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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HALT 217

3.6.5.3 高加速应力筛选HASS 218

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

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