CN117628799A - 一种抗凝露方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗凝露方法，涉及试验方法技术领域，包括以下步骤：结合试件的外面积Sj和试验箱的体积数据Vs以及试验箱内的最低凝露湿度值Bmin计算试件表面的凝露时效td，在凝露时效td内设定温度采集周期tn，进而计算试验箱内的湿度阈值ηB，基于ηB判断试验箱内的湿度状态生成超阈值信号，接收超阀值信号并获取超阈值信号对应的湿度阈值ηB，获取风阀的实时流速数据Qt，根据风阀调整量调节风阀的实时流速；本发明使得试验箱内的湿度既能够满足试验要求，又不会产生凝露，杜绝因结霜、凝露引发的短路、失锁等质量问题，可适用于各种产品的温度循环试验中，既保证了筛选效率又能确保试验的安全性、可靠性和一致性。

Description

一种抗凝露方法及装置

技术领域

本发明涉及试验方法技术领域，尤其涉及一种抗凝露方法及装置。

背景技术

为了电子产品的质量与可靠性，电子产品在交付用户或推向市场前必须进行各类测试试验考核，确保其使用中功能和性能满足用户要求。通常采用的试验类别可分为应力筛选、环境模拟试验和可靠性试验。

应力筛选试验是为了剔除因材料、工艺和制造缺陷而引发的早期失效，保证按要求交付给用户合格产品的试验。一般采用随机振动加温度循环组合试验的方法；在进行温度循环试验时，将产品置于快速温度变化试验箱中，设定温度循环试验的高低温范围、温度变化速率、循环周期、高低温驻留时间等参数开展试验，但是在温度循环试验中，当试验箱中环境温度升高时，由于热惯性，产品表面的温度低于环境温度，当湿热的环境空气遇到低于露点的产品表面时，空气中的水汽就会凝结在表面形成露滴。通常单纯的凝露水不足以导致产品故障，但是凝露水会与其他因素融合产生物理/化学作用，从而影响产品的安全质量；

由于影响产品表面结霜凝露的因素很多，包括：温变速率、产品单位体积的质量、面积、产品的形状与表面处理情况、箱内空气中的水分含量、温箱密封程度、干风吹扫的速度、进气口的气压与流速等等，并且有些参数之间又是相互矛盾、相互制约、很难寻找一个平衡点保证在实验过程中不出现凝露现象，通过人工不断调整实验条件也难以实现抗凝露的效果，因此需要一种基于试验箱条件进行实时调节的方法，来实现温度循环试验抗结霜凝露。

针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。

发明内容

本发明的目的在于：通过露点仪设备监测试验箱腔体内空气露点温度Td，同时获取当前试验箱运行状态下的温度Ts，基于空气露点温度Td和试验箱的运行稳定Ts计算试验箱内的湿度阈值ηB，基于ηB判断试验箱内的湿度状态生成超阈值信号，接收超阀值信号后计算风阀调整量并输出，根据风阀调整量调节风阀的实时流速，使得试验箱内的湿度既能够满足试验要求，又不会产生凝露，杜绝因结霜、凝露引发的短路、失锁等质量问题，可适用于各种产品的温度循环试验中，既保证了筛选效率又能确保试验的安全性、可靠性和一致性。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种抗凝露方法，包括以下步骤：

步骤一、基于试验箱内环境下，结合试件的外面积Sj和试验箱的体积数据Vs以及试验箱内的最低凝露湿度值Bmin计算试件表面的凝露时效td；

步骤二、获取试件表面的凝露时效，在凝露时效td内设定温度采集周期tn；

步骤三、以试件进入试验箱的时刻为t0，每隔周期tn，通过露点仪设备监测试验箱腔体内空气露点温度Td，同时获取当前试验箱运行状态下的温度Ts；

步骤四、基于空气露点温度Td和试验箱的运行稳定Ts计算试验箱内的湿度阈值ηB，计算公式如下：其中e为湿度阈值的相关系数；

基于湿度阈值ηB判断试验箱内的湿度状态：若ηB＞Blim，则生成第一复核信号，通过复核验证后生成超阈值信号；

若ηB≤Blim，则生成第二复核信号，通过复核验证后生成低阈值信号；

步骤五、接收超阀值信号并获取超阈值信号对应的湿度阈值ηB，获取风阀的实时流速数据Qt，计算风阀调整量并输出，根据风阀调整量调节风阀的实时流速。

进一步的，结合试件的外面积Sj计算试件表面的凝露时效具体方法如下：

S1、获取试验箱的体积数据Vs和试验箱内的最低凝露湿度值Bmin，其中试验箱内的最低凝露湿度值表示在设定试验条件下试验箱内的最稳定湿度数值；

S2、根据体积数据Vs和湿度值Bmin判断试验箱的凝露系数θ，其中α为试验箱体积数据的相关系数，β为试验箱最低凝露值的相关系数；

S3、获取试件的吸热性Axr，根据以下公式结合凝露系数θ计算试件表面的凝露时效td：

其中Sj为试件的外面积，fj为外面积数值计算的去误差系数，ks为吸热性的相关系数。

基于同一试件的试验条件，试验箱的体积越大，试验箱内的湿度越大，试件的吸热性越差，则试件表面越容易出现凝露，而试件的吸热性取决于原材料的本身，基于本发明中针对电子元件的测试过程，试件的吸热性数据采用占比量最大的原材料的吸热性数据。

进一步的，基于凝露时效td内设定温度采集周期tn的基础原则为td＜tn，将凝露时效分为n个时间区段，每一时间区段为温度采集周期tn，n为大于2的自然数。

凝露产生的必要条件为反应时间，因此凝露时效td表示在其他凝露条件具备的前提下，其反应时间为td，即在td时间段内需要对试验箱进行n次温度测量。

进一步的，进行复核验证的过程如下：

获取第一复核信号后，计算空气露点温度Td和试验箱的运行稳定Ts的差值λt＝Td-Ts，若λt＞0,则生成超阈值信号；

获取第二复核信号后，计算空气露点温度Td和试验箱的运行稳定Ts的差值λt＝Td-Ts，若λt≤0,则生成低阈值信号γ。

进一步的，计算风阀调整量并输出的具体过程如下：

Sa、以t0为原点，以tn为横坐标单位，以风阀的流速数据Qt为纵向单位建立湿度坐标系；

Sb、随着试验的时间推进，在湿度坐标系上标定湿度阈值ηB，以最低凝露湿度值Bmin为判断线，获取多个最低凝露湿度值Bmin以下的湿度阈值ηB坐标图像；

Sc、将坐标图像列为训练样本，分别对多个训练样本进行特征提取，获得训练图像中的湿度阈值与流速数据的相关关系，将所述的训练样本和相关关系输入卷积神经网络进行训练，针对相关关系提取对应的相关系数，并根据相关系数得到回归方程，进而根据回归方程进行分类训练，得到训练完成的干燥效率模型；

Sd、接收超阀值信号的时刻为(t0+rtn)，其中2＜r≤n，获取(t0+rtn)时的湿度阈值ηB，将其代入干燥效率模型中，得到风阀流速数据Qw，计算风阀调整量ΔQ：ΔQ＝Qw-Qt；

若ΔQ＞0，则生成开阀信号，控制风阀的开度增大，使得风阀实时流速达到Qw；

若ΔQ＜0，则生成合阀信号，控制风阀的开度减小，使得风阀实时流速达到Qw。

本发明还提供一种抗凝露装置，包括试验箱、露点仪和控制装置，所述露点仪设置在试验箱腔体的内壁处，所述试验箱的内部连接有送风管道，所述送风管道上安装有风阀；

所述控制装置包括试件参数分析模块、调节周期输出模块、温度数据获取模块、湿度阈值判断模块和风阀参数输出模块，其中：

试件参数分析模块获取进入试验箱的试件结构尺寸参数，进而计算试件的外面积Sj，基于试验箱内环境下，结合试件的外面积Sj计算试件表面的凝露时效td；

调节周期输出模块获取试件表面的凝露时效，在凝露时效td内设定温度采集周期tn；

温度数据获取模块以试件进入试验箱的时刻为t0，每隔周期tn，通过露点仪设备监测试验箱腔体内空气露点温度Td，同时获取当前试验箱运行状态下的温度Ts；

湿度阈值判断模块基于空气露点温度Td和试验箱的运行稳定Ts计算试验箱内的湿度阈值ηB，计算公式如下：其中e为湿度阈值的相关系数，

基于湿度阈值ηB判断试验箱内的湿度状态：若ηB＞Blim，则生成第一复核信号，通过复核验证后生成超阈值信号，表示此时试验箱的运行温度Ts低于当前露点温度Td，若保持试验箱内的湿度环境不变，在nT时间后试件表面会产生凝露；

若ηB≤Blim，则生成第二复核信号，通过复核验证后生成低阈值信号，表示此时试验箱的运行温度Ts高于当前露点温度Td，若保持试验箱内的湿度环境不变，试件表面不会产生凝露；

风阀参数输出模块接收超阀值信号并获取超阈值信号对应的湿度阈值ηB，获取风阀的实时流速数据Qt，计算风阀调整量并输出，根据风阀调整量调节风阀的实时流速。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

该抗凝露方法及装置，通过露点仪设备监测试验箱腔体内空气露点温度Td，同时获取当前试验箱运行状态下的温度Ts，基于空气露点温度Td和试验箱的运行稳定Ts计算试验箱内的湿度阈值ηB，基于ηB判断试验箱内的湿度状态生成超阈值信号，接收超阀值信号后计算风阀调整量并输出，根据风阀调整量调节风阀的实时流速，使得试验箱内的湿度既能够满足试验要求，又不会产生凝露，杜绝因结霜、凝露引发的短路、失锁等质量问题，可适用于各种产品的温度循环试验中，既保证了筛选效率又能确保试验的安全性、可靠性和一致性。

附图说明

图1示出了本发明的抗凝露方法流程示意图；

图2示出了本发明的计算风阀调整量的方法流程示意图；

图3示出了本发明的装置结构示意图；

图4示出了本发明的装置模块连接示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

如图1-2所示，一种抗凝露方法，包括以下步骤：

步骤一、基于试验箱内环境下，结合试件的外面积Sj和试验箱的体积数据Vs以及试验箱内的最低凝露湿度值Bmin计算试件表面的凝露时效td；

获取试件的外面积Sj的具体过程如下：

SⅠ、采用三维激光扫描仪对试件进行扫描，获取试件的外表面结构参数，将外表面结构参数输入3Dmax构建试件数字模型；

SⅡ、基于固定垂直分度对试件数字模型进行分割，得到N个平面区域和M个曲面区域，其中N和M为自然数；

SⅢ、分别对N个平面区域按照平面面积计算公式计算其表面积，得到N个平面面积数据Sn，再分别对N个曲面区域按照曲面面积计算公式计算其表面积，得到M个曲面面积数据Sm；

SⅣ、得到试件的外面积

获取试验箱的体积数据Vs过程如下：基于试验箱的内容量的长宽高数据，计算Vs＝L1*L2*L3，其中L1为试验箱内容量的高度数据，L2为试验箱内容量的高度数据，L3为试验箱内容量的高度数据。

结合试件的外面积Sj计算试件表面的凝露时效具体方法如下：

S1、获取试验箱的体积数据Vs和试验箱内的最低凝露湿度值Bmin，其中试验箱内的最低凝露湿度值表示在设定试验条件下试验箱内的最稳定湿度数值；

S2、根据体积数据Vs和湿度值Bmin判断试验箱的凝露系数θ，其中α为试验箱体积数据的相关系数，β为试验箱最低凝露值的相关系数；

S3、获取试件的吸热性Axr，根据以下公式结合凝露系数θ计算试件表面的凝露时效td：

其中Sj为试件的外面积，fj为外面积数值计算的去误差系数，ks为吸热性的相关系数。

基于同一试件的试验条件，试验箱的体积越大，试验箱内的湿度越大，试件的吸热性越差，则试件表面越容易出现凝露，而试件的吸热性取决于原材料的本身，基于本发明中针对电子元件的测试过程，试件的吸热性数据采用占比量最大的原材料的吸热性数据。

步骤二、获取试件表面的凝露时效，在凝露时效td内设定温度采集周期tn；

基于凝露时效td内设定温度采集周期tn的基础原则为td＜tn，将凝露时效分为n个时间区段，每一时间区段为温度采集周期tn，n为大于2的自然数。

凝露产生的必要条件为反应时间，因此凝露时效td表示在其他凝露条件具备的前提下，其反应时间为td，即在td时间段内需要对试验箱进行n次温度测量。

步骤三、以试件进入试验箱的时刻为t0，每隔周期tn，通过露点仪设备监测试验箱腔体内空气露点温度Td，同时获取当前试验箱运行状态下的温度Ts；

步骤四、基于空气露点温度Td和试验箱的运行稳定Ts计算试验箱内的湿度阈值ηB，计算公式如下：其中e为湿度阈值的相关系数；

基于ηB判断试验箱内的湿度状态：若ηB＞Blim，则生成第一复核信号，通过复核验证后生成超阈值信号；

若ηB≤Blim，则生成第二复核信号，通过复核验证后生成低阈值信号；

进行复核验证的过程如下：

获取第一复核信号后，计算空气露点温度Td和试验箱的运行稳定Ts的差值λt＝Td-Ts，若λt＞0,则生成超阈值信号；

获取第二复核信号后，计算空气露点温度Td和试验箱的运行稳定Ts的差值λt＝Td-Ts，若λt≤0,则生成低阈值信号γ。

步骤五、接收超阀值信号并获取超阈值信号对应的湿度阈值ηB，获取风阀的实时流速数据Qt，计算风阀调整量并输出，根据风阀调整量调节风阀的实时流速。

计算风阀调整量并输出的具体过程如下：

Sa、以t0为原点，以tn为横坐标单位，以风阀的流速数据Qt为纵向单位建立湿度坐标系；

Sb、随着试验的时间推进，在湿度坐标系上标定湿度阈值ηB，以最低凝露湿度值Bmin为判断线，获取多个最低凝露湿度值Bmin以下的湿度阈值ηB坐标图像；

Sc、将坐标图像列为训练样本，分别对多个训练样本进行特征提取，获得训练图像中的湿度阈值与流速数据的相关关系，将所述的训练样本和相关关系输入卷积神经网络进行训练，针对相关关系提取对应的相关系数，并根据相关系数得到回归方程，进而根据回归方程进行分类训练，得到训练完成的干燥效率模型；

Sd、接收超阀值信号的时刻为(t0+rtn)，其中2＜r≤n，获取(t0+rtn)时的湿度阈值ηB，将其代入干燥效率模型中，得到风阀流速数据Qw，计算风阀调整量ΔQ：ΔQ＝Qw-Qt；

若ΔQ＞0，则生成开阀信号，控制风阀的开度增大，使得风阀实时流速达到Qw；

若ΔQ＜0，则生成合阀信号，控制风阀的开度减小，使得风阀实时流速达到Qw。

该抗凝露方法适用于电子元件测试，测试用具包括试验箱、设置在试验箱内的露点仪和连接在试验箱内部的送风管道，送风管道上安装有风阀，送风管道的末端连接至空压机，送风管道内的气体为干燥后的压缩空气或者氮气；

利用露点仪实时监测试验箱腔体内空气露点温度Td，露点仪将温度信息Td传递给控制程序，控制程序控制电动风阀的开度，以增加进入试验箱的干燥风量，达到降低试验箱内的湿度的效果，使得露点温度Td始终保持在低于试验箱温度Ts的水平，避免凝露的产生。

实施例2：

如图3-4所示，本发明还提供一种抗凝露装置，包括试验箱、露点仪和控制装置，露点仪设置在试验箱腔体的内壁处，试验箱的内部连接有送风管道，送风管道上安装有风阀；

控制装置包括试件参数分析模块、调节周期输出模块、温度数据获取模块、湿度阈值判断模块和风阀参数输出模块，其中：

试件参数分析模块获取进入试验箱的试件结构尺寸参数，进而计算试件的外面积Sj，基于试验箱内环境下，结合试件的外面积Sj计算试件表面的凝露时效td；

调节周期输出模块获取试件表面的凝露时效，在凝露时效td内设定温度采集周期tn；

温度数据获取模块以试件进入试验箱的时刻为t0，每隔周期tn，通过露点仪设备监测试验箱腔体内空气露点温度Td，同时获取当前试验箱运行状态下的温度Ts；

湿度阈值判断模块基于空气露点温度Td和试验箱的运行稳定Ts计算试验箱内的湿度阈值ηB，计算公式如下：其中e为湿度阈值的相关系数，

基于ηB判断试验箱内的湿度状态：若ηB＞Blim，则生成第一复核信号，通过复核验证后生成超阈值信号，表示此时试验箱的运行温度Ts低于当前露点温度Td，若保持试验箱内的湿度环境不变，在nT时间后试件表面会产生凝露；

若ηB≤Blim，则生成第二复核信号，通过复核验证后生成低阈值信号，表示此时试验箱的运行温度Ts高于当前露点温度Td，若保持试验箱内的湿度环境不变，试件表面不会产生凝露；

风阀参数输出模块接收超阀值信号并获取超阈值信号对应的湿度阈值ηB，获取风阀的实时流速数据Qt，计算风阀调整量并输出，根据风阀调整量调节风阀的实时流速。

本发明通过露点仪设备监测试验箱腔体内空气露点温度Td，同时获取当前试验箱运行状态下的温度Ts，基于空气露点温度Td和试验箱的运行稳定Ts计算试验箱内的湿度阈值ηB，基于ηB判断试验箱内的湿度状态生成超阈值信号，接收超阀值信号后计算风阀调整量并输出，根据风阀调整量调节风阀的实时流速，使得试验箱内的湿度既能够满足试验要求，又不会产生凝露，杜绝因结霜、凝露引发的短路、失锁等质量问题，可适用于各种产品的温度循环试验中，既保证了筛选效率又能确保试验的安全性、可靠性和一致性。

区间、阈值的大小的设定是为了便于比较，关于阈值的大小，取决于样本数据的多少及本领域技术人员对每一组样本数据设定基数数量；只要不影响参数与量化后数值的比例关系即可。

上述公式均是去量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式，公式中的预设参数由本领域的技术人员根据实际情况进行设置；

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种抗凝露方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、基于试验箱内环境下，结合试件的外面积Sj和试验箱的体积数据Vs以及试验箱内的最低凝露湿度值Bmin计算试件表面的凝露时效td；

步骤二、获取试件表面的凝露时效，在凝露时效td内设定温度采集周期tn；

步骤三、以试件进入试验箱的时刻为t0，每隔周期tn，通过露点仪设备监测试验箱腔体内空气露点温度Td，同时获取当前试验箱运行状态下的温度Ts；

步骤四、基于空气露点温度Td和试验箱的运行稳定Ts计算试验箱内的湿度阈值ηB，计算公式如下：其中e为湿度阈值的相关系数；

基于湿度阈值ηB判断试验箱内的湿度状态：若ηB＞Blim，则生成第一复核信号，通过复核验证后生成超阈值信号；

若ηB≤Blim，则生成第二复核信号，通过复核验证后生成低阈值信号；

步骤五、接收超阀值信号并获取超阈值信号对应的湿度阈值ηB，获取风阀的实时流速数据Qt，计算风阀调整量并输出，根据风阀调整量调节风阀的实时流速。

2.根据权利要求1所述的抗凝露方法，其特征在于，结合试件的外面积Sj计算试件表面的凝露时效具体方法如下：

S1、获取试验箱的体积数据Vs和试验箱内的最低凝露湿度值Bmin，其中试验箱内的最低凝露湿度值表示在设定试验条件下试验箱内的最稳定湿度数值；

S2、根据体积数据Vs和湿度值Bmin判断试验箱的凝露系数θ，其中α为试验箱体积数据的相关系数，β为试验箱最低凝露值的相关系数；

S3、获取试件的吸热性Axr，根据以下公式结合凝露系数θ计算试件表面的凝露时效td：

其中Sj为试件的外面积，fj为外面积数值计算的去误差系数，ks为吸热性的相关系数。

3.根据权利要求1所述的抗凝露方法，其特征在于，基于凝露时效td内设定温度采集周期tn的基础原则为td＜tn，将凝露时效分为n个时间区段，每一时间区段为温度采集周期tn，n为大于2的自然数。

4.根据权利要求1所述的抗凝露方法，其特征在于，进行复核验证的过程如下：

获取第一复核信号后，计算空气露点温度Td和试验箱的运行稳定Ts的差值λt＝Td-Ts，若λt＞0,则生成超阈值信号；

获取第二复核信号后，计算空气露点温度Td和试验箱的运行稳定Ts的差值λt＝Td-Ts，若λt≤0,则生成低阈值信号γ。

5.根据权利要求1所述的抗凝露方法及装置，其特征在于，计算风阀调整量并输出的具体过程如下：

Sa、以t0为原点，以tn为横坐标单位，以风阀的流速数据Qt为纵向单位建立湿度坐标系；

Sb、随着试验的时间推进，在湿度坐标系上标定湿度阈值ηB，以最低凝露湿度值Bmin为判断线，获取多个最低凝露湿度值Bmin以下的湿度阈值ηB坐标图像；

Sc、将坐标图像列为训练样本，分别对多个训练样本进行特征提取，获得训练图像中的湿度阈值与流速数据的相关关系，将所述的训练样本和相关关系输入卷积神经网络进行训练，针对相关关系提取对应的相关系数，并根据相关系数得到回归方程，进而根据回归方程进行分类训练，得到训练完成的干燥效率模型；

Sd、接收超阀值信号的时刻为(t0+rtn)，其中2＜r≤n，获取(t0+rtn)时的湿度阈值ηB，将其代入干燥效率模型中，得到风阀流速数据Qw，计算风阀调整量ΔQ：ΔQ＝Qw-Qt；

若ΔQ＞0，则生成开阀信号，控制风阀的开度增大，使得风阀实时流速达到Qw；

若ΔQ＜0，则生成合阀信号，控制风阀的开度减小，使得风阀实时流速达到Qw。

6.根据权利要求1-5所述的抗凝露装置，其特征在于，包括试验箱、露点仪和控制装置，所述露点仪设置在试验箱腔体的内壁处，所述试验箱的内部连接有送风管道，所述送风管道上安装有风阀；

所述控制装置包括试件参数分析模块、调节周期输出模块、温度数据获取模块、湿度阈值判断模块和风阀参数输出模块，其中：

试件参数分析模块获取进入试验箱的试件结构尺寸参数，进而计算试件的外面积Sj，基于试验箱内环境下，结合试件的外面积Sj计算试件表面的凝露时效td；

调节周期输出模块获取试件表面的凝露时效，在凝露时效td内设定温度采集周期tn；

温度数据获取模块以试件进入试验箱的时刻为t0，每隔周期tn，通过露点仪设备监测试验箱腔体内空气露点温度Td，同时获取当前试验箱运行状态下的温度Ts；

湿度阈值判断模块基于空气露点温度Td和试验箱的运行稳定Ts计算试验箱内的湿度阈值ηB，计算公式如下：其中e为湿度阈值的相关系数，

基于ηB判断试验箱内的湿度状态：若ηB＞Blim，则生成第一复核信号，通过复核验证后生成超阈值信号，表示此时试验箱的运行温度Ts低于当前露点温度Td，若保持试验箱内的湿度环境不变，在nT时间后试件表面会产生凝露；

若ηB≤Blim，则生成第二复核信号，通过复核验证后生成低阈值信号，表示此时试验箱的运行温度Ts高于当前露点温度Td，若保持试验箱内的湿度环境不变，试件表面不会产生凝露；

风阀参数输出模块接收超阀值信号并获取超阈值信号对应的湿度阈值ηB，获取风阀的实时流速数据Qt，计算风阀调整量并输出，根据风阀调整量调节风阀的实时流速。