GB/T 5170环境试验设备检验方法新旧版本的比较分析

杨明涛

（广州爱斯佩克环境仪器有限公司，广东 广州 510800）

1 引言

环境试验大致可以分为 “气候环境试验”、“机械环境试验”和 “综合环境试验”，与气候有关的环境试验包括温度、湿度与压力等环境应力试验。对一般电工、电子产品而言，由于温度和湿度引起的产品失效所占的比例超过60%，对电子产品的影响最大，本文将对此进行比对分析。

GB/T 5170《电工电子产品环境试验设备基本参数检定方法》系列标准经历了1985年首次发布，1995年4月首次修订，2008年6月发布目前最新的版本，并从2009年3月开始实施等过程。现对新版本和95版的一些差异进行比对分析，查找其改进的地方，分析其适应现代工程技术水平，符合我国国情，适应范围广泛而又具有较强可操作性的特点。

2 GB/T 5170系列标准介绍

GB/T 5170系列标准包括： 《GB/T 5170.1-2008电工电子产品环境试验设备检验方法 总则》，《GB/T 5170.2-2008电工电子产品环境试验设备检验方法 温度试验设备》，《GB/T 5170.5-2008电工电子产品环境试验设备检验方法 湿热试验设备》，《GB/T 5170.1-2008电工电子产品环境试验设备基本参数检定方法 总则》，《GB/T 5170.2-2008电工电子产品环境试验设备基本参数检定方法 温度试验设备》，《GB/T 5170.5-2008电工电子产品环境试验设备基本参数检定方法 湿热试验设备》。

3 检验条件及方法的比较分析

a）新旧版本对测量传感器的要求不同，旧版本要求传感器的热时间常数不大于20 s；新版本则要求传感器在空气中50%响应时间应在10～40 s之间，并追加了温度测量系统的响应时间，要求小于40 s，并在测量温度变化速率时，响应小于5 s。

b）数据采集量发生了变化，旧版标准要求在设备进入稳定状态后，30 min内，数据每隔2 min记录1次，共记录15次；新版本要求数据记录间隔1 min，共记录数据30次。数据采集量的增加，有利于提高数据分析的准确性。

c）温度变化速率、每5 min平均温度变化速率、温度过程量温度过冲恢复时间的测量点位置规定为工作空间的几何中心点。

d）新版标准注明检定设备一般在空载条件下进行，而旧版标准则恰好相反。

4 数据处理的比较分析

4.1 温度偏差分析

新旧版标准都对试验箱（室）在稳定状态下，工作空间各测量点在规定时间内所实测的最高温度和最低温度与标称温度的上下偏差进行了分析。而且，新旧版本的计算公式相同，描述基本相同，但新版本的计算公式的描述更为详细一些。

4.2 温度波动度分析

a）新版标准对试验箱（室）在稳定状态下，在规定的时间间隔内，工作空间内任意一点的温度随时间的变化量进行了分析。

计算公式如下：

式（1）中：ΔTj——工作空间第j点在规定的时间间隔内的温度波动度，单位为摄氏度（℃）；

Tjmax——工作空间第j点在规定的时间间隔内的实测最高温度，单位为摄氏度（℃）；

Tjmin——工作空间第j点在规定的时间间隔内的实测最低温度，单位为摄氏度（℃）。

b）旧版标准的计算方法

试验箱（室）在稳定状态下，工作空间指示点温度在30 min内（每2 min测试1次）的实测最高温度与最低温度差值的一半，冠以 “土”号，计算公式如下：

式（2）中：ATf——温度波动度，℃；

Tfmax——指示点在 30 min内的实测最高温度，℃；

Tfmin——指示点在30 min内的实测最低温度，℃。

不难看出，新旧计算方法有了较大的变化。在新方法中，检测点由工作空间指示点温度改为空间任意点的温度，并取消了 “土”号的限制；在实际计算数值时，相应地至少放大了一倍，并对控制精度提出了更高的要求。另外，在旧版方法中，温度波动度在湿热条件下土0.5℃的容差满足不了湿度+2/-3%RH的要求，新的计算方法在提高控制精度的同时也更容易满足湿度波动度的要求。

4.3 温度均匀度分析

新旧版标准都对试验箱（室）在稳定状态下，工作空间在某一瞬时任意两点温度之间的最大差值进行了分析。而且新旧版本的描述基本相同，计算方法也相同；只是由于数据记录时间的间隔有差别（数据采集由15次变更为30），在数据处理量上有所区别。

4.4 温度变化速率分析

由于电子产品及元器件的技术与工艺的不断发展，对现代电子产品提出了更高的可靠性要求，因此，环境应力筛选（ESS）方法得到越来越多的应用，其环境试验设备要满足ESS温度循环试验的3个要求：

a）温度极限的温差应尽可能地大：高低温之间的温差≥100℃，而不管产品预定的使用极限；只要产品不引起不必要的危险，且不使无缺陷的产品遭到破坏即可。

b）温度极限之间的温度速率必须尽可能地快，通常≥5℃/min，以产生最佳的应力水平；并且可以多次循环，而不危害无缺陷的产品。

c）试品上的风速最好≥3 m/s，以使试品表面的温度尽量接近箱温。

基于以上要求，标准修改或新增了温度变化速率、每5分钟温度平均变化速率、温度过冲、温度过冲量、温度过冲恢复时间等内容的定义和计算方法。

a）温度变化速率分析

试验箱（室）工作空间几何中心点所测得的两个规定温度之间的转变速率，用℃/min表示，计算公式如下：

式（3）中：VT——温度变化速率，单位为摄氏度每分钟（℃/min）；

T2——最高规定温度，单位为摄氏度（℃）；

T1——最低规定温度，单位为摄氏度（℃）；

t——温度自规定温度范围的10%上升（下降）到90%的时间，单位为分钟（min）。

此方法充分考虑了环境试验设备的实际工作情况，是一种在满足实验条件的同时趋于合理的计算方法；同时使标准更广泛地涵盖了环境试验设备，弥补了某些空白和不足。

b）相对湿度偏差、相对湿度均匀度以及相对湿度波动度等的计算方法与温度的计算方法雷同，故在此不作赘述。

5 结束语

综上所述，随着电子技术的不断发展，产品质量要求的不断提高，新版标准只有在旧版标准的基础上，通过及时补充并吸收新的检验方法，不断完善，才能同步满足技术的进步对标准规范提出的新的要求。

[1]GB/T 5170.1-2008，电工电子产品环境试验设备检验方法总则[S].

[2]GB/T 5170.2-2008，电工电子产品环境试验设备检验方法 温度试验设备 [S].

[3]GB/T 5170.5-2008，电工电子产品环境试验设备检验方法 湿热试验设备 [S].

[4]GB/T 5170.1-2008，电工电子产品环境试验设备基本参数检定方法 总则 [S].

[5]GB/T 5170.2-2008，电工电子产品环境试验设备基本参数检定方法 温度试验设备 [S].

[6]GB/T 5170.5-2008，电工电子产品环境试验设备基本参数检定方法 湿热试验设备 [S].