環(huán)境試驗(yàn)是人們進(jìn)行科學(xué)研究和產(chǎn)品研制、生產(chǎn)及評(píng)價(jià)時(shí)應(yīng)用的眾多試驗(yàn)中的一種類型。環(huán)境試驗(yàn)區(qū)別于其他試驗(yàn)的根本之處在于對(duì)試驗(yàn)的環(huán)境條件有特定的要求，其目的是獲取特定環(huán)境條件下產(chǎn)品的材料、結(jié)構(gòu)、功能、性能的變化、產(chǎn)品對(duì)其經(jīng)受環(huán)境應(yīng)力的物理響應(yīng)特性和耐環(huán)境能力極限方面的信息，以便為進(jìn)行各種決策或采取適當(dāng)措施提供依據(jù)。因此，環(huán)境試驗(yàn)一般不是在人們熟悉的生活和工作環(huán)境下進(jìn)行，即所謂常溫、常壓和常遇到的濕度條件下進(jìn)行。更科學(xué)地說，它是在環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)大氣條件(通常為15～35℃， 50～80%RH， 104～106kPa)以外的條件下進(jìn)行的試驗(yàn)。

 

環(huán)境試驗(yàn)的種類和用途

 

一般人認(rèn)為，環(huán)境試驗(yàn)可作為產(chǎn)品出廠前驗(yàn)收檢驗(yàn)和考核批生產(chǎn)工藝穩(wěn)定性、確定產(chǎn)品是否可以驗(yàn)收的手段，即通常所說的環(huán)境驗(yàn)收試驗(yàn)和環(huán)境例行試驗(yàn)，這是產(chǎn)品批生產(chǎn)中的一個(gè)把關(guān)手段。事實(shí)上，環(huán)境試驗(yàn)的用途遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出此范圍，它不僅是考核產(chǎn)品對(duì)環(huán)境適應(yīng)性要求的符合性和評(píng)價(jià)產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性的手段，更是發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)缺陷、為改進(jìn)設(shè)計(jì)提供信息的工具和獲取產(chǎn)品各種信息、以更好地使用產(chǎn)品的有力工具，因此它也是一種使產(chǎn)品增值的試驗(yàn)。正因?yàn)槿绱?，國?nèi)外對(duì)環(huán)境試驗(yàn)的重視程度越來越高，其應(yīng)用也越來越廣泛。按照MIL-STD-810F 《環(huán)境工程考慮和實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)方法》和GJB4239 《裝備環(huán)境工程通用要求》中規(guī)定，環(huán)境試驗(yàn)可分為三大類，即: 自然環(huán)境試驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)和使用環(huán)境試驗(yàn)。

 

下面我們就以實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)為例進(jìn)行講解：

 

實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)是指在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)按規(guī)定的環(huán)境條件和負(fù)載條件進(jìn)行的試驗(yàn)。按其目的可分為環(huán)境適應(yīng)性研制試驗(yàn)、環(huán)境響應(yīng)特性調(diào)查試驗(yàn)、飛行器安全性環(huán)境試驗(yàn)、環(huán)境鑒定試驗(yàn)、環(huán)境驗(yàn)收和環(huán)境例行試驗(yàn)，這些試驗(yàn)的目的和應(yīng)用時(shí)機(jī)如表2所示。
 

 

環(huán)境條件

 

實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境條件完全是用試驗(yàn)設(shè)備創(chuàng)造的人工環(huán)境條件，這種環(huán)境條件可以是模擬條件，也可以是加速條件，具體取決于試驗(yàn)的目的。例如環(huán)境適應(yīng)性研制試驗(yàn)使用的是加速或加劇的環(huán)境條件，所謂加速或加劇是指環(huán)境條件嚴(yán)酷度高于壽命遇到的或規(guī)范、合同規(guī)定的環(huán)境條件嚴(yán)酷度；批生產(chǎn)驗(yàn)收檢驗(yàn)用的環(huán)境試驗(yàn)條件則一般是低于規(guī)范或合同規(guī)定的環(huán)境條件；而設(shè)計(jì)和工藝定型用的環(huán)境鑒定試驗(yàn)的環(huán)境條件則與或規(guī)范規(guī)定的環(huán)境條件相同。除施加環(huán)境條件外，尚須加上負(fù)載條件。

 

許多人往往把實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)說成是模擬環(huán)境試驗(yàn)，這個(gè)說法是不夠準(zhǔn)確。如上所述，實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)條件有些模擬實(shí)際環(huán)境，有些則不模擬實(shí)際環(huán)境，而是一種激發(fā)試驗(yàn)。即使是模擬環(huán)境試驗(yàn)，也不像可靠性試驗(yàn)?zāi)菢?，?dòng)態(tài)、真實(shí)模擬實(shí)際的環(huán)境應(yīng)力種類、量值、施加時(shí)序和作用時(shí)間比例，而是模擬的產(chǎn)品壽命期中遇到的真實(shí)環(huán)境中極端值。從工程應(yīng)用角度出發(fā)，這種極端值不應(yīng)是最高值，而是取了一定風(fēng)險(xiǎn)的合理極值。因此，環(huán)境試驗(yàn)的環(huán)境模擬是對(duì)極值環(huán)境的模擬?？梢?，一定意義上也是一種加速(加劇)試驗(yàn)。因?yàn)閷?shí)際使用中，并不象試驗(yàn)中那樣每時(shí)每刻均經(jīng)受這種極端環(huán)境應(yīng)力量值作用，典型的例子是濕熱試驗(yàn)，其環(huán)境條件是相對(duì)濕度95%、溫度在30℃～60℃之間交變。很明顯，按照溫度-濕度一壓力自然關(guān)系來看， 自然界中不會(huì)出現(xiàn)60℃和95%相對(duì)濕度并存的現(xiàn)象。

 

試驗(yàn)對(duì)象

 

實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)對(duì)象不是材料和工藝等初級(jí)制品，而是由其制成的元器件、組(部)件、設(shè)備、分系統(tǒng)、系統(tǒng)乃至整機(jī)。

 

目前國內(nèi)外元器件有單獨(dú)的環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，如GJB 360《電子元器件環(huán)境試驗(yàn)方法》；而組部件、設(shè)備、分系統(tǒng)、系統(tǒng)則有一套環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，如GJB 150《軍用設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)方法》；大型系統(tǒng)和整機(jī)目前尚沒有通用標(biāo)準(zhǔn)，一般都是自己編制試驗(yàn)大綱。因此，對(duì)國防科工委系統(tǒng)軍工單位來說，實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)對(duì)象主要是有獨(dú)立功能的組、部件、設(shè)備、分系統(tǒng)和系統(tǒng)，可見其試驗(yàn)對(duì)象重點(diǎn)不同于自然環(huán)境試驗(yàn)。

 

試驗(yàn)用途

 

實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)用途如下：

 

a.環(huán)境適應(yīng)性研制試驗(yàn)-發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)、工藝缺陷和薄弱環(huán)節(jié)。

b.環(huán)境響應(yīng)特性調(diào)查試驗(yàn)-獲取產(chǎn)品對(duì)溫度、振動(dòng)等應(yīng)力響應(yīng)特性和找出其耐環(huán)境應(yīng)力的工作極限和破壞極限。

c.飛行器安全性試驗(yàn)-確保首飛和試驗(yàn)安全。

d.定型環(huán)境鑒定試驗(yàn)--驗(yàn)證環(huán)境適應(yīng)是否滿足合同要求，為定型轉(zhuǎn)入批生產(chǎn)提供決策依據(jù).

e.批生產(chǎn)環(huán)境驗(yàn)收和環(huán)境例行試驗(yàn)-檢驗(yàn)批生產(chǎn)質(zhì)量控制過程的穩(wěn)定性，為產(chǎn)品驗(yàn)收決策提供依據(jù)。

 

應(yīng)用階段

 

各種類型的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)具體應(yīng)用階段如表2所示。從表2看出，實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)主要用于型號(hào)研制和生產(chǎn)過程。此外實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)也可以作為對(duì)產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性的評(píng)價(jià)手段，用于評(píng)估產(chǎn)品適應(yīng)性，為選用貨架產(chǎn)品或產(chǎn)品競標(biāo)決策提供依據(jù)。

 

試驗(yàn)設(shè)備(設(shè)施)

 

實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)由于其環(huán)境條件要用人工的方法產(chǎn)生出來并加以有效控制，試驗(yàn)設(shè)備結(jié)構(gòu)自然要比自然環(huán)境試驗(yàn)復(fù)雜得多，技術(shù)含量也高、購買成本也大，特別是要同時(shí)產(chǎn)生多個(gè)環(huán)境因素的綜合試驗(yàn)設(shè)備，更為復(fù)雜。為適應(yīng)產(chǎn)品的重量和體積分布范圍，氣候環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備從最小的有0.1m³試驗(yàn)箱，大到的有幾十立方米的步入式試驗(yàn)室，最大的有幾千平方米的試驗(yàn)車間。此外，振動(dòng)和沖擊等力學(xué)試驗(yàn)更是復(fù)雜，設(shè)備的大小也已系統(tǒng)化。因此實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備的購置費(fèi)用大。

實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)有以下特點(diǎn)：

 

a.試驗(yàn)環(huán)境條件由人工產(chǎn)生，可以控制和實(shí)時(shí)記錄，試驗(yàn)條件具有重現(xiàn)性。

b.試驗(yàn)可以將單一因素施加于產(chǎn)品，便于尋找故障原因和改進(jìn)設(shè)計(jì)。

c.試驗(yàn)環(huán)境條件是經(jīng)對(duì)產(chǎn)品壽命期各種環(huán)境數(shù)據(jù)及其對(duì)產(chǎn)品影響綜合分析確定的，基本上代表了其壽命期最嚴(yán)酷的環(huán)境或各種環(huán)境因素綜合，不是自然環(huán)境條件。對(duì)某一或某些環(huán)境因素綜合作用的試驗(yàn)只需進(jìn)行一次。

d.試驗(yàn)環(huán)境條件是合理極值環(huán)境或其綜合，有一定的加速性，能很快發(fā)現(xiàn)問題，試驗(yàn)時(shí)間短

e.試驗(yàn)過程可控制，試驗(yàn)結(jié)果有重現(xiàn)性。

f.主要用于產(chǎn)品研制和生產(chǎn)階段。既可以用于幫助提高產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性，又可以驗(yàn)證產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性是否符合要求，還可以獲取各種信息，便于使用。

g.主要用于確保對(duì)合同的符合性，試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際作用結(jié)果有差異。

h.試驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)技術(shù)比自然環(huán)境復(fù)雜，試驗(yàn)成本高。