CN107607461B - 用于海洋电子装备的加速实验综合平台及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于海洋电子装备的加速实验综合平台及其方法。该平台由箱盖、箱体、减震底座、试验架、带有细小孔的塑料网、电加热装置、盐雾加湿装置、振动装置、去湿装置、温度计、湿度计、压力计、计时器组成。所述箱盖上有自动控压装置；所述箱体本身有三层，内层为耐压玻璃，且有水冷却系统，以及保温层等；所述减震底座装上端布置有四根弹簧，可以起到减少仪器本身振动对周围环境的影响；所述电加热装置，盐雾加湿装置，电磁振动装置，去湿装置既可独立工作，也可同时工作。本发明可用于研究各种电子元器件在海洋环境综合应力下的可靠性。

Description

用于海洋电子装备的加速实验综合平台及其方法

技术领域

本发明涉及用于海洋电子装备的加速实验综合平台及其方法，用于探究海洋环境下，温度、湿度、盐雾、振动以及气压对电子器件的影响。属于海洋电子可靠性领域。

背景技术

在海洋环境下，温度、湿度、盐雾等因素会加速电子元器件的老化和锈蚀，导致其电性能下降、结构材料断裂和机械强度降低等失效模式的发生，进而影响电子元器件的可靠性。目前，对于海洋用电子元器件的可靠性的研究较少，相关研究存在试验及检测水平不高、性能参数变化规律不明、失效模式与失效机理不清、评估与预测手段不足等一系列问题。因此，如何评估海洋用电子元器件的可靠性已成为亟待解决的关键问题。为了更好的研究海洋环境下，温度、湿度、盐雾等因素对电子元器件可靠性和老化的影响，海洋电子装备的加速试验综合平台已成为海洋电子可靠性领域发展的必然需要。

发明内容

本发明旨在弥补现有海洋电子可靠性研究设备的空白，在考虑温度，湿度，盐雾，振动，压强等综合因素作用下，电子设备及系统的可靠性，提出用于海洋电子装备的加速实验综合平台及其方法。

本发明用于海洋电子装备的加速实验综合平台，包括箱盖、箱体、减震底座、试验架、塑料网、电加热装置、盐雾加湿装置、振动装置、去湿装置、温度计、湿度计、压力计、计时器；所述箱体的箱体口向外翻边，箱盖的箱盖口向内翻边；所述试验架与振动装置通过固定式联轴器联接，且联轴器与箱体之间填充弹性密封材料；所述温度计、湿度计、压力计、计时器固定在箱体内侧，且与试验架保持在同一高度；所述去湿装置与箱体联接，且上联接口高度低于试验架，下联接口高度低于塑料网的位置；所述塑料网所处的高度高于液面低于试验架；塑料网上设有细小孔用于阻挡液滴飞溅到试验架上，所述电加热装置置于液面高度以下；所述盐雾加湿装置安装在箱体底端；所述箱体放置在减震底座上。

优选的，所述箱盖为圆形且上面有把手，箱盖一侧竖直方向开有椭圆形的通孔，且通孔下边缘形状逐渐变成直径较小的圆形孔，之后圆形孔随高度降低口径逐渐增大，椭圆形通孔内放置压力块；压力块内开有通孔，压力块的进气孔在底面，出气孔在侧面；椭圆形通孔顶部密封，出气口在侧面。

优选的，所述箱体为圆柱形，内外分为三部分，内部第一部分为双层耐压玻璃，双层耐压玻璃之间为环形冷却管；中间第二部分为保温板；最外部第三部分为铝合金材料，且外部涂有绝缘材料。

优选的，所述试验架为三根相互成120°角的铜制金属棒，且每根金属棒上有两到三个金属夹，金属夹与金属棒之间通过球面副联接。

优选的，所述减震底座外部形状为正方形，内凹与箱体相配部分为圆形，凹陷部分有四个弹性支柱与箱体底部相连，底座外表面涂有绝缘材料。

优选的，所述振动装置包括飞碟形状的塑料块，塑料块下面粘有一个环形衔铁，整个塑料块通过两根弹簧与底板联接，底板上面固定有环形电磁铁，底板与箱体固定，电磁铁外接交流电源及二极管，分压电阻，开关组成回路。

优选的，所述去湿装置包括吸气叶轮，电机以及环形冷却管，电机与吸气叶轮相连，吸气叶轮将气体吸入腔室；环形冷却管入口与腔室连通；环形冷却管出口通向液面，且略高于液面。

优选的，所述电加热装置由加热电阻及滑动变阻器组成。

优选的，所述的盐雾加湿装置为曝气式盐雾加湿装置，包括偏置曲柄滑块机构、活塞、多个喷嘴和电动机，活塞与偏置曲柄滑块机构相连，电动机驱动偏置曲柄滑块机构，活塞设置在活塞腔内，活塞腔与喷嘴相连，相连处设有出气弹簧挡板，活塞腔上还设有进气口和进气弹簧挡板；喷嘴位于箱体内，且喷嘴高度位于液面以下。

本发明所述电加热装置，盐雾加湿装置，电磁振动装置，去湿装置既可独立工作，也可同时工作。本发明可用于研究各种电子元器件在海洋环境综合应力下的可靠性。

附图说明

图1是用于海洋电子装备的加速实验综合平台的结构示意图；

图2a是箱盖的主视图；

图2b是箱盖的俯视图；

图2c是压力块的示意图；

图3是箱体的剖面图；

图4减震底座的俯视图；

图5振动装置的其中一种实现方式的结构示意图；

图6是去湿装置的结构示意图；

图7是加热装置的结构示意图；

图8是盐雾加湿器的结构示意图；

图9是试验架结构示意图；

图10是喷嘴的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对发明进一步说明。

参阅图1。本发明用于海洋电子装备的加速实验综合平台，包括箱盖、箱体、减震底座、试验架、塑料网、电加热装置、盐雾加湿装置、振动装置、去湿装置 (去湿器)、温度计、湿度计、压力计、计时器；所述箱体的箱体口向外翻边，箱盖的箱盖口向内翻边；所述试验架与振动装置通过固定式联轴器联接，且联轴器与箱体之间填充弹性密封材料；所述温度计、湿度计、压力计、计时器固定在箱体内侧，且与试验架保持在同一高度；所述去湿装置与箱体联接，且上联接口高度低于试验架，下联接口高度低于塑料网的位置；所述塑料网所处的高度高于液面低于试验架；塑料网上设有细小孔用于阻挡液滴飞溅到试验架上，所述电加热装置置于液面高度以下；所述盐雾加湿装置安装在箱体底端；所述箱体放置在减震底座上。各装置既可以独立工作，也可以同时工作，可对电子元器件进行高加速寿命试验。

本发明还公布一种该综合平台在多应力条件下，测试电子元器件的试验方法：

1、在使用前对箱体内壁进行清洗，确保箱体内清洁卫生；

2、检验加速试验综合平台的气密性，将箱盖盖紧后，启动盐雾加湿装置，对箱体内进行充气，观察箱盖上的压力块是否上升，如果压力块上升说明综合平台的气密性较好，反之，说明综合平台密封效果不好，需要检查；

3、用试验架上的试验夹将待测电子元器件夹好，并按照试验要求摆好试验夹的角度；

4、根据盐雾试验的要求，例如中性盐雾试验(NSS)、醋酸盐雾试验(ASS)、铜盐醋酸加速盐雾试验(CASS)，将相应的盐溶液注入到箱体内，注意液面高度不可超过去湿装置的下端管口；

5、加完盐溶液之后，盖紧箱盖，启动电加热装置，注意观察温度计的示数；

6、启动盐雾加湿装置，根据不同的试验要求，通过鼓泡的次数和周期来增加箱体内盐雾的浓度，注意观察压力计和湿度计的示数，根据压力计的示数，及时调整箱盖上的压强控制装置；

7、启动振动装置，根据振动试验环境要求来调整振动加速度、振动频率、振动总时间；

8、观察温度计、湿度计、压力计待达到规定要求后，开始计时；

9、试验结束后，关闭振动试验装置以及盐雾加湿装置，待箱体内气压稳定后，关闭电加热装置，待箱体内温度降低到室温，打开箱盖取出电子元器件；

10、试验结束后，对箱体进行清洗。

参阅图2a、2b、2c。该综合平台的压强控制装置由箱盖和压力块组成，当箱体内压强升高时，压力块受到向上的压力大于自身重力，压力块会上升直到压力块的通孔与箱体的通孔连通，使得箱体内的气体通过通孔导出，进而降低箱体内气压，一旦箱体内压强降低，压力块所受重力大于所受向上的压力，压力块下降，箱体内的压强得以维持。如果要增加箱体内的压强，可以通过增加压力块的个数来实现。

参阅图3。该综合平台的降温装置为布置在箱体侧壁水冷却管，当试验所需的温度低于箱体内温度时，将冷水注入到水冷却管中来达到快速降温效果。利用该装置和电加热装置还可以对待测电子元器件做温度交变应力试验，考察待测电子元器件在周期性温度变化条件下的可靠性。

参阅图4。该综合平台的减震底座，通过安装在箱底的四根弹簧来起到减震效果，当该综合平台进行振动试验时，箱体会对周围环境产生很大影响，通过减震底座既可以降低箱体振动对自身设备稳定性的影响，又可以降低箱体对周围环境产生的不必要影响。

参阅图5。该综合平台的振动试验装置，采用电磁振动原理。该振动装置在结构方面包括飞碟形状的塑料块，下面粘有一个环形衔铁，整个塑料块通过两根弹簧与底板联接，底板上面固定有环形电磁铁，底板与箱体固定，电磁铁外接交流电源及二极管，分压电阻，开关等电器元件；利用该振动试验装置，可以满足不同振动环境要求：

1.振动疲劳要求

振动加速度：20g，50g，70g；

振动频率：(60±20)Hz；

振动总时间(x、y、z三个方向)：96h

2.变频振动要求：

振动加速度：20g，50g，70g；

振动频率：20Hz～2000Hz(对数4min，20Hz～2000Hz～20Hz)；

振动总时间(x、y、z没方向4次)：48min

3.随机振动要求：

振动功率谱密度：(2～150)(m/s²)2/Hz(均方根值为5g～53g)；

振动频率：50Hz～2000Hz；

振动时间每方向(x、y、z)：15min

参阅图6。该综合平台的去湿装置，其原理是利用吸气叶轮将箱体内潮湿的空气吸进冷却管中，使得水蒸气在冷却管中液化，从而达到降低箱体内湿度的目的。利于该装置与盐雾加湿装置可以做湿度交变应力试验。

参阅图7。该综合平台的电加热装置，其原理是利用发热电阻来产生热量，通过调温电阻来控制温度的变化，该装置具有原理简单，实用性强的特点。利用该加热装置对箱体内的盐溶液进行加热，来升高箱体内的温度，而且温度会控制在沸点以下，可以有效的避免温度过高对仪器产生破坏。

参阅图8、图10。该综合平台的盐雾加湿装置，其原理利用一个曲柄滑块机构推动活塞做往复运动，当曲柄滑块机构带动活塞对箱体进行充气时，空腔内的气体受到压缩，压强增大，弹簧挡板2紧闭，弹簧挡板1打开，气体被压入到箱体内。当曲柄滑块机构带动活塞进行吸气时，空腔内的压强变小，弹簧挡板2 打开，弹簧挡板1紧闭。利用曲柄滑块机构的急回特性可以对箱体进行快速充气，产生大量气泡来增加箱体内盐雾的浓度。

参阅图9。该综合平台的试验架，其上由三根相互成120°角的铜制金属棒，且每根金属棒上有两到三个金属夹，金属夹与金属棒之间通过球面副联接。根据试验需要可以把待测电子元器件摆成各种角度。

Claims (6)

1.一种用于海洋电子装备的加速实验综合平台，其特征在于包括箱盖、箱体、减震底座、试验架、塑料网、电加热装置、盐雾加湿装置、振动装置、去湿装置、温度计、湿度计、压力计、计时器；所述箱体的箱体口向外翻边，箱盖的箱盖口向内翻边；所述试验架与振动装置通过固定式联轴器联接，且联轴器与箱体之间填充弹性密封材料；所述温度计、湿度计、压力计、计时器固定在箱体内侧，且与试验架保持在同一高度；所述去湿装置与箱体联接，且上联接口高度低于试验架，下联接口高度低于塑料网的位置；所述塑料网所处的高度高于液面低于试验架；塑料网上设有细小孔用于阻挡液滴飞溅到试验架上，所述电加热装置置于液面高度以下；所述盐雾加湿装置安装在箱体底端；所述箱体放置在减震底座上；

所述减震底座外部形状为正方形，内凹与箱体相配部分为圆形，凹陷部分有四个弹性支柱与箱体底部相连，底座外表面涂有绝缘材料；

所述振动装置包括飞碟形状的塑料块，塑料块下面粘有一个环形衔铁，整个塑料块通过两根弹簧与底板联接，底板上面固定有环形电磁铁，底板与箱体固定，电磁铁外接交流电源及二极管，分压电阻，开关组成回路；

所述箱盖为圆形且上面有把手，箱盖一侧竖直方向开有椭圆形的通孔，且通孔下边缘形状逐渐变成直径较小的圆形孔，之后圆形孔随高度降低口径逐渐增大，椭圆形通孔内放置压力块；压力块内开有通孔，压力块的进气孔在底面，出气孔在侧面；椭圆形通孔顶部密封，出气口在侧面；

所述的盐雾加湿装置为曝气式盐雾加湿装置，包括偏置曲柄滑块机构、活塞、多个喷嘴和电动机，活塞与偏置曲柄滑块机构相连，电动机驱动偏置曲柄滑块机构，活塞设置在活塞腔内，活塞腔与喷嘴相连，相连处设有出气弹簧挡板，活塞腔上还设有进气口和进气弹簧挡板；喷嘴位于箱体内，且喷嘴高度位于液面以下。

2.如权利要求1所述的用于海洋电子装备的加速实验综合平台，其特征在于，所述箱体为圆柱形，内外分为三部分，内部第一部分为双层耐压玻璃，双层耐压玻璃之间为环形冷却管；中间第二部分为保温板；最外部第三部分为铝合金材料，且外部涂有绝缘材料。

3.如权利要求1所述的用于海洋电子装备的加速实验综合平台，其特征在于，所述试验架为三根相互成120°角的铜制金属棒，且每根金属棒上有两到三个金属夹，金属夹与金属棒之间通过球面副联接。

4.如权利要求1所述的用于海洋电子装备的加速实验综合平台，其特征在于，所述去湿装置包括吸气叶轮，电机以及环形冷却管，电机与吸气叶轮相连，吸气叶轮将气体吸入腔室；环形冷却管入口与腔室连通；环形冷却管出口通向液面，且略高于液面。

5.如权利要求1所述的用于海洋电子装备的加速实验综合平台，其特征在于，所述电加热装置由加热电阻及滑动变阻器组成。

6.一种利用权利要求1所述综合平台测试电子元器件的试验方法，其特征在于包括如下步骤：

1）对箱体内壁进行清洗，确保箱体内清洁卫生；

2）检验加速试验综合平台的气密性，将箱盖盖紧后，启动盐雾加湿装置，对箱体内进行充气，观察箱盖上的压力块是否上升，如果压力块上升说明综合平台的气密性较好，反之，说明综合平台密封效果不好，需要检查；

3）用试验架上的试验夹将待测电子元器件夹好，并按照试验要求摆好试验夹的角度；

4）根据盐雾试验的要求，将相应的盐溶液注入到箱体内，液面高度不可超过去湿装置的下端管口；

5）加完盐溶液之后，盖紧箱盖，启动电加热装置，注意观察温度计的示数；

6）启动盐雾加湿装置，根据不同的试验要求，通过鼓泡的次数和周期来增加箱体内盐雾的浓度，观察压力计和湿度计的示数，根据压力计的示数，及时调整箱盖上的压强控制装置；

7）启动振动装置，根据振动试验环境要求来调整振动加速度、振动频率、振动总时间；

8）观察温度计、湿度计、压力计待达到规定要求后，开始计时；

9）试验结束后，关闭振动试验装置以及盐雾加湿装置，待箱体内气压稳定后，关闭电加热装置，待箱体内温度降低到室温，打开箱盖取出电子元器件；

10）试验结束后，对箱体进行清洗。

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