どのように環境試験箱を選択しますか。

次に、試験設備における環境試験条件の許容差を規範化し、環境パラメータの制御精度を保証するために、国家技術監督機構及び各工業部門はまた一連の環境試験設備及び測定計器の検定規程を制定した。例えば、中華人民共和国国家標準GB 5170「電工電子製品環境試験設備基本パラメータ検定方法」、また国家技術監督局が公布、実施したJJG 190－89「電動振動試験台システム試行検定規程」などである。これらの検定規程も環境及び信頼性試験設備を選択する重要な根拠であり、これらの検定規程の要求に合致しない試験設備は使用を許可しない。

設備選択の基本原則

環境及び信頼性試験設備の選択は以下の5つの基本原則に従うべきである：

1、環境条件の再現性

試験室内で自然界が存在する環境条件を完全に再現することは望ましくて不可視のことである。しかし、一定の許容範囲内では、人々*は、エンジニアリング製品が使用、保管、輸送などの過程で経験する外部環境条件を正確かつ近似的にシミュレーションすることができる。この話は工程の言語で要約すると、「試験設備が創造した被試験製品周辺を取り巻く環境条件（プラットフォーム環境を含む）は、製品試験規範に規定された環境条件とその許容差の要求を満たすべきである」ということである。製品試験に使用する温度箱は国軍標準のGJB 150.3-86、GJB 150.4-86の異なる均一性と温度制御精度の要求を満たすだけではない。このようにしてこそ、環境試験における環境条件の再現性が保証される。

2、環境条件の再現性

1台の環境試験設備は同じタイプの製品の複数回の試験に使用することができ、1台の試験されたエンジニアリング製品も異なる環境試験設備の中で試験を行うことができ、同じ製品が同じ試験規範に規定された環境試験条件の下で得られた試験結果の比較性を保証するために、必然的に環境試験設備が提供した環境条件が再現性を持つことを要求する。つまり、環境試験設備が被試験製品に適用する応力レベル（例えば、熱応力、振動応力、電気応力など）は、同じ試験規範に対する要求が一致している。

環境試験設備が提供する環境条件の再現性は、国家計量検定部門が国家技術監督機構が制定した検定規程に基づいて検定に合格した後に保証を提供する。そのためには、環境試験設備が検定規程における各技術指標及び精度指標の要求を満たすことができ、かつ使用時間において検定周期に規定された期限を超えないことが必要である。非常に一般的な電動振動台を使用するには、加振力、周波数範囲、負荷能力などの技術指標を満たすほか、検定規程に規定された横振動比、メサ加速度均一性、高調波歪み度などの精度指標の要求を満たさなければならず、しかも検定ごとの使用周期は2年であり、2年を超えて再検定に合格してから使用する必要がある。

3、環境条件パラメータの測定可能性

いずれかの環境試験装置が提供する環境条件は観測可能で制御可能でなければならない。これは環境パラメータを一定の許容範囲に制限し、試験条件の再現性と再現性を保証するための要求であるだけでなく、環境条件の暴走による被試験品の損傷を防ぎ、不必要な損失をもたらすために、製品試験の安全からも必要である。現在、各種試験規範において一般的に要求されているパラメータ試験の精度は、試験条件に許容される誤差の3分の1を下回ってはならない。

4、環境試験条件の排他性

環境または信頼性試験を行うたびに、環境要素の種類、量値および許容差に対して厳格な規定があり、試験中または試験終了後に製品の故障と故障モードを判断し分析する際に、確実な根拠を提供するために、環境試験設備には規定された環境条件を提供する以外に、被試験製品に他の環境応力干渉を付加してはならないことが要求される。電動振動台検定規程に規定されたメサ漏れ磁気、加速度信号対雑音比、帯域内帯域外加速度の総二乗平均値比のように。ランダム信号の検査、高調波歪度などの精度指標は、環境試験条件の＊性を保証するために制定された検定項目である。

5、試験設備の安全信頼性

環境試験、特に信頼性試験は試験周期が長く、試験の対象は価値の高い製品であることがあり、試験過程では、試験員は常に現場周辺で巡視や試験作業を操作しなければならないため、試験自体の正常な進行を確保するために、環境試験設備に運行安全、操作便利、使用信頼性、作業寿命が長いなどの特徴を持たなければならない。試験設備の各種保護、警報措置及び安全チェーン装置は、試験者、被試験製品及び試験設備自体の安全信頼性を保証するために、信頼性を完全なものにしなければならない。

温湿度タンクの選択

1、容積の選択

被試験製品（部品、部品、部品または機械全体）を気候環境箱に入れて試験を行う場合、被試験製品の周囲の雰囲気が試験規範に規定された環境試験条件を満たすことを保証するために、気候箱の作動寸法と被試験製品の外郭寸法の間は以下のいくつかの規定に従うべきである：

a）被験製品の体積（W×D×H）は試験箱の有効作業空間の（20～35）%（推奨選択20%）を超えてはならない。試験中に発熱した製品には10%以下を推奨する。

b）当該断面上の試験箱作動室の総面積に対する被試験品の風当たり断面積の比は（35〜50）%（推奨35%）以下である。

c）被試験品外郭表面の試験箱壁からの距離は少なくとも100〜150 mmを維持し、（150 mmを選択することを推奨する）。

上記の3つの規定は実際には相互依存と統一されている。1立方メートルの正方体箱を例にして、面積比は1：（0.35〜0.5）体積に相当する比は1：（0.207〜0.354）である。箱壁から100〜150 mm相当体積の比は1：（0.343〜0.512）である。

上記3点の規定を総括すると、気候環境試験箱の作業室容積は少なくとも被試験品の外郭容積の3〜5倍でなければならない。このような規定を作った理由には、次の点があります。

1）被験体を箱に入れた後、流暢な通路を塞ぎ、通路が狭くなると気流流速が増加する。ガス流と被試験体との間の熱交換を加速する。これは環境条件の再現とは一致しない。関連基準では、試験サンプルと周囲の雰囲気が実際の熱伝導に合わないことを防止するために、試験箱内の試験サンプルの周囲の空気流速が1.7 m/sを超えてはならないと規定されているからだ。空荷時の試験箱内の平均風速は0.6～0.8 m/sで、1 m/sを超えず、a)、b)の2点の要求に規定された空間及び面積比を満たすと、流場の風速は（50～100）%増大する可能性があり、平均zui高風速は（1～1.7）m/sである。標準規定の要求を満たす。試験中に試験片の体積や風当たり断面積を制限なく大きくすると、実際の試験時の気流風速は試験基準で規定されたzui高風速を超えるまで増大し、その試験結果の有効性が疑われる。

2）気候箱作業室内の環境パラメータ（例えば温度、湿度、塩霧沈降率など）の精度指標はすべて空荷状態で測定した結果であり、一旦被試験片に入れた後、試験箱作業室内の環境パラメータの均一性に影響を与え、試験片が占有する空間が大きいほど、この影響も深刻である。実測試験データによると、流場中の風向面と背風面の温度差は3〜8℃に達することができ、深刻な場合は10℃以上に達することができる。したがって、被試験品周辺の環境パラメータの均一性を確保するためには、a）、b）の2つの要件をできるだけ満たす必要があります。

3）熱伝導の原理により、箱壁付近の気流の温度は通常流場中心温度と2〜3℃異なり、高低温の上下*、さらに5℃に達する可能性がある。箱壁の温度と箱壁近傍の流れ場の温度との差が2〜3℃（箱壁の構造や材料による）試験温度と外気環境との差が大きいほど、上記温度差も大きくなるため、箱壁（100〜150 mm）からの距離内の空間は利用不可空間である。

2、温度範囲の選択

現在、国外温度試験箱の範囲は大体－73～＋177℃、或いは－70～＋180℃である。国内の多くのメーカーは一般的に−80〜＋130℃，−60〜＋130℃，−40〜＋130℃であり、150℃まで高温であることもある。これらの温度範囲は通常、国内のほとんどの軍事用、民生用製品の温度試験の需要を満たすことができ、特に必要がなければ、エンジンなどの熱源に近い設置位置にある製品を除いて、盲目的に温度の上限を高めることはできない。上限温度が高いほど筐体内外の温度差が大きくなり、筐体内部の流場の均一性も悪くなるからである。利用可能なスタジオの体積も小さくなります。一方、上限温度値が高いほど、箱壁中間層におけるガラスウールなどの保温材の耐熱性が高くなる。箱体のシール性の要求も高いほど、箱体の製作コストが増加する。

3、湿度範囲の選択

国内外の環境試験箱が提供する湿度指標の大部分は20〜98%RHまたは30〜98%RHであり、湿熱試験箱に除湿システムがなければ、湿度範囲は60〜98%であり、このような試験箱は高湿試験しかできないが、その価格はずっと低い。湿度指標の後に対応する温度範囲を明記するか、zui低露点温度を与えることに注目すべきである。相対湿度は温度と直接関係があるため、同じ含湿量に対して、温度が高いほど相対湿度は小さくなり、例えば含湿量は5 g/Kg（1キロの乾燥空気中に5グラムの水蒸気を含むことを指す）、温度が29℃の時、相対湿度は20%RH、温度が6℃の時、相対湿度は90%RHで、温度が4℃以下に下がって、相対湿度は100%を超えて、箱体内で結露現象が現れる。

高温、高湿を実現するには、箱体の空気中に水蒸気を噴霧したり、霧化した水滴を噴霧したりして、加湿を行う必要があります。低温低湿は相対的に制御しにくい。このときの含湿量は低く、大気中の含湿量よりもはるかに低い場合があり、箱体内を流れる空気を除湿し、空気を乾燥させる必要があるからである。現在、国内外のほとんどの温湿度箱は冷房除湿の原理を採用しており、箱体の空気予調室内に冷房光管を1組加えることである。湿った空気が冷管を通過すると、その相対湿度は100%RHに達し、空気が光管に飽和して結露するため、空気がより乾燥する。この除湿方式は理論的には零度以下の露点温度に達することができるが、冷点表面温度が0℃に達すると、光管表面の結露した水滴が凍結し、光管表面の熱交換に影響を与え、除湿能力を低下させる。また、箱体が密封できないため、大気中の湿った空気が箱体内に浸透し、露点温度を上昇させる。一方、光管間を流れる湿った空気は、光管（冷点）と接触した瞬間に飽和状態に達して水蒸気が析出するだけであるため、この除湿方法では箱体内の露点温度を0℃以下にすることは困難である。実際に到達したzui低露点温度は5〜7℃であった。露点温度5℃は含湿量0.0055 g/Kgに相当し、相対湿度20%RHに対応する温度は30℃である。要求温度20℃から相対湿度20%RHに達すると、この時の露点温度は－3℃であり、冷房方式で除湿するのは困難であり、空気乾燥システムを選択しなければステンレス鋼溶接棒を実現できない。

4、制御方式の選択

温度、湿度試験箱には一定試験箱、交流試験箱の2つの場合がある。

一般的な高低温試験箱は一般的に一定の高低温試験箱を指し、その制御方式は：目標温度を設定し、試験箱は自動的に目標温度点まで恒温する能力を持つ。一定温湿度試験箱の制御制御方式も同様で、目標温度、湿度点を設定し、試験箱は目標温度、湿度点に自動的に恒温する能力を持っている。高、低温交番試験箱は1本以上の高低温変化、循環を設定するプログラムを有し、試験箱は予め設定された曲線に基づいて試験過程を完成する能力があり、zui大昇温、降温速度能力の範囲内で、昇温、降温の速度を制御することができ、設定された曲線の傾きに基づいて昇温、降温速度を制御することができる。同様に、高低温交変湿熱試験箱も予置温度、湿度曲線を有し、かつ予置に基づいて制御する能力を有する。もちろん、交番試験箱はすべて一定試験箱の機能を持っているが、交番試験箱の製造コストは比較的に高く、交番試験箱は曲線自動記録装置、プログラム制御器を配置する必要があり、また試験箱が作業室内の温度が高い場合に冷凍機を開くなどの問題を解決しなければならないため、交番試験箱の価格は一定試験箱の価格より一般的に20%以上高い。そのため、私たちは事実に基づいて試験方法の必要を出発点として、一定の試験箱または交番試験箱を選択しなければならない。

5、温度変化速度の選択

一般的な高低温試験箱には降温速度の指標はなく、周囲温度から公称のzui低温度までの時間は一般的に90〜120 minである。高低温交流試験箱、高低温交流湿熱試験箱はすべて温度変化速度の要求があり、その温度変化速度は一般的に1℃/minを要求し、この速度の範囲内で速度を調整することができる。高速温度変化試験箱の温度変化速度は比較的に速く、昇温、降温速度は3℃/min〜15℃/minに達することができ、ある温度段で昇温、降温速度はさらに30℃/min以上に達することができる。

各規格、速度の急速温度変化試験箱の温度範囲は一般的に同じで、つまり－60～＋130℃であるが、降温速度の変化範囲は異なることを検討し、試験の異なる試験要求に基づいて、急速温度変化試験箱の変化範囲は－55～＋80℃であり、あるものは－40～＋80℃である。

急速温度変化試験箱の温度変化速度には2種類の提法があり、1つは全行程平均昇降温度速度であり、1つは線形昇降温度速度である（実際には5 min当たり平均速度である）。全行程平均速度とは、試験箱の温度変化範囲内におけるzui高温度とzui低温度の差値と時間の比である。現在、海外の各環境試験設備メーカーが提供している温度変化速度の技術パラメータはすべて全過程の平均速度を指す。線形昇降温速度とは、任意の5 min時間帯ごとに保証できる変温速度を指す。実際には、高速温度変化試験箱にとって、線形昇降温度速度を保証する難しさはzuiが大きく、zuiの重要な部分は、降温段zui後の5 minの時間帯で、試験箱が達成できる降温速度である。ある角度から言えば、線形昇降温度速度（5 min当たりの平均速度）はより科学的である。したがって、試験装置は全行程平均昇降温速度と線形昇降温速度（5 min当たり平均速度）の2つのパラメータを有する。一般に、線形昇降温速度（5 min当たりの平均速度）は全行程平均昇降温速度の1/2である。

6、風速

関連基準によると、環境試験を行う際の温湿箱内の風速は1.7 m/s未満であるべきであり、試験自体にとって風速は小さいほど良く、風速が大きいほど試験片の表面と箱体内を流れる気流の熱交換が加速し、試験の真実性に不利である。しかし、試験箱の作業室内の均一性を保証するためには、試験箱内に循環風を持つことが必要である。しかし、急速温度変化試験箱及び温度、湿度、振動などの多要素総合環境試験箱は、温度変化速度を追求するために、箱体内循環気流の流速を速めなければならず、風速は通常2～3 m/sである。そのため、使用目的によって風速の制限が異なります。

7、温度変動度

温度変動は比較的容易に実現できるパラメータであり、すべての環境試験設備メーカーが生産した多数の試験箱の実際の温度変動は±0.3℃の範囲内に制御できる。

8、温度場均一度

自然界における製品の実際の環境状況をより正確にシミュレーションするためには、環境試験において被試験品の周辺が同じ温度環境条件下にあることを保証しなければならず、そのためには試験箱内の温度勾配と温度の変動度を制限しなければならない。国軍標準GJB 150.1－86軍用設備環境試験方法総則には、「試験サンプル付近の測定システムの温度は試験温度の±2℃以内であり、その温度工は1℃/mを超えないか、または総zuiの大きい値は2.2℃である（試験サンプルは動作しない）」と明確に規定されている。

9、湿度の精度制御

環境試験箱における湿度測定の多くは乾湿球法を採用し、環境試験設備の製造基準GB 10586は要求し、相対湿度偏差は±23%RHであるべきである。湿度制御精度の要求を満たすために、湿度試験箱の温度制御精度は高く、温度変動は一般的に±0.2℃未満である。そうしないと湿度制御精度の要求を達成するのは難しい。

10、冷却方式の選択

試験箱に冷凍システムがあれば、冷凍システムは冷却する必要があります。試験箱には空冷、水冷の2種類の形式がある。