电类实验室安全问题探究

王常策+阎群

摘要：实验室的安全威胁有多方面，如触电、火灾等；设备老化是实验室的隐性威胁；在加强管理制度建设的同时，更要关注设备老化问题。建议制定国家淘汰老旧实验教学设备的标准，以及实验教学设备制造、选件规范标准，从源头上保障实验室安全。

关键词：实验室安全；电路老化；强制淘汰

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）42-0255-02

学生实验是人才培养的主要环节，实验室是学生成才成长的重要依托。学生通过实验能够巩固理论知识，锻炼操作技能，甚至产生创新思维。实验室是学校人才培养的重要基地，是学生成长的丰厚沃土，但，实验室接待学生人数众多，实验人员流动性大，尤其是基础实验室往往是入职新教师的练兵场，这都给实验室的安全运行带来极大的现实威胁。电气实验设备还有一项容易忽略的设备老化问题，也是一个严重的隐患。只有全面系统地解决好各个环节、各个部分的隐患，落实好各项安全措施，才能确保实验顺利开展，才能保障学生的人身安全，避免国家的财产损失。本文以电工技术实验室为例具体分析。

一、电工技术实验室的安全威胁

触电事故，电工技术实验室的任务是电路性能测量，要使用各种仪表，要用电，要用强电，尽管是低压电，但电致事故仍是电工技术实验室的首要威胁。电工技术实验主要使用强电，触电事故总会发生，本实验室发生学生触电的事件每年都有。发生触电事故的原因多是学生没按操作规程，没能正确使用相关设备造成的。但是，设备的设计也不是没有挑剔，也可以改进设计提高安全性。火灾，高校实验室发生火灾的事件是不胜枚举了，每年都会有大大小小的火灾发生。原因主要是设备电路老化，误接短路，或是错用电源等。电路老化，电工技术实验室使用的设备多为测量仪表，测量仪表的重要部件是电路板、功能芯片。在电路板上，在功能芯片上集成了成千上万的晶体管，它们长期服役后功能会退化，即电路会老化。电路板与集成芯片的老化主要分两部分，一是制造工艺形成的系统性老化；二是使用过程中积累的功能退化。电路板芯片与相关电子元件连接要形成数以千计的微小焊点，一个焊点失效就可导致器件失效甚至整台设备瘫痪。[1]在制板过程受焊接工艺制约，焊点和基板以及封装材料之间的线膨胀系数差异较大，容易在焊点内部产生应力—应变集中，这种热应力—应变往往对材料的组织结构产生损伤，导致材料的力学性能明显下降。[2]在电路使用过程中，焊点蠕变也会使得材料的力学性能下降。电路板、芯片在使用过程中因各种因素影响，如湿度、温度，特别是电源电压的波动，都会使电路各个层面和环节产生老化现象。如门电路芯片老化会使逻辑门反转速度逐渐减慢；如电路晶体管老化，会使得晶体管饱和，漏极电源逐步减小，电压升高。电源电压波动越大，电路老化越严重；晶体管受压时间越长，老化就会越快；芯片集成度越高，老化问题就越严重。[3]

二、实验室安全威胁的影响因素分析

从学校管理的层面对实验室安全都是很重视的，各校都有一整套的安全管理制度，层层传达，级级落实。一般都能做到会议宣讲、制度上墙的状态，但现实情况还是不容乐观，实验室灾害事故仍时有发生。

1.实验人员安全意识淡薄，思想麻木。实验室人员长期在一个场所工作，很长时间都平平安安，甚至对一些危险因素也习以为常，思想的警惕性降低。再就是学生，尽管指导教师把安全问题讲了多遍，由于对设备和环境的生疏，在实际操作过程中仍会出错。比如，电工技术实验测量电流，用一根特别线连接电流表和被测电路，这根线一个双头端接电流表，另一端是个插头结构金属圆柱，插入电路测试专用孔。但，总有学生用错，把双头端接入电路，甚至接到三相交流电电源，这样另一端金属柱插头就会有220伏甚至380伏的电压，一旦触到就很危险。

2.制度有了，但监督检查不够。各学校都制定了不少安全规章制度，也建立了相应的机构，但实际行动少，只是嘴上功夫，徒有虚名。不到基层实验室巡视，没有督促指导，制度一上墙，工作就交账。工作目的不明确，工作只是给上级看的面子工程，应付了上级就完事大吉。在学校制定安全规章制度的时候，就要同时制定合理规范的监督检查制度和措施。安全管理，各级领导要从自身做起，从领导开始落实安全管理制度。改变安全管理有始无终、虎头蛇尾，会议开完就算完，有宣讲，无考核的状况。

3.设备老化，这个问题也是学校容易忽视的一个问题。它从外观上难以看到，并且更多的时候也只是部分仪表的损坏，或某台设备的“罢工”，但，隐患很大。网络或是电视新闻报道的正常使用的电视机、电冰箱發生自燃现象，多是线路老化所致。实验室因实验设备电路老化引起的灾害事故也不乏案例。

三、解决安全威胁的应对之策

1.安全教育管理工作要做足。安全意识和观念非常重要。安全教育既要有面上教育，也要有专业和部门的针对性更强的安全教育。各二级学院和实验室主管部门要有更加细致、准确的安全规范要求，针对实验室人员和专业学生进行专业安全教育。要让安全观念深入人心，要让每位师生树立起对人对己、对国对家负责的态度。实验室人员自己的安全观念一定要加强，要明白自身的安全责任，要认真学习各项规章制度，身体力行，切实执行，把各项措施落到实处。安全的落脚点在于心，各项规章制度再好，如果没有实验室师生的内心认知，也是废纸一张。实验室安全既要建立严密完整的安全管理制度，更要让安全管理制度内化到师生的心里去。要让实验室师生树立牢固的安全意识。

2.设施保障要到位。根据灾害类型配备相关设施，基本的消防栓、手提干粉灭火器，疏散通道、应急指示灯、报警器等要配置齐全。电工技术实验室根据自身特点要注意，实验室接地线是否完好，漏电保护措施是否正常。要做到事事有落实，件件有保障。但，还有隐性的安全威胁，就是设备本身或说设备内部的安全隐患，也就是设备老化问题甚至更严重的设计本身就有隐患。在实验室使用的各种测量仪表，电路板、芯片、元器件是会老化的，轻者表现为仪表性能下降或损毁，严重者会导致电路短路引起火灾。在进行安全检查时不能只是检查灭火器有没有、消防通道堵没堵，这些是重要，但更重要的设备本身的安全隐患不能忽略，它是灾害的隐蔽肇始者，需要引起更多注意。endprint

3.有舍有得，果断取舍。实验室的设备质量很难使人满意，实验教学设备往往是“试验设备”。实验教学设备市场不是很宽广，它没有消费电子市场广阔，竞争也就不充分，优胜劣汰的市场机制不能有效发挥，给教學设备的低质量埋下了“祸根”。教学设备，学生做实验，多是初次使用，又是大量学生轮换使用，损毁的几率就会大幅度提高。国际上有统计，“一个只经过简单训练的人，其完成特定任务的可靠性大概是90%”，[4]坏了修，修了坏，再修再坏，再坏再修，这是实验室里的普通景象，实验室人员自己也认为本该如此。这里说的是，修设备不是错，维护设备是实验室人员的天职；但，凡事有度。工业产品是有寿命的，实验设备、各种测量仪表也同样是有寿命的，其生命的历程就是老化。尤其是电子产品老化问题更为严重，设备损坏是老化的一种表现形式。实验教学设备，要适时淘汰。

每年我国因使用家电造成触电伤亡的人数就超过了1000人，因使用家电引发火灾造成的经济损失更是十分惊人。而导致这些事故的原因，家电超龄服役是最重要的一点。美国从10年前开始，针对废旧家电的处理，制定了一系列法规法令。我国应尽快制定实验教学设备，尤其是以电路板、电子芯片为基础工作运行的实验教学设备，强制报废标准；制定强、弱电实验教学设备的制造与选件规范，保证实验教学设备的质量，避免安全隐患的产生。各学校在国家强制规定出台前，可参考相关行业标准和做法，适时淘汰更新实验教学设备。今天不舍得淘汰老旧设备，明天就得花更多的资金搞亡羊补牢之事，如果是生命的损失，再多的金钱也无法弥补。该淘汰要坚决淘汰，要有壮士断腕之决心。舍掉一些资财，换得实验室的安全，换得师生的平安是值得的。

参考文献：

[1]张亮，韩继光，郭永环，等.半导体激光钎焊SnAgCuCe无铅焊点组织与性能[J].稀土，2015，36（6）：91-94.

[2]薛松柏，吴玉秀，崔国平，等.热循环对QFP焊点强度及微观组织影响规律的数值模拟[J].焊接学报，2006，27（11）：1-4.

[3]曹建民，贺威，黄思文，等.NBTI界面电荷反馈引起器件寿命变化的数值分析[J].深圳大学学报理工版，2013，30（2）：144-149.

[4]徐明，徐晓红.对电子类实验教学设备可靠性的一些思考[J].实验技术与管理，2015，32（2）：236-239.endprint