器；風門氣 動傳動配置了二套氣動傳動氣缸；每個10 m"式驗箱配置了 MPC-3000控制系統 及測量系統，40W還配置了 2臺電腦做集中監控和監視；做為輔助設備，還配 置了二套流量為100T的低噪音冷卻水塔及循環系統(含水處理系統)，用於制 冷機組的冷卻；40 W試驗箱配置了通風量為300kg/h的供風冷卻系統，其溫度 5 ~ 40 °C可調；10 m3試驗箱裝機總功率約為190KW; 40 m3試驗箱裝機總功率約 為800KW。主箱體採用內不鏽鋼外噴塑鋼板的拼裝箱體，箱體板厚為130mm。考慮到外 協加工的能力，把主箱設計成兩個，每個20m''，中間用活動隔板門4分成10m:'' 箱體。拼裝板內部的地板、主板頂有角鋼及方管架加強以保證箱體的剛性和強度及導軌的安裝。40 ri^試驗箱體四周及頂部有槽鋼骨架加強，使發泡箱體固定於槽鋼骨架上以保證整體結構的強度。槽鋼外表還有噴塑鋼板的蓋板包圍以保 證整個設備的完整性和美觀性。箱體頂部中央開有直徑300鋼絲繩吊裝孔及4 個7 義重25kg箱內吊鉤.101113試驗箱採用雙開大門形式，用大型鉸鏈裝於箱體上。大門5裝有雙邊活 動把手鎖，開門活動自如方便。每扇大門中間裝有500x 350防露鋼化玻璃觀察 窗6及直徑200的引線孔7;大門四周、玻璃窗周邊還裝有矽膠發熱絲可保證大 門在^氐溫狀態下不結霜。40nN式-驗箱右側裝有1500 x 1500透波裝置的平移式單 扇大門8。透波窗下裝有直徑200引線孔，單扇大門及透波窗四邊也裝有矽膠加 熱絲，可防止低溫狀態下結霜。當試驗箱的體積需根據試驗樣品的大小改變時，箱體與箱體之間的過道活 動隔板門可以拆開。振動臺與箱體連接是通過二塊半園拼裝保溫板連接密封而成，振動臺面與試驗場地臺階地而相平擴展臺高於臺階地面實際上擴展臺作為一工件置于振動 臺上。振動臺面與試驗場地地面相平，有一個明顯好處就是容易安裝導軌，試 驗工件容易進出試驗箱。主箱體空氣調節通道是主箱體空氣的溫度溼度平衡程度的調節裝置。對箱 體內溫溼度偏差、均勻性起著決定性的作用。主箱體空氣調節通道內裝二套10.5 寸離心風機，90KW空氣加熱器、15HP製冷蒸發器、45HP制冷機蒸發器及5HP制 冷機蒸發器。主箱體空氣調節通道供高低溫、溼熱的恆定及交變試驗。儲冷箱內裝有二套10.5寸離心風機，9KW空氣加熱器，蒸發器及一個大型 鋁質儲冷器。汽缸風門轉換通道裝有二套汽缸轉換系統及一套氣源調節系統。 儲冷箱是一個大型製冷儲冷源。它可提供大量冷量提高降溫速率，又可相對減 少冷機功率能量，它與汽缸風門聯合動作，可按需達到均衡提供所需冷量的目 的。當風門關閉時，儲冷箱可單獨循環儲存冷量，當風門啟開時它可根據風機 的轉速快慢，均衡提供所需冷量，使試驗箱降溫速率達到一定的指標。風機轉
速的調節採用PID控制方式。1(W試驗箱配置一套45HP復疊， 一套15HP復疊， 一套5HP單機制冷機組。 45HP復疊制冷機組，主要提供儲冷箱冷量及主箱體通道冷量。用於快速降溫， 同時也可直接向主箱體通道提供冷量。15HP復疊機組是為主箱體通道提供冷量 及供-45。C以上低溫恆定及快降溫。5HP單機製冷才/U組溼試驗提供冷量。所有制 冷的關鍵部件均為進口原件。它為冷機可靠性提供可靠保證。製冷方法分為以 下幾種(1 )蒸氣壓縮式製冷(2) 吸收式製冷(3) 蒸氣噴射式製冷(4) 氣體膨脹式製冷(5) 熱電製冷在上述製冷方法中，蒸氣壓縮製冷是最經濟而且應用最廣泛的製冷方式，亦 是事到臨頭試驗設備中最常使用的製冷方式，其原理是利用氟利昂等液體的蒸 發潛熱從^f皮冷卻物體中吸熱而實現製冷。經膨脹閥節流進入蒸發器的液體，從 周圍物體中吸取蒸發潛熱而蒸發，蒸發後變成低溫壓氣體被製冷壓縮機吸入， 經壓縮機壓縮後變成高溫高壓氣體進入水冷或風冷冷凝器，在其中冷卻成高壓 液體，再經膨脹閥進入蒸發器。如此往復循環，,人^f氐溫處吸熱實現製冷，再將 熱量從高溫處釋放出來。在製冷循環中，由某一狀態變成另一狀態的一個變化被稱為一個過程。制 冷循環共有四個過程。下面簡敘製冷循環中的四個過程。(1) 蒸發過程通過膨脹節流後的低壓溼蒸汽,在蒸發器中從周圍介質吸熱 製冷，並逐漸增加其幹度。這樣，從蒸發器出來的氣體就已經成為幹飽 和蒸氣或稍有過熱度的過熱蒸氣了。在蒸發過程中，製冷劑溫度和壓 力保持不變。(2) 壓縮過程完成製冷作用後從蒸發器出來的蒸氣進入製冷^L,經過壓 縮後，溫度和壓力急劇升高。所以制冷機排出的氣體就變成了過熱度 較大的熱蒸氣。壓縮過程中，製冷劑熵值不變。(3) 冷凝過程從制冷機排出的高溫高壓過熱蒸氣，進入冷凝器後同冷卻水或空氣進行熱交換，使過熱蒸氣逐漸變成飽和蒸氣，進而變成飽和 液體。當用冷卻水冷卻時，飽和液體溫度將繼續降低，出現過冷。冷 凝過程中壓力保持不變。(4) 節流過程從冷凝器出來的液體通過膨脹閥或毛細管等節流裝置被節 流，成為低溫低壓的溼蒸汽，節流過程中製冷劑焓值不變。上述四個循環過程依次不斷循環，進而達到製冷目的。為完成製冷循環的各熱力學過程，需要將壓縮機、換熱器、管路、管路附 件等組成一個系統，該系統稱為製冷系統。單級壓縮製冷，是指製冷劑蒸氣只經過一次壓縮，它的最低蒸發溫度可以 控制在-3(TC -40。C，當需要獲得更低的試驗溫度時，通常採用復疊式製冷系 統，即將兩個單級壓縮製冷系統復疊在一起。其中一個系統為高溫部分，採用 中溫製冷劑；另一個系統為低溫部分，採用低溫製冷劑。高溫部分的蒸發器與 低溫部分的冷凝器復疊構成冷凝蒸發器。本實用新型採用的MPC-3000控制器採用觸摸式顯示屏，操作方便。MPC-3000 控制器系統主要由2部分組成.即LCD控制面板和輸入/輸出控制板(lZO板).下 面介紹各部分的功能。(l)LCD控制面板A. 人衝幾界面4矣口本控制面板裝有5. 7英寸STN彩色液晶顯示器(LCD)(橫320 x縱240點)， 採用漢字菜單提示。菜單畫面主要由狀態顯示部分和數據顯示部分組成。可 通過觸摸方式改變設備的數據和狀態。B. 用戶程序記憶容量LCD控制器可以存儲20個用戶程序，每個程序最長50段，10個循環周期.C. 回if各控制LCD控制器內部有PID (帶抗積分飽和)運算，帶5個智能PID控制通
道。可以通過對PID控制通道的設定MPC-3000控制的物理量(如溫度、 溼度、氣壓等)。溫度控制精度為0. rC，溼度控制精度為O. 1%RH，氣壓 控制精度為0. OlKPa。D. 列印功能LCD控制器帶標準Centronic列印接口，可接樣^幾列印才幾進行試驗數據 的列印。E. 通訊功能LCD控制器有2個隔離型RS-485通訊接口。 一個用於和輸入/輸出控制 板(1/0板)通訊，對接收的數據進行分析和計算，並將I/O板的輸入和輸 出狀態、傳感器測得物理量的值、試^^箱的狀態顯示在LCD上。LCD控制器 也通過這個通訊接口來控制1/0板的測量和輸出邏輯的動作。 一臺LCD控制 器可以在同一個RS-485總線上同時分布式帶四塊1/C^反以解決輸入輸出口和 ;溪擬量輸入不夠的情況。LCD控制器的另 一個RS-485 4妻口用於和PC衝幾通訊。 在PC機上通過使用集中監控軟體可對16臺LCD控制器進行控制和監視。F. 其它功能LCD控制器根據到1/0板通過通訊傳上來的報警信號，漢字顯示故障原 因和解決辦法；用戶可4艮據需要選擇英文菜單和中文菜單；LCD控制器存儲 器內帶鋰電池和日曆時鐘，具有停電保護和定時開關機的功能。 (2 )輸入/輸出控制板(I/O板)A. 輸入特性24路光電隔離的24V開關量輸入。1/0板通過周期性掃描24路開關量， 了解設備的運行實時狀態以及設備保護裝置的狀態。5個模擬量光電隔離輸 入通道可接K、 T型熱電隅、Ptl00電阻、0 10V直流電壓源，0~20mA、 4~ 20mA電流源輸入。B. 輸出特性20路帶光電隔離的繼電器輸出；4路帶光電隔離的電晶體輸出。可以直 接驅動24VDC為控制端的固態繼電器，可以在和LCD控制器通信的RS-485總
線上掛接第三方廠家的D/A模塊(標準DC4 ~ 20mA輸出)來使用溫溼度記錄 儀。C. 可編程邏輯控制1/0板內嵌可編程邏控制，具有PLC的功能。這使得I/0板比普通的純輸入/輸出板功能更加強大，邏輯控制方法的改變以及1/0板的擴展也簡單方 便。可以通過PC機根據用戶的特殊要求靈活地更改程序，下載並固化到I/0 板上。D. 通訊功能I/O板具有隔離型RS-485通訊接口 ，通過此接口 ， I/O板4e4莫擬量、開 關量輸入輸出值發送到LCD控制面板進行運算和顯示，並接受來自LCD控制 面板的控制命令。本實施方式的4(W步入式三綜合環境試驗系統集溫度、溼度、振動試驗 功能於一體，根據試驗需要，試驗箱最多可以分隔成四個獨立的區域各自單 獨開展試驗，也可以組合起來聯合試驗，模擬最多四個平臺環境條件。組合 時能實現10立方、20立方、30立方、40立方等不同容積，具有糹艮強的靈活 性。四個振動臺既可單獨開展振動試驗，也可進行2臺、3臺、4臺同步或異 步振動試驗，同步振動時最大推動力可達32噸，試驗產品的最大長度可達8 米，重量可達1.5噸，高度可到2.5米。整套系統配有攝像監視系統，可以 實時觀察試驗樣品的狀態，實現了集中控制、集中監視等功能。試驗箱擁有 透無線電波功能，還能給試驗樣品提供模擬高空衝壓冷卻空氣，最大氣流達 500Kg/h，試驗箱可實現溫度的快速變化，可對大中小型產品進行可靠性與環 境試驗。如在某一電子系統的可靠性鑑定試驗中，由於該機型結構複雜、體 積巨大，所配套的任務電子系統各個分系統都具有相當的數量和規模，比如 其中一次整機試驗，設備整體長8米，直徑0.8米，可靠性試驗時間為400 小時。如採用10n/的箱子，就需要將整個系統拆開分為四部分，分別來做試 驗。這樣，每部分的試驗時間都需要400小時，這樣整機做完，需要1600個 小時，且系統各部分的振動不同達到整機同步/異步振動的效果；如果放在四
個不同的箱子裡做試驗，雖然試驗時間相同，但同樣達不到整機同步/異步振 動的效杲，且不能對整機進行某些功能的調試。採用本發明技術所製造的設 備，不僅可以節約試驗時間和成本，還可以使不同剖面的試驗箱內的部分能 夠模擬飛機上的實際安裝方式進行振動，滿足應用不同剖面的設備應有不同 的振動，相同剖面的設備又能同步振動的要求。顯而易見，多樣化的要求， 充分體現了該套設備的試驗能力及靈活性，不僅保證了我軍武器裝備進行可 靠性試驗的可行性，而且通過減少試驗設施重複建設，極大的降低了試驗成 本的支出，具有相當可觀的經濟效益。在其他實施方式中，可以才艮據產品的大小而將主箱體分隔成各種容積的 試驗箱。
權利要求1、一種步入式三綜合環境試驗系統，包括主箱體和振動臺，其特徵在於，所述主箱體可被活動隔板門分隔成多個獨立的試驗箱，所述振動臺對應設置在試驗箱下面。
2、 如權利要求1所述的步入式三綜合環境試驗系統，其特徵在於，所述多 個試驗箱處於同一行上。
3、 如權利要求1或2所述的步入式三綜合環境試驗系統，其特徵在於，所 述試驗箱的內箱地面與試驗場地臺階相平，所述振動臺的擴振臺高於試驗場地 地面。
4、 如權利要求1所述的步入式三綜合環境試驗系統，其特徵在於，所述主 箱體內部的地板、主板頂設有角鋼及方管架。
5、 如權利要求1所述的步入式三綜合環境試驗系統，其特徵在於，所述主 箱體四周及頂部設有槽鋼骨架。
6、 如權利要求5所述的步入式三綜合環境試驗系統，其特徵在於，所述槽鋼骨架外表還有噴塑鋼板的蓋板。
7、 如權利要求1或2所述的步入式三綜合環境試驗系統，其特徵在於，所
8、 如權利要求1或2所述的步入式三綜合環境試驗系統，其特徵在於，各 試驗箱採用雙開大門形式，大門裝有雙邊活動把手鎖，每扇大門中間裝有防露 鋼化玻璃觀察窗及引線孔，大門四周、玻璃窗周邊還裝有矽膠發熱絲。
9、 如權利要求1或2所述的步入式三綜合環境試驗系統，其特徵在於，所 述主箱體右側或左側裝有透波窗的平移式單扇大門，透波窗下裝有引線孔，單 扇大門及透波窗四邊裝有矽膠加熱絲。
10、 如權利要求3所述的步入式三綜合環境試驗系統，其特徵在於，所述 振動臺與試驗箱連接是通過二塊半園拼裝保溫板連接密封而成，振動臺面與試 驗場地臺階地相平而擴展臺高於臺階地面。
專利摘要本實用新型公開了一種步入式三綜合環境試驗系統，包括主箱體和振動臺，所述主箱體可被活動隔板門分隔成多個獨立的試驗箱，所述振動臺對應設置在試驗箱下面。與現有技術相比，本實用新型集溫度、溼度、振動試驗功能於一體，根據試驗需要，主箱體可以分隔成多個獨立的區域各自單獨開展試驗，也可以組合起來聯合試驗，模擬最多個平臺環境條件。
文檔編號G01M99/00GK201016871SQ20072004978
公開日2008年2月6日 申請日期2007年3月29日 優先權日2007年3月29日
發明者孔學東, 李新祥, 紀春陽 申請人:信息產業部電子第五研究所