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從事可靠性試驗的工程師在設備選型以及 CNAS?CL01 體系搭建期間,經常遇到一個問題:設備銘牌參數合格、第三方計量證書拿到手,開展產品濕熱試驗時卻被審核專家判定設備條件不足。本質問題是大家把空載計量指標和產品標準里的使用條件混為一談。想要判定設備是否符合試驗標準,需要依次對照試驗標準要求、計量校準結果、滿載工況表現、設備控制系統四個維度綜合判斷。

一、第一步:提取產品標準里面對試驗環境的硬性限定條件
優先查閱產品對應的國標、國際標準,明確標準規定的允許偏差范圍,這是判定的源頭依據,不能只依靠設備廠家提供的參數。
常用參考標準
通用環境試驗標準 GB/T2423.3?2016(等同 IEC?60068?2?78):
標準里面明確規定:試驗空間內,工作區域溫度偏差 ±2K;濕度允許偏差?3% RH~+3% RH。這里的指標,是放置試件之后的實測數值,并不是空載條件的數據。
汽車電子 ISO?16750?4:
常規濕熱循環試驗,溫度波動≤±1℃,濕度波動控制在 ±3% RH 以內;
軍工標準 MIL?STD?810?G、JEDEC 半導體標準:對溫場均勻性要求更高,溫度偏差控制 ±1℃以內。
橡塑、電池行業標準,部分低濕工況(低于 40% RH)濕度允許偏差放寬至 ±5% RH。
梳理方法:
1)找到產品對應的測試標準;
2)摘錄三項關鍵參數:溫度允許偏差、溫度均勻度、濕度允許范圍及偏差;
3)區分標準指標適用條件:空載條件還是帶載工作條件。很多工程師出錯,就是拿空載校準結果去匹配帶載試驗標準。
二、第二步:對照 JJF1101?2019 校準報告核查空載指標
JJF1101?2019?2019《環境試驗設備校準規范》,是第三方計量機構的執行依據,校準報告的數據是基礎憑證,也是 CNAS 評審首要查看資料。需要重點查看 4 項數據:溫度偏差、溫度均勻度、溫度波動度、濕度均勻度、濕度波動度。
溫度偏差:試驗箱中心點實測值和設定值之間差值;
溫度均勻度:工作空間內各個監測點之間最大差值;
波動度:同一個監測點長時間內數值上下浮動范圍。
判定邏輯:空載校準得出的數據必須優于產品標準限定值。
舉例:汽車零部件試驗標準要求箱體內部溫度偏差≤±2℃;那么設備經過計量之后空載偏差必須小于 2℃,預留安全余量,一般建議實測值為標準限值的 70%?80%。
如果空載狀態下設備指標就臨近標準上限,樣品放進去之后,空氣流通受阻,溫場變差,后期一定會超標。
同時還要查看校準證書附加的測量不確定度:溫度擴展不確定度 U≤0.3℃(k=2);濕度擴展不確定度 U≤2% RH(k=2),不確定度過大,即使讀數合格,CNAS 評審同樣不予認可。
三、第三步:開展滿載工況期間核查(CNAS?CL01 重點核查環節,最容易被忽略)
CNAS?CL01?2018 里面明確規定:儀器設備校準完成之后,實驗室要開展期間核查,模擬實際試驗狀態,放入試件、工裝夾具再次復測溫濕度分布情況。
常見問題:
空載檢測各項參數全部達標,大批量樣品堆積之后阻礙風道循環,角落位置溫度偏高或者偏低,局部濕度超出標準范圍,試驗結果失效。
實操判定方法:
1、樣品擺放遵守規范:試樣體積不超過工作室容積的 1/5?1/3,樣品之間預留通風間隙;
2、按照 JJF1101?2019 布點方式布置溫濕度探頭,上下、左右、四角分別采集數據;
3、長時間運行試驗程序,查看每個測點溫濕度數值是否在產品標準允許范圍以內;
4、如果滿載條件下均勻度、偏差超出標準限值,就算計量證書合格,設備依舊不能用于該項目檢測。
針對鋰電池 PACK 模組、大型塑膠件,產品體積偏大,滿載之后溫濕度衰減明顯,選型時要預留更大余量。
四、第四步:核查控制系統和硬件配置是否可以長期穩定達標
就算短期校準合格,控制系統、傳感器配置不足,長時間運行依然會出現后期指標漂移。從硬件層面做判斷:
傳感器配置:優先選用 PT?100A 級鉑電阻傳感器,濕度模塊采用進口電容式濕度探頭;普通熱敏電阻長期濕熱環境下漂移偏大,使用 1?2 年參數變差。
控制方式:選用閉環控制系統;依靠傳感器實時采集箱內實際數值自動調節加熱、制冷、加濕、除濕輸出;開環控制后期溫濕度偏差會持續變大,達不到標準長期使用要求。
風道結構:采用上下循環風道,避免局部出現渦流死角;單風道結構箱體四角溫濕度偏差普遍偏大。
數據存儲功能:控制器可以全程記錄每一個時間節點溫濕度數據,記錄數據不可隨意修改;CNAS 審核時需要調取歷史數據證明全程工況符合標準。
五、第五步:區分長期穩態試驗和交變試驗兩種工況
1、恒定濕熱試驗:只核查穩態條件下均勻度、偏差即可;
2、溫濕度循環交變試驗(高低溫濕熱循環):不僅看穩態指標,升溫速率、降溫速率、濕度跟隨性同樣需要符合標準。
部分設備穩態溫濕度參數很好,但是溫度快速升降時,濕度跟不上設定值,交變階段濕度偏差超標,依然判定設備不滿足試驗條件。
六、總結一套簡單落地的判定步驟
查閱產品標準,明確標準規定溫濕度偏差限值;
查看第三方計量證書,空載實測指標優于標準限值,并且不確定度滿足計量要求;
放置試樣做期間核查,滿載狀態全部測點參數符合試驗標準;
硬件配置合理,閉環控制,傳感器性能穩定,全程數據可留存;
全部條件同時滿足,才能判定這臺恒溫恒濕試驗箱可以開展對應產品試驗,適配 CNAS?CL01 認可要求。