NO180798B - Anordning for å utföre termisk spenningsanalyse - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår anordning for å utføre termisk spenningsanalyse som angitt i innledningen til krav 1.

Konstruksjonen av miljøkammer har til nå ikke "blitt underlagt radikale endringer fra år til år på grunn av at det har vært anvendt faste fornuftige eller etablerte formål for slike kamre. I den senere tid har imidlertid betydelige modifikasjoner funnet sted ved disse formålene. Omgivelsesendringer som kretsene og kretsenhetene for eksempel skal bli under-lagte er blitt mye mere komplekse ved anvendelse i for eksempel i det nære verdensrom eller i ytre verdensrom, har satt nye krav til påliteligheten så vel som omgivelseforløpet som kretsene må utestå. Miljøkammeret må danne like omgiv-elsesspenninger på jordens overflate som disse kretsene ville møte ved deres endelige anvendelse. Spesielt er det et økende behov for miljøkammer som kan frembringe hurtigere termiske endringer, for kundekrav til konstruksjon av kammer for spenningsanalyse og for mikroprosessorbaserte programmerbar styring av slike kamre.

Der er dessuten et behov for enkelt vedlikehold og reparasjon av miljøkamrene. Mange elektroniske markedsførere går mot 10056 testing i noen former for temperatur-forløpere av deres PC-kort, enheter og endelige produkter. Mangler ved omgiv-elsesstyrer-testutstyret blir en kritisk fremstillingsblokk-ering. Ute-av-bruk tiden for omgivelsetestutstyret fører således til direkte tap av antall produksjonsenheter.

Nøyaktighetene eller påliteligheten til selve omgivelsetest-ingen må dessuten bli sikret dersom teste-sertifiseringen skal ha noen gyldighet. Med andre ord, dersom en kretsenhet er sertifisert som opererbar ved et temperaturområde selv under bestemte termiske spenninger, må testprosedyren være pålitelig og virkelig før kretsenheten over det bestemte området ved en bestemt hastighet. Tidligere miljøkamre ble styrt slik at kammeromgivelsen ble gått gjennom med et bestemt område av hastigheter, men det kunne ikke bli sertifisert at den testede gjenstanden eller kretsenheten virkelig oppnådde bestemmelsene. En undersøkelse av test-prosedyrene og av bestemte miljøanordninger er beskrevet i en artikkel med tittelen "Environmental Screening/Chambers-Faster Cycling, Smarter Controls Typify New Chamber Designs", i Evaluation Engineering, mai 1985.

En anordning av den innledningsvis nevnte art er beskrevet i US patentpublikasjon nr. 4 575 257.

Det som er nødvendig er en anordning som overvinner ulempene ved tidligere kjente innretninger. Nærmere bestemt er behovet et temperaturstyresystem som kan bli lett og hurtig oppstilt etter kundens krav og hurtig og lett reparert med minimal nedkjølingstid, som kan styres programmessig og som er pålitelig og nøyaktig å kjøre gjennom den testede gjenstanden over bestemte områder og hastigheter.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer således en anordning av den innledningsvis nevnte art hvis karakteristiske trekk fremgår av krav 1. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen fremgår av de øvrige uselvstendige kravene.

Hurtigkoblingsmekanismen innbefatter flere hurtigfrigjørings, låsbare festeinnretninger med to motstående ender. Ene enden av festeinnretningene er koblet med den tredje enheten og motsatte ende av hver festeinnretning er selektiv koblet med den første og andre enheten.

Den tredje enheten innbefatter en separat inntaks- og uttaksrom, inntaks- og uttaksrommene kommuniserer med hverandre. Den første enheten for tilveiebringelse av oppvarming/avkjøling er anbragt i inntaksrommet. Den andre enheten for blåsing av gass er anbragt i utgangsrommet.

Den første enheten for tilveiebringelse av oppvarming/avkjøl-ing innbefatter en oppvarmingsenhet og en kryogen-gass injeksjonsenhet. Oppvarmingsenheten frembringer selektiv varme. Kryogen-gass injeksjonsenheten injiserer selektiv kald gass. Oppvarmingsenheten er anbragt i det separate inntaksrommet. Kryogengass-injeksjonsenheten injiserer i vesentlig all kald gass inn i utgangsrommet.

De separate inntaks- og uttaksrommene er spiralrom med hver et sentralt hulrom. Sentralhulrommene til de separate inntaks- og uttaksrommene er i kommunikasjon med hverandre.

Hvert separat spiral inntaks og spiral utgangsrom har respektive inntaks og uttaksporter. Portene er anordnet og konfigurert i etparallelt forhold. Rommene er symmetrisk anbragt i forhold til hverandre.

De separate spiralinntaks- og spiralutgangsrommene kan hver inneholde en respektiv inntaks- og utgangsport og inntaks- og utgangsportene er anti symmetrisk anbragt i forhold til hverandre over en diagonal. De separate inntaks- og utgangsrommene er anordnet antisymmetrisk i forhold til hverandre.

De separate inntaks- og utgangsrommene er adskilt fra hverandre og anordningen innbefatter videre en isolerende barriere anbragt adskilt mellom inntaks- og uttaksrommene.

Det kan være innbefattet flere første enheter for å tilveiebringe oppvarming og avkjøling, et tilknytningsrom for kommunikasjon mellom inn og ut av gass til og fra flere førsteenheter og en tilslutningsenhet for tilveiebringelse av en forutbestemt kanaltilslutning. Tilslutningsenheten er koblet med skjøterommet. Skjøterommet er koblet med hver av de første enhetene. En hurtigkoblings-mekanisme er anordnet for å koble sammen tilslutningsenheten, skjøterommet og de første enhetene. Hurtigkoblingsmekanismen tillater hurtig til og fra kobling av nevnte første enheter, skjøterommet og tilslutningsenheten uten vesentlig tidsforbruk og anstrengelse .

Hurtigkoblingsmekanismen består av flere hurtigkoblinger.

Tilslutningsenheten er en valgt av flere tilslutningsenheter. Hver tilslutningsenhet er kjennetegnet ved at den skiller mellom inntaks-gasstrømmen og utgangs-gasstrømmen.

Enheten for å tilveiebringe oppvarming/kjøling er blitt styrt som reaksjon på temperaturkravene til delene som testes. Nærmere bestemt blir den første enheten for tilveiebringelse av oppvarming/kjøling styrt ved proporsjonal, integral og derivativ styring som reaksjon på temperaturen til delen som testes.

Oppfinnelsen skal i det påfølgende beskrives nærmere med henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser et frontplanriss av en sammensatt anordning inneholdende termisk spenningsanalyse-anordning ifølge foreliggende oppfinnelse. Fig. 2 viser et sideriss av huset på fig. 1 med sidepanelet åpnet, idet det er vist en termisk modulenhet installert i huset. Fig. 3 viser et perspektivriss i forstørret målestokk av en

termisk modulenhet vist på fig. 2.

Fig. 4 viser et perspektivriss av modulenheten på fig. 3 med viftemotor undermodulen fjernet og anbragt på en side. Fig. 5 viser et perspektivriss av modulen på fig. 4 med en motstående varme undermodul fjernet og anbragt på siden. Fig. 6 viser et perspektivriss av en romenhet i modulen på figurene 3-5 som vist isolert frakoblet fra modulen. Fig. 7 viser et diagrammessig perspektivriss av en andre utførelseform av det sentrale elementet til en modul, hvor det vises et reversert gassrom i det sentrale elementet. Fig. 8 viser et diagrammessig perspektivriss av et par moduler vist på fig. 7, vist i eksplosjonsriss og kombinert ved flere valgmuligheter. Fig. 9 viser en kurve over temperaturen i forhold til tiden,

hvor det er vist forskjellen i ytelsen mellom et miljøkammer ifølge foreliggende oppfinnelse i forhold til tidligere kjente kamre.

Fig.10 viser det lille hullet gjennom solenoidventilen for å

tillate gass å bli konstant luftet gjennom ventilen når systemet er i drift.

Fig. 11 viser delen under test med temperatursensoren direkte montert derpå, idet begge er innenfor omgivelses-kammeret.

Oppfinnelsen og forskjellige utførelseformer skal nå bli beskrevet nærmere med henvisning til ovenfor nevnte figurer.

Ved å utsette halvlederkomponenter for termiske sykluser har det blitt som en omgivelsesprosess ved hjelp av hvilken et gjennomsnitt på 77% av feilene ved produksjonen av hardware kan bli detektert i motsetning til et gjennomsnitt på 2356 detekterbar via vibrasjonstesting. Termisk cyklisering for å detektere produksjonsfeil er definert som termisk spenningsanalyse og skulle bli utført på en slik måte at temperaturen til enheten eller delen som testes kan bli endret ved en maksimums hastighet på 22 grader C. per minutt. Typiske tidligere kjente anordninger utfører ikke disse hurtige endringene med mindre gassen er bragt over delflaten ved en hastighet på 762-914 m per sekund. Tidligere kjente enheter var ofte ute av stand til å kunne utføre termiske spennings-analyser på grunn av at de ikke var i stand til å danne en gasstrøm over delen ved en tilstrekkelig høy spenningshastig-het. Tidligere kjente ovn-kammer-størrelser kan dessuten ikke bli spesielt tilpasset for hver profil eller størrelse på de ubegrensede variasjoner av enheter som skal bli testet eller som vil bli anbragt inne i ovnen eller kammeret.

Det som er beskrevet nedenfor er en variabel temperatur-prosess og et system som nøyaktig og pålitelig underlegger delen som testes for temperaturcyklusen som er programmert i en mikroprosessor. Det kan på en pålitelig måte bli garan-tert at innenfor bestemte feilgrenser at delen som testes vil virkelig bli underlagt de programmerte temperaturene for de valgte tidsperiodene og vil variere mellom temperaturene til de valgte hastighetene.

Et miljøkammer for å tilveiebringe termisk spenningsanalyse innbefatter flere modulkomponenter som kan bli hurtig sammensatt og frakoblet for en enkel vedlikehold og reparasjon. Nærmere bestemt er en oppvarming/avkjølingsenhet koblet ved hjelp av flere hurtigkoblinger med en rom-modul. Rom-modulen er igjen koblet ved hjelp av ytterligere hurtigkoblere med en viftemodul. Rom-modulen består igjen av et varmerom som kommuniserer med et vifterom. Gass blir trukket inn i varmerommet og passerer over varmestoler som er anbragt i varmerommet fra oppvarming/avkjølingsmodulen. Gassen blir så kommunisert til et vifterom. Kryogenisk nitrogengass blir selektivt tilført til vifterommet fra oppvarming/avkjølings-modulen. Den selektivt oppvarmede eller avkjølte gassen blir så utsendt fra vifterommet ved hjelp av en vifte som strekker seg inn i vifterommet fra viftmodulen. Selektiv oppvarmet og avkjølt gass blir dirigert til en del som testes da selektivt aktivert ved hjelp av proporsjonal, integral og derivativ styring som reaksjon på temperaturbehovene til delen som testes og ikke som reaksjon på gassen levert til delen fra vifterommet.

Enheten blåser tørr nitrogengass over delen som testes ved en hastighet på 914 m per sekund, som vist ved 210 på fig. 11. En temperatursensor 212 er montert direkte under delen som testes for å tilveiebringe et tilbakekoblingssignal. Oppvarmet eller avkjølt nitrogengass blir tilveiebragt fra en kilde ved behov for å holde delen som testes på en på forhånd bestemt hastighet til endringskurven. Ved den viste utførelseformen innbefatter kildeenheten en kildeenhet som har mer enn 6000 watt med elektrisk oppvarmingskapasitet og tilnærmet 9000 watt med kjølekapasitet basert på kryogenisk væske-nitrogengass ved -196°C. Dette gir en termisk spenningsanalyseanordning som er liten, hvor det kan variere mellom lave og høye temperaturer ved høye hastighetsendringer og hvor det ikke er noen utkoblingsstid for reparasjon eller vedlikehold når den er anvendt ved maskintekniske- eller produksj onstest1 inj er.

Med henvisning til fig. 1 er det vist et perspektivriss av det variable temperaturbehandlingssystemet, generelt betegnet med henvisningstallet 10 og som er vist installert i et hus 12, for å levere temperaturstyrt tørr hydrogen til et eksponeringskammer 14 i hvilken en del er anbragt for testing. System 10 innbefatter en elektronisk styreenhet 16 inn i den øvre delen av huset 12. En termisk kildeenhet (ikke vist i fig. 1) er anbragt i den midtre delen av huset 12 med en konvensjonell strømforsyningsenhet (heller ikke vist) i den nedre delen av huset 12. Den styrte nitrogengassen blir tilført til delen som testes via isolerte leverings-slanger 18 forbundet via egnet rørforbindelse med kilden 214 som vist på fig. 10. Enheten som testes innenfor miljø-kammeret 14 er koblet med styreenheten 16 ved hjelp av en termokobling eller andre temperatur-følingsinnretninger 212. Termokobleren (som vist på fig. 11) er direkte koblet med delen i miljøkammeret 14 og er forbundet med styreenheten 16 ved hjelp av termokobler ledninger 20. Enheten som testes i miljøkammeret 14 blir så overvåket av konvensjonelt testutstyr slik som generelt betegnet med henvisingstallet 22, hvilket testutstyr ikke utgjør noen del av systemet 10 ifølge foreliggende oppfinnelse og som således ikke vil bli beskrevet nærmere.

Med henvisning til fig. 2 er det vist et sideperspektivriss av systemet 10 med ene siden av huset 12 åpnet. Huset 12 er vist isolert fra de andre elementene på fig. 1 og slangene 18 er blitt fjernet. Styreenheten 16 er vist i den øvre delen av huset 12 og under er den termiske kildeenheten 24. Kryogenisk tørr nitrogen blir tilveiebragt gjennom en isolert leveringsledning 26 til kildeenheten 24. I illustrasjonen på fig. 2 er siden av kildeenheten 24 vist med motor-undermodulen 28. Den nedre delen av huset 12 viser konvensjonell strømforsyning 30 som tilveiebringer elektrisk strøm til kildeenheten 14 og styreenheten 16. Det fremgår at huset 12 har en vesentlig grad av ytterligere rom hvor ytterligere enheter som den termiske kildeenheten 24 kan være tilpasset som beskrevet nedenfor.

Først skal kildeenheten 24 betraktes nærmere ved henvisning til perspektivrisset på fig. 3. Fig. 3 viser et perspektivriss av en enkelt kildeenhet 24 i forstørret målestokk og i sammensatt form. Kildeenheten 24 innbefatter en oppvarmings-/kjøler undermodul 32, en sentral rom undermodul 34 og en motor undermodul 28. Som vist på fig. 3 er hver av undermodulene 28, 32 og 34 koblet sammen ved hjelp av hurtigkoblere 36. To slike koblinger 36 er vist på fig. 3 på høyre side idet de forbinder motorundermodulen 28 med romundermodulen 34. På motsatt side av kildeenheten 34 er anordnet en ytterligere hurtigkobling 36 som kobler motorundermodulen 28 og romundermodulen 34. Oppvarming/avkjølings-undermodulen 32 og romundermodulen 34 er koblet med fire hurtigkoblinger 36, av hvilke to er vist på fig. 3.

På fig. 4 hvor motorundermodulen 28 har blitt frakoblet fra romundermodulen 34 ved hjelp av oppløsning av tilsvarende hurtigkoblinger 36. Perspektivrisset på fig. 4 viser at motorundermodulen 28 er innbefattet av en flat, glatt indre plate 38. Sentrert i platen 38 er en motor, av hvilke er vist skovlerotoren 40 på fig. 4, mens motorhuset 42 er vist på fig. 3. Skovlen 40 er anbragt i en sylindrisk åpning i et vifterom, generelt betegnet med henvisningstallet 46. Utløpet 48 til vifterommet 46 er synlig ved det øvre høyre hjørnet til romundermodulen 34 på figurene 3 og 4 og vil bli beskrevet nærmere i forbindelse med fig. 6. Innbefattet i romundermodulen 34 er likeledes et varmerom 50 (ikke vist på fig. 3 og 4) hvis inntaksport 54 er vist i det øvre venstre hjørnet til romundermodulen 34 på figurene 3 og 4. Motor undermodulen 28 er koblet på en gasstett måte med romundermodul 34 ved hjelp av tettende virkning mellom plate 38 og en omkretstetning 56 er anbragt langs motsettende og tilpassede kanter av romundermodulen 34. Tetningen av platen 38 mot tetningen 56 er sikret ved hjelp av kompresjonskraften tilført på platene 38 og 56 ved hjelp av koblingene 36.

På fig. 5 er vist romundermodulen 34 og varme/avkjølings-undermodulen 32 i perspektivriss med varme/avkjølings-undermodulen 32 frakoblet romundermodulen 34. Ved den viste utførelseformen er seks varmespoler 58 vist seg strekkende fra frontplaten 60 inn i et varmerom 52, som beskrives nærmere på fig. 6, og vist ytre vegg 62 er vist på fig. 5. Hver varmespole 58 strekker seg gjennom en korresponderende sirkulær åpning i den ytre veggen 62 til varmerommet 52. Varme/avkjølingsmodulen 32 i det bakre huset 66 inneholder konvensjonelle elektriske komponenter for å tilveiebringe styring av den elektriske energien til varmespolen 58. Platen 60 blir som før kompresjonsmessig presset mot en omkretsliggende tetning 68 ved hjelp av koblingene 36 for å tilveiebringe et gasstett tetning mellom platen 60 til varme/avkjølingsundermodulen 32 og romundermodulen 34.

Også seg strekkende gjennom sentretet til platen 60 er et nitrogenleveringsrør 70 som har en lengde tilnærmet lik lengden på hver oppvarmingsspole 58. Røret 70 for levering av nitrogen strekker seg gjennom en korresponderende tilpasset åpning 72 i den ytre veggen 62 til oppvarmingsrommet 52. Åpning 72 er definert i senteret til oppvarmingsrommet 52 slik at væskenitrogenen blir rettet mot senteret av romunder modulen 34, som vil bli nærmere beskrevet og forklart i forbindelse med fig. 6. Tørr vaeskenitrogen blir levert gjennom røret 70 for levering av nitrogen ved hjelp av egnede konvensjonelle isolerte rør og koblinger som strekker seg gjennom huset 66 til oppvarmings/avkjølings-undermodulen 32. En konvensjonell kryogenisk kobling (ikke vist) er anordnet på det ytre av huset 66 hvor en konvensjonell væskenitrogen, trykksatt Dewar-tank kan bli koblet til oppvarmings/av-kj øl ings-undermodulen 32. En kryogenisk ventil i undermodulen 32 er innrettet i serie med leveringsrør 70 mellom tanken for tilførsel av væskeformet nitrogen og leveringsrøret 70. Den styrte mengden og varighet av det væskeformede nitrogenet kan således bli tilført gjennom røret 70. Det væskeformede nitrogenet er i det minste delvis fordampet i røret 70 og i ethvert tilfelle går det over i gassholdig form ved utgangen av leveringsrøret 70. Det har blitt bestemt at nitrogen-styreventilen må være forsynt med en fortykket ventilflate siden antall åpninger og lukking av ventilen er vesentlig større enn det som vil være normalt i løpet av normal cyklisering av ventilen.

Et lite hull 200 på tilnærmet 0.37 mm i diameter er boret gjennom solenoid-ventilen 202 som åpner og lukker (3.2 kg/m<2>) væske-nitrogen-linjen 18<*.>Dette lille hullet lufter konstant gassholdig nitrogen til vifterommet mens systemet er slått på. Dette holder den tørre nitrogengassen ved overtrykk inni systemet slik at ingen fuktighet fra om-givelsen siver inn i det resirkulerende tørre nitrogengass-systemet.

Det vil fremgå av fig. 3 til 5 at de forskjellige elementene til kildeenheten 24 kan bli hurtig tilkoblet og frakoblet for vedlikehold med svært lite tidsforbruk eller anstrengelse. Hver undermodul 32 eller 28 kan bli frakoblet fra romundermodulen 34 på et par sekunder. Varmeelementene 58 kan bli erstattet ganske enkelt ved å fjerne eller skru av enhetene fra deres sokler. Skovlen 40 eller motor 42 kan likeledes bli gitt tilgang til på et par sekunder og hurtig startet med en standardisert reserverundermodul 28.

Det skal nå vises til fig. 6 hvor varmerommet 52 og vifterommet 50 har blitt fjernet fra rommodulen 34 og vist for seg selv. Rommene 50 og 52 har blitt dreiet 90 grader fra orienteringen som rommene antar på figurene 3-5 slik at inntaksport 54 og utgangsporten 48 vender mot betrakteren av fig. 6. Hvert rom 50 og 52 er spiralformet, med et sentralt syl indret hulrom 44 og går i spiralretningen utover i mot klokkeretningen betraktet fra høyre på fig. 6 mot tilsvarende porter 54 eller 48. Sentralhulrommet 44 til vifterommet 50 er helt åpen for å tillate innsats av skovlen 40 i hulrommet 44. Sentralhulrommet 44 til rommet 52 er åpent mot ytre gjennom den ytre platen 62 gjennom åpning 72 gjennom hvilke røret 70 for nitrogenlevering strekker seg. Hvert enkelt hulrom 44 til varmerommet 52 og vifterommet 50 er imidlertid direkte i kommunikasjon med hverandre i senteret til rommodulen 34 via en kort sylindrisk forlengelse 74, som vist med prikket omrisslinje på fig. 6. Rommene 50 og 52 er adskilt fra hverandre ved hjelp av en sylindrisk forlengelse 54 for å tilveiebringe et rom 76 for isolasjon mellom rommene 50 og 52. Rommet 76, som adskiller rommene 50 og 52, er fylt med en konvensjonell -100 grader C til 500 grader C isolasjon (ikke vist).

Spiralformen på rommene 50 og 52 fremgår av den prikkede omrisslinjen 78, som best vist på fig. 4, og også delvis vist på fig. 6.

Man skal nå betrakte hvorledes undermodulene på figurene 3-5 samvirker med hverandre i rommene 50 og 52, som vist på fig. 6, for å tilveiebringe oppvarming og kjøling ifølge foreliggende oppfinnelse. Skovlen 40 trekker gass fra senteret av hulrommet 44 til rommet 50 og støter ut gass radialt utover langs det skruelinjeformede rommet 5 0 mot utgangsporten 48. Gass blir trukket inn i senteret til hulrommet 44 til vifterommet 50 gjennom den sylindriske forlengelse 74. Den sylindriske forlengelse 74 kommuniserer igjen med det sentrale aksiale hulrommet 44 til varmerommet 52. Enden av røret 70 for levering av nitrogen avsluttes ved eller nær åpningen til den sylindriske forlengelse 74 slik at tørr nitrogen som går over til gass i det vesentlige fyller og oversvømmer sentralhulrommet 44 til vifterommet 50. Skovlen 40 tjener således ikke så mye til å pumpe nitrogen fra rommet 52, men til å evakuere nitrogengassen fra hulrommet 44. Ved noen frigjøringshastigheter kan i virkeligheten den ekspand-erende nitrogengassen tjene til å hjelpe til med å drive skovlen 40 i stedet for å virke som et drag på skovlen. Trykket av ekspansjonen til nitrogenen levert til hulrommet 44 til rommet 50 kan i virkeligheten være så stort at det i noen tilfeller er nødvendig med avlastning av overtrykket. Ved en utførelseform er små luftehull anordnet i den ytre veggen veggen 46 til rommet 50 eller ellers anordnet i utgangskretsen slik som inne i utgangskanalen eller slangene.

Når varmespolene 58 blir aktivert og nitrogen blir slått av, har skovlen 40 en tendens til å danne et deltrykk i hulrommet 44 til rommet 50, som derved trekker gass gjennom forlengel-sen 74 fra senterhulrommet 44 til varmerommet 52. Gass blir således trukket inn i hulrommet 44 til varmerommet 52 gjennom dets spiralrom fra inntaksport 54 over varmespolen 58. Hver varmespole har en utgang på tilnærmet 1000 watt eller mer. Kollektivt vil da varmespolen 58 kunne levere 6000 watt med termisk varme til gassen som sirkulerer gjennom undermodulen 34. Det skulle således nå fremgå at separasjonen 76 mellom rommene 50 og 52 hjelper til med å tilveiebringe hurtigere termisk reaksjon når termisk drift er koblet fra oppvarming til avkjøling. Rommene 50 og 52, som er utført i metall, har en varmekapasitet og tjener således til å bidra til den termiske tregheten for systemet 10. Etter at oppvarmet gass er trukket gjennom rommet 52 i en tidsperiode, og det er ønsket å tilveiebringe avkjølingsgass, blir oppvarmerne deaktivert og væskeformig nitrogen leveres gjennom røret 70. Nitrogengassen (ved -190 grader Celsius) er for det første vesentlig levert til vifterommet 50 og ikke til de oppvarmede flatene til varmerommet 52. Kun den termiske tregheten som følge av rommet 50 gjør at det umiddelbart går over til kjøledrift. Den leverte nitrogen blir med andre ord oppvarmet kun til graden av restoppvarmet kapasitet i rommet 50 før den leveres til delen som testes. Den oppvarmede nitrogen blir så returnert fra delen som testes gjennom en returslange 18 til rommet 52 hvor den avkjøler rommet 52 før den blir resirkulert. Nitrogengassen, som til å begynne med er levert til delen som testes, blir imidlertid ikke underlagt oppvarm-ingseffektene til restvarmen inne i rommet 52.

Fig. 7 viser en andre utførelse av oppfinnelsen sett i et skjematisk perspektivriss. Fig. 7 viser en romundermodul 34 med de øvrige undermodulene fjernet. De hovedsakelig identiske rom til varmerommet 52 og vifterommet 50 som vist på figurene 2-6 er også anvendt her, med unntak av at romorienteringen har blitt gjort motsatt. D.v.s. varmerommet 80 har en inntaksport 82 som fremkommer ved det øvre venstre hjørnet til undermodulens 34 flate 84. Vifterommet 86 er reversert slik at dens utgangsport 88 fremkommer i det nedre høyre hjørnet til undermodulens 34 flate 84. Inntaksporten 82 og utgangsporten 88 fremkommer således på en diagonal flate 84 i tilliggende forhold slik som vist på figurene 2-6. TJtførelseformen på fig. 7 er ellers i det vesentlige identisk med den vist på figurene 2-6. Utførelseformen på fig. 7 adskiller seg dessuten ved at separasjon eller isolasjon mellom rommene 80 og 86 har blitt utelatt.

På fig. 8 er det vist to rom-undermodel 34 som er modulmessig koblet for å tilveiebringe en dobbelt enhet, idet dette er vist i et perspektiv, eksplosjonsriss. På fig. 8 er en første romundermodul 34a kombinert med en andre romundermodul 34b. Hver undermodul har en korresponderende varmeundermodul 32a og 32b som er identisk med varme/avkjøler undermodulen 32 beskrevet i forbindelse med figurene 1-6. Lignende korre sponderende motorundermoduler 28a og 28b er også anordnet. Skovlene 40a og 40b er vist i eksplosjonsriss bortsett fra hoveddelene til dets korresponderende moduler 28a og 28b. Skovlen 40a er drevet i en urviserretning som vist på fig. 8, mens skovlen 40b er drevet i en retning motsatt urviseren. Modulene 28a, 32a og 34a er som tidligere på den ene siden, og modulene 28b, 32b og 34b på den andre siden, idet hver er koblet sammen via en hurtigkobling 36a eller .36b, henholdsvis. Undermodulene 34a og 34b er likeledes forbundet med en skjøtekammer-enhet og er generelt betegnet med henvisningstallet 90. Skjøteromenheten 90 innbefatter fire kurvekanaler anordnet og satt sammen i enheten 90 for på egnet måte og kobles med inntaks og utgangsportene til modulene 34a og 34b. Kanalene 92 er med andre ord anordnet på diagonalen på motsatte flater til skjøteenheten 90 som vender mot undermodulene 34a og 34b. Retningen av gasstrømmen er angitt på fig. 7 og 8 ved diagram-piler. Portene 82a, 82b og 88a, 88b (kun 82a og 88a er synlig på fig. 8) er således i kommunikasjon ved hjelp av kanalene 92 med en enkelt flate 94 til skjøteenheten 90. Tilslutningene til de øvre to kanalene 92 er koblet med inntaksporten 82a og 82b til undermodulene 34a og 34b, mens de nedre to portene er koblet med utgangsportene 88a og 88b til undermodulene 34a og 34b, henholdsvis.

Forskjellige tilslutninger kan så bli koblet via hurtigkob-lingene 36 på skjøteromenheten 90 for levering på stedet. Et valg er for eksempel bruk av en fire-kanals tilslutning, generelt betegnet med henvisningstallet 96. Tilslutning 96 består av en ramme i hvilken det er anbragt fire kanal-adaptorer 98. Hver kanaladaptor står i kommunikasjon med tilsvarende port på flaten 94 til skjøteromenheten 90 for å tilpasses det firkantede rommet til en rund utgang egnet for s1anget ilkob1 ing.

Tilslutning 96 kan alternativt være erstattet av et bryterrom generelt betegnet med henvisningstallet 100. Bryterrommet 100 innbefatter to Y-formede skjøterom 102 som vil skjøte både utgangs- eller inntaksportene sammen i en kanal. To kanalporter 104 er så anordnet og kan bli tilsluttet av tilslutningen 106 som innbefatter overgangstilslutning 108 som tilspasser de firkantformede kanalene 104 til sirkulære slangetilkoblinger. Både tilslutningene 96 og 100 er tilkoblet enheten 90 ved hjelp av hurtigkoblinger 36. Systemet kan således bli hurtig satt sammen til ønsket oppstilling ved å hurtigkoble egnede tilslutningsenheter.

Tilslutningsenheten 100 innbefatter dessuten en spak 110 som opererer en klaff-ventil (ikke vist) som selektivt vil lukke den venstre eller høyre siden av kanalen 102 slik at enten enheten 34b eller 34a kan bli alternativt valgt ved hjelp av spak 110. Undermodulen 34a kan derfor bli operert kun som en oppvarmingsenhet mens undermodulen 34b kan bli operert kun som en avkjølingsenhet. Leveringen av avkjølt eller oppvarmet gass til delen som testes blir så mekanisk koblet ved påvirkning av spaken 110 på en hurtig måte i virkeligheten uavhengig av enhver termisk treghet i systemet, slik at termiske sjokk eller svært hurtige endringer i temperaturen kan bli tilført delen som testes.

Fig. 9 viser ytelsen til systemet 10 vist på figurene 1-8 i grafisk form. Vertikalaksene er temperaturen i grader Celsius, mens horisontalaksen utgjør tiden i minutter. Kurven 112 utgjør en typisk temperatur-cyklus da målt i forsyningskammeret til en typisk tidligere kjent miljøkammer. Temperaturen i kammeret begynner ved 20 grader Celsius og blir så avkjølt over fire minutter til tilnærmet -50 grader Celsius. Det blir holdt mellom -50 og -55 grader Celsius i tilnærmet fire til fem minutter og deretter hurtig oppvarmet i tilnærmet seks til syv minutter til tilnærmet 65 grader Celsius og deretter holdt her for fem til seks minutter mellom 65 grader Celsius og 75 grader Celsius. Kammertemper-aturen blir så hurtig redusert fra tilnærmet 75°C til -40°C i seks til åtte minutter. Kurven 114 utgjør temperaturen til gassen som er levert til delen som testes. Sammenligning av kurvene 112 og 114 viser at temperaturen til gassen levert til delen som testes ligger etter temperaturen og tiden til gassen i kildekammeret. Kurvene 116 representerer en rekke kurver for deler som testes da målt i løpet av gjentagende eksperimenter ved å anvende temperaturcykliseringen vist med kurven 112 og 114. Sammenligning av kurven 116 med kurvene 112 og 114 viser dessuten en forsinkelse i temperatur og tid mellom delen som testes og temperaturen til den cykliserende gassen enten ved origo representert ved kurven 112 eller dets bestemmelse, vist med kurven 114. Kurven på fig. 9 viser dramatisk at ikke det bare er temperatur og tidsforsinkelsen mellom den virkelige temperaturen til delen som testes representert av kurven 116, men at gjentagbarheten av temperaturcykliseringen i løpet av en gjentagelse av temperaturcykliseringen er ekstremt dårlig.

Ved foreliggende oppfinnelse er temperaturen som overvåkes temperaturen til delen som testes. Oppvarmingen og avkjøl-ingen blir tilført via temperaturtilbakekobling som måles ved en programmerbar styrer. Avkjølt nitrogen eller oppvarmet resirkulert gass ble tilført i samsvar med programmert styring som reaksjon på målt tilbakekobling. Dersom kurven 112 utgjør den på forhånd programmerte temperaturstyringen ville delen derfor opprettholdes ved en temperatur og tid som vist på kurven 112 innenfor et forutbestemt feilgrense ved anvendelsen av hvilken som helst oppvarmings- eller avkjøl-ingsoperasjon som var nødvendig. Temperaturen til den leverte gassen til delen blir så i stort sett immateriell så lenge som det ikke er adekvat å holde delen til cykliseringen angitt med kurven 112. Styringen som blir anvendt ved oppfinnelsen er en proporsjonal, integral og derivativ (PID) styring. Selv om oppvarmingen og avkjølingen er utført på en full-på eller full-av basis, blir antallet repetisjoner og lengder med varm eller kald injisering bestemt av en inte-grert fremoverseende proporsjonering i samsvar med konvensjonell PID-styring. Et antall understøttede nitrogenutbrudd kan for eksempel bli injisert i systemet ved punkt 118 på kurve 112. Da punkt 120 er tilnærmet blir imidlertid antall og/eller varigheten av den kalde nitrogeninjiseringen øket ved antisiperingen av nivået til temperaturcyklusen som har blitt forprogrammert til å begynne ved punkt 122 på kurven 112. Den virkelig målte temperaturen til delen som testes kan følgelig bli opprettholdt innenfor 1/2 til 2 grader Celsius på den på forhånd programmerte temperaturen vist med kurven 112, i samsvar med vilkårlig valgte feilbegrensninger. Gjentagende temperaturcyklisering av delen som testes vil således følge den på forhånd programmerte kurve 112 innenfor grenser av valgte feilomhyllinger. Variasjoner som vist ved rekken av kurve 116 i fig. 9 vil ikke forekomme ved et system utført ifølge en foreliggende oppfinnelse.

Mange modifikasjoner og endringer kan bli gjort for de som er fagmann på området uten at det avviker fra rammen av oppfinnelsen. Den viste utførelseformen har således kun blitt vist som et eksempel og skal ikke bli tatt som en begrensning av oppfinnelsen slik som definert i kravene.

Claims (5)

1. Anordning for å utføre termisk spenningsanalyse av en del som testes, innbefattende et kammer (14), en temperatursensor (212) lokalisert i nevnte kammer, en elektronisk styreenhet (16) elektrisk forbundet med temperatursensoren (212), en første innretning (34) for å tilveiebringe et inntaksrom og et utgangsrom i kommunikasjon med hverandre, en andre innretning (28) for å blåse gass, hvorved gassen blir ført fra inntaksrommet til utgangsrommet, idet den andre innretningen er koblet til den første innretningen, en tredje innretning (32, 58) for å tilveiebringe varme til inntaksrommet, en fjerde innretning (70) for å tilveiebringe kald, tørr gass til utgangsrommet, en første passasje (18) som kobler utgangsrommet med kammeret og en andre passasje som kobler kammeret med inngangsrommet, hvor den elektroniske styreenheten (16) er elektrisk forbundet med den tredje innretningen (32, 58) for å styre mengden av varme tilført inntaksrommet, og eventuelt nevnte kammer, og også elektrisk forbundet med den fjerde innretningen (70) for å styre mengden av kald, tørr gass tilveiebrakt til utgangsrommet, karakterisert ved at den fjerde innretningen (70) innbefatter en kilde (214) for væskeformet gass koblet med et leveringsrør (70) for å levere kald, tørr gass til utgangsrommet, og en kryogen ventil (202) med en inngangsport koblet med kilden (214) for væskeformet gass og dens utgangsport koblet med leverings-røret (70) for styring av strømmen av kald, tørr gass fra kilden til leveringsrøret (70), og at kryogenventilen (202) har små hull (200) derigjennom for således å tillate en konstant styrt strøm av kald, tørr gass derigjennom selv når ventilen (202) er i sin lukkede posisjon, hvorved et positivt trykk opprettholdes i nevnte rom og i nevnte kammer (14).

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at den elektroniske styreenhet (16) er elektrisk forbundet med kryogenventilen (202).

3. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at det lille hullet (200) har en diameter i det vesentlige lik 0,37 mm.

4. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at den innbefatter en del (210) som testes lokalisert i nevnte kammer (14), idet temperatursensoren (212) er direkte koblet til nevnte del (210) hvorved den elektroniske styreenheten (16) styrer den tredje innretningen (32, 58) og den fjerde innretningen (70) som bestemt av temperatur-avfølingen av delen (210) under test.

5 . Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved at den elektroniske styreenheten (16) overvåker temperaturen til delen (210) under test og styrer den tredje innretningen (32, 58) og den fjerde innretningen (70) for å frembringe en ønsket temperaturendringshastighet til delen (210) under test.