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第1章 环境与可靠性试验概论1

1.1 工程产品特性指标描述1

1.2 产品环境与可靠性工程的内涵1

1.3 产品环境与可靠性工程的意义及作用3

1.4 产品环境工程与环境试验4

1.4.1 产品环境工程4

1.4.2 产品环境试验6

1.4.3 环境试验设备10

1.4.3.1 环境试验设备的分类10

1.4.3.2 环境试验规范对环境试验设备的要求12

1.5 产品可靠性工程与可靠性试验15

1.5.1 产品可靠性工程15

1.5.2 产品可靠性试验16

1.5.3 可靠性试验设备18

第2章 环境与可靠性试验基础理论21

2.1 温度试验基础理论21

2.1.1 热力学基础定律23

2.1.2 物质的相态变化及其描述24

2.1.2.1 理想气体状态方程24

2.1.2.2 工质的p-v（压力-比容）图26

2.1.2.3 焓（i）及工质的压—焓图27

2.1.2.4 熵（S）及工质的温—熵图32

2.1.3 传热学基础知识36

2.1.3.1 热传导36

2.1.3.2 对流传热37

2.1.3.3 热辐射38

2.1.3.4 工程传热计算39

2.1.4 工质流体动力学44

2.1.4.1 层流、湍流及其传热特性44

2.1.4.2 一元流场的伯努利能量方程45

2.1.4.3 工质的节流过程46

2.1.4.4 两相流动的基本特征48

2.2 制冷原理及制冷系统49

2.2.1 基本热力循环50

2.2.1.1 卡诺循环与逆卡诺循环50

2.2.1.2 单级压缩式制冷循环51

2.2.1.3 两级压缩式制冷循环55

2.2.1.4 复叠式制冷循环57

2.2.2 液氮制冷58

2.2.3 实用型制冷系统解读61

2.2.3.1 小型实用型制冷系统61

2.2.3.2 大功率实用制冷系统解读63

2.3 制冷系统部件的功能及其选择69

2.4 主要制冷部件的结构及工作原理73

2.4.1 制冷压缩机73

2.4.1.1 活塞式制冷压缩机74

2.4.1.2 螺杆式制冷压缩机76

2.4.1.3 涡旋式制冷压缩机79

2.4.1.4 离心式制冷压缩机82

2.4.2 冷凝器83

2.4.2.1 风冷式冷凝器84

2.4.2.2 水冷式冷凝器84

2.4.3 蒸发器86

2.4.4 蒸发冷凝器87

2.4.5 膨胀阀88

2.4.5.1 机械式膨胀阀88

2.4.5.2 电子式膨胀阀90

2.4.5.3 毛细管式节流装置91

2.4.6 电磁阀92

2.4.7 压力控制器92

2.4.7.1 吸排气压力控制器93

2.4.7.2 滑油压力控制器94

2.4.8 油气分离器96

2.4.9 干燥过滤器97

2.5 制冷剂98

2.5.1 温度试验箱对制冷剂的要求98

2.5.2 制冷剂的种类100

2.6 润滑油及润滑油系统103

2.6.1 对制冷系统用润滑油的要求及其特性103

2.6.2 制冷压缩机润滑油系统105

2.7 湿度试验基础理论106

2.7.1 湿空气的组成106

2.7.2 湿度的定义107

2.7.3 湿空气的焓—湿（i-d）图110

2.7.3.1 空气的焓110

2.7.3.2 焓—湿图的构成与应用110

第3章 环境与可靠性试验设备115

3.1 温度试验箱及热力计算116

3.1.1 温度试验箱基本技术参数116

3.1.2 温度试验箱热力循环参数计算120

3.1.2.1 试验箱所需冷（热）量的估算120

3.1.2.2 制冷压缩机热力参数计算122

3.1.2.3 冷凝器热力参数计算129

3.1.2.4 蒸发器热力参数计算132

3.2 温度／湿度试验箱及热力计算133

3.2.1 温湿度试验箱技术参数134

3.2.2 加湿与除湿热力参数计算137

3.2.3 加湿方式及装置140

3.2.4 除湿原理及装置143

3.3 温湿度试验箱146

3.3.1 温度、湿度的环境效应146

3.3.2 温湿度试验箱的结构及系统148

3.3.2.1 温湿度试验箱本体148

3.3.2.2 空气调制室157

3.3.3 温度冲击试验箱159

3.4 温湿度试验箱的控制及保护系统163

3.4.1 温度、湿度的控制原理及方法163

3.4.1.1 控制点的选择163

3.4.1.2 控制原理164

3.4.1.3 控制理论及控制方法165

3.4.2 温湿度试验箱典型控制系统解读172

3.4.2.1 系统的主供电电路172

3.4.2.2 高温级制冷压缩机的运行172

3.4.2.3 低温级制冷压缩机的运行178

3.4.2.4 加热及其他180

3.4.3 温湿度试验箱保护及告警系统180

3.5 温湿度试验箱的使用及维护182

3.5.1 试验箱的使用182

3.5.2 试验箱的维护184

3.5.3 制冷系统检漏186

3.5.4 检查及排除制冷系统中的空气187

3.5.5 灌注制冷剂188

3.5.6 抽取制冷剂190

3.6 综合环境试验设备191

3.6.1 综合环境试验设备的发展历程191

3.6.2 “温度＋湿度＋高度”综合环境试验设备193

3.6.2.1 真空的基本知识194

3.6.2.2 真空的获得198

3.6.2.3 温度—湿度—高度试验设备组成及特点200

3.6.3 “温度＋湿度＋振动”综合环境试验设备204

3.6.3.1 CERT设备的特点204

3.6.3.2 CERT设备组成206

3.6.3.3 CERT设备的配套方式207

3.6.3.4 CERT设备试验箱与振动台接口209

3.6.4 温度＋湿度＋振动＋高度综合环境试验设备213

3.6.4.1 四综合配套用振动台的特点及结构213

3.6.4.2 四综合试验设备接口的特点及结构215

3.6.5 可靠性强化试验设备216

3.6.5.1 可靠性强化试验的概念与历史216

3.6.5.2 高加速寿命试验HALT217

3.6.5.3 高加速应力筛选HASS218

3.6.5.4 可靠性强化试验（RET）设备218

第4章 环境与可靠性试验技术223

4.1 环境试验工程师的职责223

4.2 试验室环境条件226

4.2.1 试验室大气环境条件226

4.2.2 其他环境条件230

4.3 正确理解环境试验方法230

4.3.1 环境与可靠性试验的特点230

4.3.2 熟悉各类环境模拟试验规范的要求232

4.3.3 典型环境试验规范解读235

4.3.3.1 GJB 150到GJB 150A的变化特点235

4.3.3.2 部分试验项目修订的主要内容237

4.3.4 辅助性环境试验条件的解读249

4.3.4.1 风速250

4.3.4.2 相对湿度250

4.3.4.3 变温速率252

4.3.5 环境试验参数的允差252

4.3.6 环境试验条件的“剪裁”255

4.3.7 合理选择试验项目的顺序258

4.4 正确设置环境试验程序259

4.4.1 环境试验主程序的设置259

4.4.2 如何进入气候环境试验主程序的起点263

4.4.3 如何设置气候环境试验的退出程序264

4.5 气候环境试验技术265

4.5.1 气候环境试验箱内安放产品的通用要求266

4.5.2 合理地利用气候试验箱工作空间的流场269

4.5.3 关于“温度稳定”的概念277

4.5.3.1 判定“温度稳定”的准则278

4.5.3.2 判定温度稳定的经验公式279

4.5.4 如何控制温湿度试验中的凝露条件280

4.5.5 如何选择气候环境试验的测控点282

4.5.6 气候环境试验的温度控制策略284

4.6 振动环境试验285

4.6.1 解释几个“谱”的含义286

4.6.2 振动试验中的各向异性及映射286

4.6.3 振动试验的分类287

4.6.4 振动试验任务书291

4.6.5 振动试验允差292

4.6.6 振动试验控制方法297

4.6.6.1 探讨振动试验控制方法的理由297

4.6.6.2 国军标GJB 150.1 6A—2009的振动试验控制方法299

4.6.6.3 其他试验规范规定的振动试验方法302

4.6.7 振动试验过程303

4.6.8 振动预试验量级的选择306

4.6.9 振动试验中断的处理307

4.6.10 振动试验夹具308

4.6.10.1 夹具的功能与作用309

4.6.10.2 夹具的设计理论及其应用313

4.6.10.3 夹具设计制作的具体要求329

4.6.10.4 常用夹具型式分析332

4.6.10.5 夹具的制作工艺335

4.6.10.6 夹具的安装与使用337

4.6.10.7 夹具测试340

4.7 环境试验参数检测341

4.7.1 环境参数检测的要求342

4.7.2 温度测量343

4.7.2.1 温度测量及精度要求343

4.7.2.2 铂电阻温度计343

4.7.2.3 热电偶温度计346

4.7.2.4 温度变送器348

4.7.3 湿度测量350

4.7.3.1 湿度测量及精度要求350

4.7.3.2 干湿球法湿度传感器350

4.7.3.3 电容式湿度传感器356

4.7.3.4 露点温度计358

4.7.4 真空测量359

4.7.4.1 真空测量及精度要求359

4.7.4.2 绝对真空计的测量原理及方法359

4.7.4.3 相对真空计的测量原理及方法360

4.7.5 振动测量363

4.7.5.1 振动测量及精度要求363

4.7.5.2 压电式加速度计原理及结构364

4.7.5.3 压电晶体加速度计的温度效应368

4.7.5.4 压电晶体加速度计使用中的问题371

4.7.5.5 电荷放大器的原理及使用373

4.8 综合环境试验技术377

4.8.1 综合环境试验的特点377

4.8.2 环境因素效应378

4.8.2.1 单一环境因素对产品效能的影响［15］378

4.8.2.2 成对环境因素对产品效能的影响及引发产品失效的模式［15］383

4.8.3 温度与湿度综合387

4.8.4 温度与高度综合391

4.8.5 湿度与高度综合395

4.8.6 温度／湿度／高度综合395

4.8.7 温度与振动综合398

4.8.8 湿度与振动综合401

4.8.9 温度与振动综合的实例—环境应力筛选401

4.8.9.1 环境应力筛选参数的选择403

4.8.9.2 环境应力筛选中的几个问题407

4.8.9.3 关于高加速应力筛选HASS（Highly Accelerated Stress Screen）409

4.8.0 温度／湿度／振动综合环境可靠性试验411

4.8.0.1 名词解释412

4.8.0.2 可靠性试验发展过程412

4.8.0.3 常规性可靠性试验（CERT）413

4.8.0.4 可靠性强化试验（RET）415

4.8.1 温度／湿度／高度／振动综合环境试验418

第5章 试验设备的选择与校准422

5.1 环境试验设备的选择422

5.1.1 设备选择依据422

5.1.2 设备选择的基本原则423

5.1.3 试验设备基本技术指标的选择425

5.1.3.1 试验箱内部容积的选择425

5.1.3.2 温度范围426

5.1.3.3 相对湿度范围427

5.1.3.4 温度变化速率430

5.1.4 环境试验箱辅助性技术指标的选择431

5.1.4.1 风速431

5.1.4.2 露点温度选择431

5.1.5 环境试验箱精度指标的选择432

5.1.5.1 温度场432

5.1.5.2 波动度433

5.1.5.3 温度均匀度434

5.1.5.4 温度偏差434

5.1.5.5 相对湿度的控制精度435

5.1.5.6 相对湿度偏差436

5.1.6 试验箱温度控制点的选择438

5.2 环境试验设备的校准438

5.2.1 校准的要求439

5.2.2 温度环境试验箱的校准440

5.2.2.1 温度环境箱校准参数441

5.2.2.2 如何校准温度参数442

5.2.3 温度湿度环境试验箱的校准458

5.2.3.1 温度湿度环境箱校准的参数458

5.2.3.2 如何校准相对湿度参数459

5.2.4 温度／湿度／振动综合环境试验箱的校准461

5.2.4.1 综合环境试验箱的校准要求463

5.2.4.2 综合环境条件下的校准参数463

5.2.5 温度／湿度／高度／振动四综合环境试验系统的校准466

参考文献468