1. 環(huán)境試驗(yàn)介紹

環(huán)境試驗(yàn)作為可靠性試驗(yàn)的種類型已經(jīng)發(fā)展成為種預(yù)測(cè)產(chǎn)品使用環(huán)境是如何影響產(chǎn)品的性能和功能的方法。也就是說(shuō)，在產(chǎn)品投入市場(chǎng)之前，環(huán)境試驗(yàn)被用來(lái)評(píng)估環(huán)境影響產(chǎn)品的程度；當(dāng)產(chǎn)品的功能受到了影響，環(huán)境試驗(yàn)被用來(lái)查明原因，并采取措施保護(hù)產(chǎn)品免受環(huán)境影響以保持產(chǎn)品的可靠性。這些試驗(yàn)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超過(guò)了其初的目的，現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用于包括材料和產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)過(guò)程中的各種不同檢查、運(yùn)輸之前的檢驗(yàn)和運(yùn)輸后的質(zhì)量控制，也被用來(lái)分析產(chǎn)品的實(shí)際使用過(guò)程中出現(xiàn)的缺陷以及新產(chǎn)品的改進(jìn)。環(huán)境試驗(yàn)對(duì)于檢測(cè)方法和保持產(chǎn)品可靠性是非常有效的。

我們這里講的環(huán)境試驗(yàn)是狹義的，實(shí)際是指人工模擬的環(huán)境試驗(yàn)（以下稱為環(huán)境試驗(yàn)）。廣義上環(huán)境試驗(yàn)基本分為“自然暴露試驗(yàn)”、“人工模擬試驗(yàn)”和“現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行試驗(yàn)”三類。自然暴露試驗(yàn)，是將樣品長(zhǎng)期暴露在自然環(huán)境條件下進(jìn)行測(cè)試。現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行試驗(yàn)，是將樣品裝置在各種典型的使用現(xiàn)場(chǎng)并使它處于正常運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行測(cè)試。這兩種試驗(yàn)都能直接反映產(chǎn)品實(shí)際使用中的性能和可靠性，也是驗(yàn)證人工模擬試驗(yàn)準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)。但是試驗(yàn)周期都較長(zhǎng)，花費(fèi)人力物力大，并且前者試驗(yàn)條件不能控制，影響試驗(yàn)的再現(xiàn)性，且有時(shí)跟不上產(chǎn)品的發(fā)展；后者數(shù)據(jù)反饋慢。因此為了在較短時(shí)間內(nèi)能鑒定產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力，在科研和生產(chǎn)工作中多采用人工模擬環(huán)境試驗(yàn)，即在實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)設(shè)備（箱或室）內(nèi)模擬個(gè)或多個(gè)環(huán)境因素的作用，并予以適當(dāng)?shù)膹?qiáng)化。人工模擬試驗(yàn)的試驗(yàn)條件的確定，要求既能模擬環(huán)境中主要因素影響的真實(shí)性，又能在時(shí)間上起定的加速作用，但是加速的程度不應(yīng)改變產(chǎn)品實(shí)際損壞機(jī)理的規(guī)律。為此，人工模擬試驗(yàn)的試驗(yàn)條件和方法必須與產(chǎn)品環(huán)境條件的等級(jí)、數(shù)值有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)。

如圖1所示，環(huán)境試驗(yàn)簡(jiǎn)單劃分可分為“氣候環(huán)境試驗(yàn)”、“機(jī)械環(huán)境試驗(yàn)”和“綜合環(huán)境試驗(yàn)”。與氣候有關(guān)的環(huán)境試驗(yàn)包括溫度、濕度與壓力等環(huán)境應(yīng)力試驗(yàn)，而機(jī)械環(huán)境試驗(yàn)則包括沖擊和振動(dòng)等環(huán)境應(yīng)力試驗(yàn)，綜合環(huán)境試驗(yàn)則是綜合氣候和機(jī)械等環(huán)境因素的應(yīng)力試驗(yàn)。

當(dāng)然，使用環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行的試驗(yàn)并不可能完全精確地再現(xiàn)出產(chǎn)品的使用環(huán)境以及模擬出所有的環(huán)境因素，在這里必須理解環(huán)境試驗(yàn)的局限性。由單因素（溫度、濕度、壓力、振動(dòng)、沖擊或某物質(zhì)如鹽）構(gòu)成的環(huán)境試驗(yàn)稱之為簡(jiǎn)單環(huán)境試驗(yàn)。實(shí)際上產(chǎn)生完全單的環(huán)境很困難，而且大部分試驗(yàn)環(huán)境都是十分復(fù)雜的。因此在設(shè)計(jì)試驗(yàn)條件時(shí)，試驗(yàn)人員需要選擇對(duì)產(chǎn)品有大影響為重要的環(huán)境因素，所以說(shuō)環(huán)境試驗(yàn)只能是個(gè)與真實(shí)環(huán)境還存在很大區(qū)別的人為環(huán)境。

般性，產(chǎn)品的缺陷是由以下幾個(gè)方面造成的：

a.    原材料的濃度和多樣性、摩擦、磨損、應(yīng)力、熱、電流以及電場(chǎng)強(qiáng)度，這些因素會(huì)影響產(chǎn)品某些方面的性能；

b.    在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中由產(chǎn)品特性（原材料、制造工藝、結(jié)構(gòu)部件以及大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)）所引發(fā)的因素；

c.    外界環(huán)境產(chǎn)生的應(yīng)力。

因此，試驗(yàn)條件必須依據(jù)具體的產(chǎn)品條件而定，對(duì)于不同的產(chǎn)品是不樣的。如果被試驗(yàn)研究的產(chǎn)品發(fā)生了變化，相應(yīng)的環(huán)境試驗(yàn)也要改變。

2. 溫度應(yīng)力

環(huán)境應(yīng)力條件可以引起產(chǎn)品失效，Hughes航空公司（美）技術(shù)資料明確地表示了失效與環(huán)境應(yīng)力之關(guān)（見(jiàn)圖2）。可見(jiàn)在各種應(yīng)力影響之中溫度和濕度環(huán)境應(yīng)力所引發(fā)地失效占所有環(huán)境應(yīng)力引發(fā)失效的60％左右，而溫度應(yīng)力與失效之間存在著密切的關(guān)系。

目前，在世界各地，無(wú)論從陸地到海洋或者從高空到宇宙空間，都廣泛地使用電子電工以及其他領(lǐng)域的產(chǎn)品。由于氣溫隨著高度的增加而降低或在冬季高緯度地區(qū)，或者有些產(chǎn)品所在位置接近制冷元件、設(shè)備或系統(tǒng)，或者有些產(chǎn)品本身就包括制冷元件、設(shè)備或系統(tǒng)，從而產(chǎn)生低溫環(huán)境。低溫幾乎對(duì)所有的材料都會(huì)產(chǎn)生不同程度的有害影響，構(gòu)成產(chǎn)品的各種材料的物理性能、電性能等將發(fā)生變化，導(dǎo)致暫時(shí)性或永久性的性能下降，甚至引起失效。