CN104977245A - 环境试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种环境试验装置，包括：箱体、试验台和制冷系统，所述试验台和所述制冷系统均设置在所述箱体的内部；所述制冷系统用于降低所述试验台的表面温度，所述试验台用于放置元器件。在进行环境试验时，元器件放置在试验台的表面进行环境试验；通过上述结构，制冷系统只需降低试验台表面的温度，相比现有技术需要降低空间温度而言，能够大大提高升降温的速率，从而节省一次试验周期的时间。

Description

环境试验装置

技术领域

本发明涉及元器件测量的技术领域，尤其是涉及环境试验装置。

背景技术

元器件及其组合电路广泛应用在军工和民品的各行各业，在元器件生产过程中会出现不合格的产品，这些不合格的产品存在着一定的缺陷：工艺缺陷、元器件缺陷和设计缺陷，等等。工艺缺陷主要是工艺不当造成的，常见的如虚焊、松脱、断裂、开路、短路等；元器件缺陷是元器件本身质量低劣或元器件环境试验筛选不彻底造成的；设计缺陷主要是设计不合理造成的。

企业在研制和技术开发阶段，需要对元器件进行环境试验，以便快速、准确的发现和排除不良零件和防止出现早期失效；环境试验是指元器件在环境应力下所进行的一系列试验，其目的是在产品出产前，有意把环境应力施加到产品上，使产品潜在缺陷加速发展成为早期故障，并加以排除；环境应力筛选是剔除产品缺陷和提高产品使用可靠性的一种有效工艺手段。

进行环境应力筛选所需的试验设备通常称为环境试验箱，环境试验箱包括试验空间、制冷单元和循环风机，循环风机能够将制冷单元产生的冷空气吹至试验空间内，同时带出试验空间内的热空气，从而改变试验空间内的温度。

通过上述分析可知，现有技术中的环境试验箱是对空间进行温度控制的，由于空间体积较大，因此，需要较长的时间才能达到试验温度。

发明内容

本发明的目的在于提供环境试验装置，以解决现有技术中存在的升降温速率较慢，一次试验周期耗时较长的技术问题。

本发明提供的一种环境试验装置，包括：箱体、试验台和制冷系统，所述试验台和所述制冷系统均设置在所述箱体的内部；所述制冷系统用于降低所述试验台的表面温度，所述试验台用于放置元器件。

进一步，所述试验台包括底座和上盖，所述上盖设置在所述底座上，且与所述底座形成用于容纳制冷剂的容纳空间；

所述容纳空间与所述制冷系统连接，且所述制冷剂能够在所述容纳空间和所述制冷系统之间循环；

所述试验台与所述箱体的内侧壁水平连接。

进一步，所述底座上设有制冷剂流道，所述制冷剂流道的两端均与所述制冷系统连接，所述制冷剂能够在所述制冷剂流道内流动。进一步，所述上盖和所述底座均由紫铜材料制成。

进一步，所述上盖通过真空钎焊的方式焊接在所述底座上。

进一步，所述试验台还包括用于固定待检测元器件的固定板，所述固定板设置在所述上盖上。

进一步，所述制冷系统包括第一压缩机、第二压缩机、第一膨胀阀、第二膨胀阀、冷凝器和换热器；

所述制冷剂流道的两端均通过连接管与所述第一压缩机和所述第一膨胀阀的一端连接，所述第一压缩机和所述第一膨胀阀的另一端分别与所述换热器连接，所述制冷剂流道、所述第一压缩机、所述第一膨胀阀和所述换热器形成循环的回路；

所述第二压缩机和所述第二膨胀阀的一端分别与所述换热器连接，所述第二压缩机和所述第二膨胀阀的另一端分别与所述冷凝器连接，所述冷凝器、所述第二膨胀阀、所述换热器和所述第二压缩机形成循环的回路。

进一步，还包括用于测量温度的测温系统，所述测温系统设置在所述箱体的内部。

进一步，还包括保温层，所述保温层设置在所述箱体的内侧壁上，且位于所述上盖的上方。

进一步，所述箱体的侧壁上设置有多个穿线孔，所述穿线孔位于所述上盖的上方。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

本发明提供的环境试验装置，包括箱体、试验台和制冷系统，试验台和制冷系统均设置在箱体的内部，制冷系统能够降低试验台表面的温度，元器件放置在试验台的表面进行环境试验；通过上述结构，制冷系统只需降低试验台表面的温度，相比现有技术需要降低空间温度而言，能够大大提高升降温的速率，从而节省一次试验周期的时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的环境试验装置的结构示意图；

图2为图1所示的环境试验装置的主视图；

图3为图1所示的环境试验装置的试验台的示意图；

图4为图3所示的试验台的上盖的示意图；

图5为图3所示的试验台的底座和制冷剂流道的示意图；

图6为图1所示的环境试验装置的制冷系统的原理图。

附图标记：

1-箱体；             2-试验台；         3-制冷系统；

4-穿线孔；           5-万向轮；

21-上盖；            22-底座；          23-制冷剂流道；

24-连接管；          31-第一压缩机；    32-第二压缩机；

33-第一膨胀阀；      34-第二膨胀阀；    35-换热器；

36-冷凝器；

211-螺纹孔；         221-凸起。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为本发明实施例提供的环境试验装置的结构示意图；图2为图1所示的环境试验装置的主视图；图3为图1所示的环境试验装置的试验台的示意图；图4为图3所示的试验台的上盖的示意图；图5为图3所示的试验台的底座和制冷剂流道的示意图；图6为图1所示的环境试验装置的制冷系统的原理图。

如图1-6所示，本实施例提供的环境试验装置，包括：箱体1、试验台2和制冷系统3，试验台2和制冷系统3均设置在箱体1的内部；制冷系统3用于降低试验台2表面的温度，试验台2用于放置元器件。

箱体1为本实施例提供的环境试验装置的外壳，能够固定设置在其内部的各个构件，因此，凡是能够起到上述作用的结构都可以是本实施例所指的箱体1。

制冷系统3的主要作用是给试验台2表面降温，试验台2上同时设有贴片加热器，从而能够调节试验台2表面的温度，使其达到环境试验的要求，因此，凡是能够起到上述作用的系统都可以作为本实施例所指的制冷系统3。

制冷系统3可以有多种选择，例如：可以采用传统制冷系统或者采用混合制冷剂的自然制冷系统。制冷系统3还可以选择单级制冷，也可以选择复叠制冷，即，同时使用多套制冷系统。

在进行环境试验时，首先将元器件放置在试验台2的表面，然后控制制冷系统3来调节试验台2表面的温度，待试验完毕后，关闭制冷系统3，取出元器件，进行性能检测。

需要说明的是，本实施例提供的环境试验装置还可以进行加热，具体地加热方式采用贴片式电加热，即，将电加热片贴在试验台上，从而对试验台表面进行加热。

本实施例提供的环境试验装置，通过上述结构，制冷系统3只需降低试验台2表面的温度，相比现有技术需要降低空间温度而言，能够大大提高升降温的速率，从而节省一次试验周期的时间。

在上述实施例的基础上，具体地，如图3-图5所示，试验台2包括底座22和上盖21，上盖21设置在底座22上，且与底座22形成用于容纳制冷剂的容纳空间；容纳空间与制冷系统3连接，且制冷剂能够在容纳空间和制冷系统3之间循环；试验台2与箱体1的内侧壁水平连接。

在容纳空间内放置制冷剂，且容纳空间与制冷系统3连接，从而使制冷剂能够在容纳空间和制冷系统3之间循环，循环流动的制冷剂能够吸收上盖21表面的温度，从而起到降低温度的目的；本实施例提供的环境试验装置，通过容纳空间与制冷系统3的连接，实际是将试验台2串联在了制冷系统3中，且试验台2在制冷系统3中起到了蒸发器的作用。

需要说明的是，为了减少上盖21热量的流失，试验台2与箱体1内侧壁的连接应为绝热连接，且可以通过底座22或者上盖21与箱体1的内侧壁连接。

采用上述结构，使试验台2不仅能够起到放置元器件的作用，还能起到蒸发器的作用，这就将现有技术中试品搁架和制冷系统3中的蒸发器合二为一，从而有效地减小了本实施例提供的环境试验装置的体积，使其能够在实验室中使用。

在上述实施例的基础上，具体地，如图5所示，底座22上设有制冷剂流道23，制冷剂流道23的两端均与制冷系统3连接，制冷剂能够在制冷剂流道23内流动。

需要说明的是，制冷剂流道23可以设置在底座22上，也可以设置在上盖21上；为了保证上盖21表面的平整度，将制冷剂流道23设置在底座22上，具体方式为：在底座22上刻出多个凹槽，且多个凹槽之间串联连接，从而形成蛇形的制冷剂流道23；底座22上除凹槽之外的区域对应形成了多个凸起221。

如果将制冷剂放置在制冷管中，这就使制冷剂与试验台2表面间接接触，在降温时，制冷剂能够降低制冷管管壁的温度，然后制冷管管壁再通过换热降低试验台2表面的温度；然而，如果将制冷剂放置在制冷剂流道23内，就能够使制冷剂直接与上盖21接触，在降温时，制冷剂能够直接降低上盖21的温度，从而就能显著提高降温速率，减少试验时等待时间，提高试验效率。

在上述实施例的基础上，具体地，上盖21和底座22均由紫铜材料制成。为了达到快速而精确的控温，必须选用合适的材料制作试验台2，同时，由于试验台2既可以作为产品搁架，也可以作为蒸发器，因此，在选择材料时需要综合考虑材料的传热性以及平整度；良好的传热性，能够使试验台2的表面温度在较短的时间内达到试验要求，良好的平整度，能够确保元器件更加紧密的贴合在试验台2表面。

综上所述，制作上盖21和底座22的材料可以有多种选择，例如：不锈钢、合金铝或者紫铜，等等。

作为一种优选的方案，选择紫铜作为制作上盖21的材料，这是因为相比于其它材料紫铜不仅平整度高而且传热快，即使制冷系统3的配置较低，也可以满足快速升降温的要求。

在上述实施例的基础上，作为一种优选的方案，具体地，上盖21通过真空钎焊的方式焊接在底座22上。与其它连接方法相比，真空钎焊钎料的湿润性和流动性较好，能够显著提高被焊接产品的成品率，同时，还能够不影响上盖21的平整度。

在上述实施例的基础上，具体地，试验台2还包括用于固定待检测元器件的固定板，固定板设置在上盖21上。

为了方便固定元器件，以及避免使用者损坏上盖21，因此，在上盖21上设置固定板，当需要进行环境试验时，将元器件设置在固定板上即可。

需要说明的是，在固定板上设有螺孔，用户可通过上述螺孔将待检测的元器件固定在固定板上；每台环境试验装置配有多个固定板，且每个固定板上的螺孔直径、螺孔间距均不相同，从而使用户能够固定不同类型的待检测元器件，用户可以根据待检元器件的不同选用不同的固定板。固定板的材料选用合金铝，厚度8至10毫米。

固定板与上盖21的连接方式有很多种选择，例如：如图3和图4所示，通过螺栓固定，此时需要在上盖21上设置多个螺纹孔211，且该螺纹孔211与底座22上的凸起221对应设置，以避免在使用螺栓紧固时，破坏制冷剂流道23。固定板与上盖21之间涂有易于获得的导热硅脂，以增强导热效果。

在上述实施例的基础上，具体地，如图5和图6所示，制冷系统3包括第一压缩机31、第二压缩机32、第一膨胀阀33、第二膨胀阀34、冷凝器36和换热器35；制冷剂流道23的两端均通过连接管24与第一压缩机31和第一膨胀阀33的一端连接，第一压缩机31和第一膨胀阀33的另一端分别与换热器35连接，制冷剂流道23、第一压缩机31、第一膨胀阀33和换热器35形成循环的回路；第二压缩机32和第二膨胀阀34的一端分别与换热器35连接，第二压缩机32和第二膨胀阀34的另一端分别与冷凝器36连接，冷凝器36、第二膨胀阀34、换热器35和第二压缩机32形成循环的回路。

为了便于描述，将第二压缩机32、第二膨胀阀34、冷凝器36和换热器35称为第一级制冷系统，将第一压缩机31、第一膨胀阀33、试验台2和换热器35称为第二级制冷系统；在上述制冷系统3中，换热器35是第一级制冷系统的蒸发器，同时是第二级制冷系统的冷凝器36，在换热器35内部，能够进一步地降低第二级制冷系统中制冷剂的温度，从而达到大幅降低试验台2表面温度的目的。

上述结构将两套制冷系统3结合，形成两级制冷系统3，现有技术中的两级制冷系统3能够达到的最低温度为-75℃左右，而采用上述两级制冷系统3，则系统的最低温度能够达到-90℃，这就扩大了本实施例提供的环境试验装置的使用范围。

由于现有技术中的环境试验箱，在试验过程中需要循环风机进行搅拌以加速热交换，风扇本身也是一种热负荷，因而其会进一步增加降温所需要的时间；但是，在上述制冷系统3中不利用循环风机也能够达到快速降温的目的。

需要说明的是，为了方便地将试验台2接入制冷系统3中，因此，在制冷剂流道23的两端分别设置连接管24，两个连接管24分别与第一压缩机31和第一膨胀阀33连接。

连接管24的材质可以有多种选择，例如：不锈钢、合金铝或者紫铜，等等；作为一种优选方案，连接管24的材质选择紫铜，这是因为，大多数制冷系统3的管道均是由紫铜制成的，如果连接管24选用铝或者不锈钢，由于紫铜与铝或者不锈钢的焊接技术不稳定，在使用过程中，会出现较高的故障率，因此选用紫铜制作连接管24，以克服上述技术问题。

在上述实施例的基础上，具体地，还包括用于测量温度的测温系统，测温系统设置在箱体1的内部。

测温系统能够测量被测物体的温度，并将测量的温度发送给环境试验装置的控制系统，该测量温度能够显示在操作面板上，操作人员对比测量温度与预设温度，若测量温度在预设温度范围内，则维持；若测量温度高于或者低于预设温度，则通过环境试验装置自带的电控系统自动调节制冷系统3来调整温度。需要说明的是，在试验开始前，操作人员需要通过操作面板输入试验温度，即，预设温度。

测温系统第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器，其中，第一温度传感器用于测量上盖21表面的温度，第二温度传感器用于测量元器件的温度，第三温度传感器为超温保护传感器，即，当试验台2或者元器件温度过高或者过低时，第三温度传感器会将超温信号传递给控制系统，控制系统在接收到超温信号后，发出报警信号，以提示操作人员，从而保护试验台2和元器件的安全。

在上述实施例的基础上，具体地，还包括保温层，保温层设置在箱体1的内侧壁上，且位于上盖21的上方。

试验台2的上盖21与箱体1的上部形成一个试验空间，该试验空间的四周为箱体1的内侧壁，这部分内侧壁位于上盖21的上方，因此，保温层设置在箱体1的内侧壁上，且位于上盖21的上方。

设置保温层，能够阻隔试验空间与外界的热交换，确保在试验过程中，试验台2表面的温度不流失，从而降低制冷系统3的能量消耗。

在上述实施例的基础上，具体地，如图2所示，箱体1的侧壁上设置有多个穿线孔4，穿线孔4位于上盖21的上方。

在进行环境试验时，元器件应处于工作状态，而元器件在工作时，通常会消耗电能，并需要测试元器件的电压、电流、功率或频率，此时，就需要通过导线和线缆将元器件与外部电源和测试仪表连接，因此，在箱体1的侧壁上设置穿线孔4，以方便导线和线缆穿入和穿出箱体1的内部。

在上述实施例的基础上，具体地，如图1和图2所示，还包括用于使环境试验装置沿地面移动的移动机构，移动机构设置在箱体1的下部。

为了方便移动本实施例提供的环境试验装置，因此，在箱体1的下部设置移动机构。移动机构有多种选择，例如：滑轮或者万向轮5，等等。作为一种优选的方案，移动机构选择万向轮5，且万向轮5的数量为四个，分别设置在箱体1下部的四个角上；万向轮5能够实现360度的旋转，能够使该环境试验装置，在转弯时，更加灵活。

下表为本实施例提供的环境试验装置和现有技术的环境试验箱的性能对比，需要说明的是，表中所列的环境试验装置的数据是基于多次试验的基础上得出的：

比较点	现有技术	环境试验装置
			温度范围	-75至+150度	-90至+150度
温度变化速率	2度/分钟	15度/分钟

温度偏差	±2.0(国家标准)	±1.0
			温度波动度	±1.0(国家标准)	±0.5
设备占地	大	小
			设备重量	大(800kg左右)	小(80kg左右)
冷却方式	水冷	风冷
			配电	380V	220V
耗电	较大	很小
			移动	不可随意移动	可方便移动
噪音	大	小
			配合测试	不方便连线	方便连线

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种环境试验装置，其特征在于，包括：箱体、试验台和制冷系统，所述试验台和所述制冷系统均设置在所述箱体的内部；所述制冷系统用于降低所述试验台的表面温度，所述试验台用于放置元器件。

2.根据权利要求1所述的环境试验装置，其特征在于，所述试验台包括底座和上盖，所述上盖设置在所述底座上，且与所述底座形成用于容纳制冷剂的容纳空间；

所述容纳空间与所述制冷系统连接，且所述制冷剂能够在所述容纳空间和所述制冷系统之间循环；

所述试验台与所述箱体的内侧壁水平连接。

3.根据权利要求2所述的环境试验装置，其特征在于，所述底座上设有制冷剂流道，所述制冷剂流道的两端均与所述制冷系统连接，所述制冷剂能够在所述制冷剂流道内流动。

4.根据权利要求2所述的环境试验装置，其特征在于，所述上盖和所述底座均由紫铜材料制成。

5.根据权利要求4所述的环境试验装置，其特征在于，所述上盖通过真空钎焊的方式焊接在所述底座上。

6.根据权利要求2所述的环境试验装置，其特征在于，所述试验台还包括用于固定待检测元器件的固定板，所述固定板设置在所述上盖上。

7.根据权利要求3-6任一项所述的环境试验装置，其特征在于，所述制冷系统包括第一压缩机、第二压缩机、第一膨胀阀、第二膨胀阀、冷凝器和换热器；

所述制冷剂流道的两端均通过连接管与所述第一压缩机和所述第一膨胀阀的一端连接，所述第一压缩机和所述第一膨胀阀的另一端分别与所述换热器连接，所述制冷剂流道、所述第一压缩机、所述第一膨胀阀和所述换热器形成循环的回路；

所述第二压缩机和所述第二膨胀阀的一端分别与所述换热器连接，所述第二压缩机和所述第二膨胀阀的另一端分别与所述冷凝器连接，所述冷凝器、所述第二膨胀阀、所述换热器和所述第二压缩机形成循环的回路。

8.根据权利要求2-6任一项所述环境试验装置，其特征在于，还包括用于测量温度的测温系统，所述测温系统设置在所述箱体的内部。

9.根据权利要求2-6任一项所述的环境试验装置，其特征在于，还包括保温层，所述保温层设置在所述箱体的内侧壁上，且位于所述上盖的上方。

10.根据权利要求2-6任一项所述的环境试验装置，其特征在于，所述箱体的侧壁上设置有多个穿线孔，所述穿线孔位于所述上盖的上方。