CN113406421A - 一种耐久老化加载测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种耐久老化加载测试系统及方法，所述系统包括加载测试柜和高温试验箱，其中：待测产品放置于所述高温试验箱中，以通过所述高温试验箱控制所述待测产品的环境温度；所述加载测试柜上的负载端口输出的负载值可被调节；所述待测产品与所述加载测试柜上的所述负载端口电性相连，以通过所述负载端口输出的负载值对所述待测产品进行带载控制。本发明提供的技术方案，能够提高耐久老化测试的效率，进而极大地缩短测试周期。

Description

一种耐久老化加载测试系统及方法

技术领域

本发明涉及自动化控制技术领域，具体涉及一种耐久老化加载测试系统及方法。

背景技术

耐久老化测试是产品投入使用前必经的过程，传统的耐久老化测试方法周期较长，无法满足当前产业快速发展的需求。鉴于此，迫切需要一种既能缩短耐久老化测试时间，又能在相对较短的测试周期内达到同样老化效果的方法。

目前，常用的一种耐久老化测试方法是动态改变脉冲宽度调制(PWM，Pulse WidthModulation)信号的占空比，从而对待测产品的负载进行调整。然而，现有的这种改变PWM信号占空比的方式，手段比较单一，并不能特别好地缩短耐久老化测试的周期。

发明内容

本发明提供一种耐久老化加载测试系统及方法，能够提高耐久老化测试的效率，进而极大地缩短测试周期。

为了解决上述问题，本发明一方面提供了一种耐久老化加载测试系统，所述系统包括加载测试柜和高温试验箱，其中：待测产品放置于所述高温试验箱中，以通过所述高温试验箱控制所述待测产品的环境温度；所述加载测试柜上的负载端口输出的负载值可被调节；所述待测产品与所述加载测试柜上的所述负载端口电性相连，以通过所述负载端口输出的负载值对所述待测产品进行带载控制。

在一个实施方式中，所述加载测试柜与控制主机电性相连，以通过所述控制主机调节所述加载测试柜上的负载端口输出的负载值。

在一个实施方式中，所述加载测试柜中包括主控制器、主机接口和调试串口；其中，所述主控制器通过所述主机接口与控制主机电性连接，所述主控制器通过所述调试串口与所述待测产品电性连接。

在一个实施方式中，所述控制主机通过所述主控制器，根据预先配置的负载信息，对所述加载测试柜上的各组负载端口进行负载值设置，并且在所述待测产品与所述调试串口相连时，所述控制主机通过所述主控制器与所述待测产品保持实时通信。

在一个实施方式中，所述负载端口包括数字输出端口和脉冲宽度调制端口；相应地，所述负载值包括所述数字输出端口传递的数字输出值和所述脉冲宽度调制端口传递的占空比数值可调的脉冲宽度调制信号。

为了解决上述问题，本发明另一方面还提供一种耐久老化加载测试方法，所述方法包括：读取针对待测产品预先配置的负载信息，并基于所述负载信息调节加载测试柜上各组负载端口输出的负载值；利用所述负载值对所述待测产品进行带载控制，并在高温试验箱中设置所述待测产品的环境温度，以使得所述待测产品在所述环境温度中按照所述负载值进行加载测试。

在一个实施方式中，所述方法还包括：确定所述待测产品在空载状态的第一加速因子和带载状态的第二加速因子；根据目标测试时长、所述待测产品的数量和所述第一加速因子，确定所述待测产品在空载状态下的第一实际测试时长；根据所述目标测试时长、所述待测产品的数量和所述第二加速因子，确定所述待测产品在带载状态下的第二实际测试时长。

在一个实施方式中，所述第一加速因子和所述第二加速因子均按照以下公式进行计算：

其中，A_f表示所述第一加速因子或所述第二加速因子，E_a表示激活能常数，K表示玻尔兹曼常数，T_u表示所述环境温度，T_t表示空载状态下所述待测产品的测试温度或者带载状态下所述待测产品的测试温度。

在一个实施方式中，所述第一实际测试时长和所述第二测试时长按照以下公式计算：

其中，T_实表示所述第一实际测试时长或者所述第二实际测试时长，T_目标表示所述目标测试时长，A_f表示所述第一加速因子或者所述第二加速因子，N表示所述待测产品的数量。

本发明具有以下优点：

本申请上述实施方式提供的技术方案，可以同时采用加载测试柜和高温试验箱对待测产品进行耐久老化测试，从而提高待测产品的老化速度，进而减少耐久老化测试的周期。具体地，待测产品可以放置于高温试验箱中，并且待测产品可以与加载测试柜上的负载端口电性连接。加载测试柜可以与控制主机相连，通过控制主机能够对负载端口输出的负载值进行调节，从而将待测产品置于不同的负载状态下进行测试。

在测试过程中，加载测试柜的背部采用通道吹风吸风的散热结构，可以将待测产品所处的环境温度维持在合适的范围内。待测产品通过调试串口可以与加载测试柜中的主控制器电性连接，同时，控制主机可以通过主机接口与主控制器电性连接，这样，控制主机与待测产品就可以实时通信，控制主机可以单独对待测产品的状态进行实时调节和监控。此外，控制主机还能够根据预先配置的负载信息，对加载测试柜上的各组负载端口进行负载值设置，从而实现对各个待测产品进行全局控制。

后续，通过对待测产品的空载状态和带载状态分别计算加速因子，从而能够确定出空载状态和带载状态各自的实际测试时长。通过对比实际测试时长，便能够确定出耐久老化测试缩短的时长。

可见，通过本申请提供的技术方案，可以对待测产品进行单路控制或者全局控制，并且可以同时提供加载测试和高温测试，从而提高了老化效果。后续还能够通过计算实际测试时长来检测具体缩短的时长，不仅达到了耐久老化测试的目的，还能够对耐久老化测试的结果进行评估。

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示出了本申请一个实施方式中耐久老化加载测试系统的结构示意图；

图2示出了本申请一个实施方式中加载测试柜的结构示意图；

图3示出了本申请一个实施方式中耐久老化加载测试方法的流程图。

附图标记说明：1-加载测试柜，2-高温试验箱，3-控制主机，11-主控制器，12-主机接口，13-调试串口，14-电源分配单元，15-直流电源模块，16-散热循环系统，17-功率消耗单元，18-电磁阀输出单元，19-直流电源正极，20-直流电源负极。

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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本申请一个实施方式提供一种耐久老化加载测试系统，请参阅图1，该系统可以包括加载测试柜1和高温试验箱2。如图1所示，待测产品(未示出)可以放置于高温试验箱2中，通过调节高温试验箱内的温度，从而可以控制待测产品的环境温度。待测产品可以通过测试线束连接至加载测试柜1上，这样，加载测试柜1可以对待测产品的负载参数进行调节。

具体地，负载参数的调节过程可以通过控制主机3与加载测试柜1的协同运作来实现。在实际应用中，控制主机3可以是具备数据处理功能的设备，例如，控制主机3可以是笔记本电脑、台式电脑、工作站等。控制主机3通过与加载测试柜1电性连接，从而可以调节加载测试柜上各组负载端口输出的负载值。负载端口输出的负载值便可以对待测产品进行带载控制。

在一个具体应用示例中，请参阅图2，加载测试柜1中可以包括主控制器11、主机接口12和调试串口13。其中，控制主机3可以通过主机接口12与主控制器11电性相连，该主机接口12例如可以是USB接口。当然，随着技术的发展和应用场景的不同，该主机接口12也可以是VGA接口、HDMI接口等，本申请对此并不做限定，只要控制主机3能够通过主机接口12余主控制器11建立电性连接即可。

在该应用示例中，主控制器11可以通过调试串口13与待测产品电性连接。该调试串口13例如可以是CAN(控制器局域网络，Controller Area Network)总线接口。这样，主控制器11作为桥梁，可以将控制主机3和待测产品之间建立通信连接，从而使得控制主机3与对待测产品之间进行实时通信。例如，控制主机3可以对待测产品的运行状态进行监控，并且可以灵活地调整待测产品的负载参数。

在实际应用中，加载测试柜1中可以预留两路CAN总线接口，这两路CAN总线接口可以是高速CAN总线接口和低速CAN总线接口，其中，高速CAN总线接口可以用于正常的数据通信，低速CAN总线接口可以在CAN总线连接失败时保证CAN总线的通信能够继续进行。通过预留的两路CAN总线接口，能够保证加载测试柜1与待测产品之间进行稳定的通信过程。

在一个具体应用示例中，控制主机3通过内部安装的软件，可以对待测产品的运行状态进行控制，还能够调节待测产品的运行参数，并且可以对待测产品的测试数据进行采集。在耐久老化测试开始之前，可以在控制主机3内配置负载信息，该负载信息中可以包括各个待测产品各自的负载参数。根据该负载信息，控制主机3在与加载测试柜1建立通信连接后，可以对加载测试柜1上的各组负载端口进行负载值设置。这样，当负载端口与对应的待测产品通过测试线束相连时，负载端口输出的负载值便可以传输至待测产品处，从而对待测产品进行带载控制。

请参阅图2，加载测试柜1上的每组负载端口可以包括数字输出(Digital Output，DO)端口和脉冲宽度调制(PWM)端口。负载端口向待测产品输出的负载值可以包括DO端口传递的数字输出值和PWM端口传递的占空比数值可调的脉冲宽度调制信号。这样，通过预先配置的负载信息，控制主机3可以对多个待测产品的负载状态进行全局设置。在加载测试柜1上可以包含多组负载端口，每组负载端口都可以与各自对应的待测产品相连，以使得加载测试柜1能够同时对多个待测产品进行批量加载测试。例如，在一个具体的应用示例中，加载测试柜1上可以配置40路PWM端口和40路DO端口，这样可以同时对大量的待测产品进行耐久老化测试，进一步的提高了耐久老化测试的效率。

需要说明的是，上述的负载值只是在具体的应用场景下的一种实现方式，本领域技术人员应当理解，设置的负载值可以是多种多样的。例如，除了改变PWM信号的占空比值，还可以通过改变晶闸管导通角的方式对负载值进行调节。因此，本申请对于负载值的具体实现方式并不做限定。

在实际应用中，负载端口可以实现对待测产品的全局设置，调试串口13则可以实现对单个的待测产品进行实时控制。这样，通过单路控制和全局控制的双重控制方式，可以使得耐久老化测试的过程更加灵活。

加载测试柜1在设置待测产品的负载值时，随着设置的负载值的提高，加载测试柜的散热也会随之增加。为了提高加载测试柜1的散热效率，在一个具体的应用示例中，加载测试柜的背部可以采用通道吹风吸风的散热结构，从而保证在耐久老化测试过程中，加载测试柜1的温度可以保持在35℃以下。

在图2所示的加载测试柜1的内部结构中，除了包括上述的各个组件，还可以包括常规的一些组件。例如，可以包括电源分配单元14、直流电源模块15、散热循环系统16、功率消耗单元17、电磁阀输出单元18、直流电源正极19、直流电源负极20。其中，电源分配单元14可以接入220V或者360V的交流电，直流电源模块15则可以将交流电转换为0-36V的直流电源，通过直流电源正极19和直流电源负极20可以向待测产品供电。散热循环系统16则可以完成加载测试柜1内部的散热。功率消耗单元17在实际应用中可以是电阻，电磁阀输出单元18可以控制DO端口的开关量。

在一个实施方式中，还可以提供一种应用于上述系统中的耐久老化加载测试方法。请参阅图3，该方法可以包括以下多个步骤。

S1：读取针对待测产品预先配置的负载信息，并基于所述负载信息调节加载测试柜上各组负载端口输出的负载值。

S2：利用所述负载值对所述待测产品进行带载控制，并在高温试验箱中设置所述待测产品的环境温度，以使得所述待测产品在所述环境温度中按照所述负载值进行加载测试。

上述各个步骤的具体实现方式，可以参见前述实施方式中的描述，这里便不再赘述。

在提供上述的耐久老化加载测试系统后，本申请一个实施方式还可以对测试效果进行评估。具体地，可以确定所述待测产品在空载状态的第一加速因子和带载状态的第二加速因子。然后，可以根据目标测试时长、所述待测产品的数量和所述第一加速因子，确定所述待测产品在空载状态下的第一实际测试时长，以及根据所述目标测试时长、所述待测产品的数量和所述第二加速因子，确定所述待测产品在带载状态下的第二实际测试时长。

具体地，所述第一加速因子和所述第二加速因子均可以按照以下公式进行计算：

其中，A_f表示所述第一加速因子或所述第二加速因子，E_a表示激活能常数，取值可以为0.67eV，K表示玻尔兹曼常数，取值可以为0.00008617eV/K，T_u表示所述环境温度，T_t表示空载状态下所述待测产品的测试温度或者带载状态下所述待测产品的测试温度，上述的环境温度和测试温度都可以是开尔文温度。

其中，所述第一实际测试时长和所述第二测试时长可以按照以下公式计算：

其中，T_实表示所述第一实际测试时长或者所述第二实际测试时长，T_目标表示所述目标测试时长，A_f表示所述第一加速因子或者所述第二加速因子，N表示所述待测产品的数量。

在一个具体应用示例中，以50000小时作为目标测试时长，针对同一款产品，可以对2个待测产品进行测试，环境温度可以是273+30K。在空载状态下，测试温度可以是273+65K；在带载状态下，测试温度可以是273+85K。通过上述的计算，空载状态下的实际测试时长需要73天，而带载状态下的实际测试时长只需20.21天，可见，测试时长被大幅缩短。

本申请上述实施方式提供的技术方案，可以同时采用加载测试柜和高温试验箱对待测产品进行耐久老化测试，从而提高待测产品的老化速度，进而减少耐久老化测试的周期。具体地，待测产品可以放置于高温试验箱中，并且待测产品可以与加载测试柜上的负载端口电性连接。加载测试柜可以与控制主机相连，通过控制主机能够对负载端口输出的负载值进行调节，从而将待测产品置于不同的负载状态下进行测试。

在测试过程中，加载测试柜的背部采用通道吹风吸风的散热结构，可以将待测产品所处的环境温度维持在合适的范围内。待测产品通过调试串口可以与加载测试柜中的主控制器电性连接，同时，控制主机可以通过主机接口与主控制器电性连接，这样，控制主机与待测产品就可以实时通信，控制主机可以单独对待测产品的状态进行实时调节和监控。此外，控制主机还能够根据预先配置的负载信息，对加载测试柜上的各组负载端口进行负载值设置，从而实现对各个待测产品进行全局控制。

后续，通过对待测产品的空载状态和带载状态分别计算加速因子，从而能够确定出空载状态和带载状态各自的实际测试时长。通过对比实际测试时长，便能够确定出耐久老化测试缩短的时长。

可见，通过本申请提供的技术方案，可以对待测产品进行单路控制或者全局控制，并且可以同时提供加载测试和高温测试，从而提高了老化效果。后续还能够通过计算实际测试时长来检测具体缩短的时长，不仅达到了耐久老化测试的目的，还能够对耐久老化测试的结果进行评估。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (11)

1.一种耐久老化加载测试系统，其特征在于，所述系统包括加载测试柜和高温试验箱，其中：

待测产品放置于所述高温试验箱中，以通过所述高温试验箱控制所述待测产品的环境温度；

所述加载测试柜上的负载端口输出的负载值可被调节；

所述待测产品与所述加载测试柜上的所述负载端口电性相连，以通过所述负载端口输出的负载值对所述待测产品进行带载控制。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述加载测试柜与控制主机电性相连，以通过所述控制主机调节所述加载测试柜上的负载端口输出的负载值。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述加载测试柜中包括主控制器、主机接口和调试串口；其中，所述主控制器通过所述主机接口与控制主机电性连接，所述主控制器通过所述调试串口与所述待测产品电性连接。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述控制主机通过所述主控制器，根据预先配置的负载信息，对所述加载测试柜上的各组负载端口进行负载值设置，并且在所述待测产品与所述调试串口相连时，所述控制主机通过所述主控制器与所述待测产品保持实时通信。

5.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述负载端口包括数字输出端口和脉冲宽度调制端口；相应地，所述负载值包括所述数字输出端口传递的数字输出值和所述脉冲宽度调制端口传递的占空比数值可调的脉冲宽度调制信号。

6.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述加载测试柜上包含多组所述负载端口，每组所述负载端口与各自对应的待测产品相连，以使得所述加载测试柜同时对多个待测产品进行批量加载测试。

7.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述加载测试柜的背部采用通道吹风吸风的散热结构。

8.一种应用于权利要求1至7中任一所述系统中的耐久老化加载测试方法，其特征在于，所述方法包括：

读取针对待测产品预先配置的负载信息，并基于所述负载信息调节加载测试柜上各组负载端口输出的负载值；

利用所述负载值对所述待测产品进行带载控制，并在高温试验箱中设置所述待测产品的环境温度，以使得所述待测产品在所述环境温度中按照所述负载值进行加载测试。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

确定所述待测产品在空载状态的第一加速因子和带载状态的第二加速因子；

根据目标测试时长、所述待测产品的数量和所述第一加速因子，确定所述待测产品在空载状态下的第一实际测试时长；

根据所述目标测试时长、所述待测产品的数量和所述第二加速因子，确定所述待测产品在带载状态下的第二实际测试时长。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一加速因子和所述第二加速因子均按照以下公式进行计算：

其中，A_f表示所述第一加速因子或所述第二加速因子，E_a表示激活能常数，K表示玻尔兹曼常数，T_u表示所述环境温度，T_t表示空载状态下所述待测产品的测试温度或者带载状态下所述待测产品的测试温度。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述第一实际测试时长和所述第二测试时长按照以下公式计算：

其中，T_实表示所述第一实际测试时长或者所述第二实际测试时长，T_目标表示所述目标测试时长，A_f表示所述第一加速因子或者所述第二加速因子，N表示所述待测产品的数量。

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