| 标准编号 | GB/T 2421-2020 (GB/T2421-2020) | | 中文名称 | 环境试验 概述和指南 | | 英文名称 | Environmental testing - General and guidance | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | A21 | | 国际标准分类 | 19.020 | | 字数估计 | 30,331 | | 发布日期 | 2020-06-02 | | 实施日期 | 2020-12-01 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 2421-2020: 环境试验 概述和指南
GB/T 2421-2020 英文名称: Environmental testing -- General and guidance
1 范围
IEC 60068系列标准包括一系列环境试验方法及其严酷等级,并规定了各种测量和试验用大气条
件,用于评定试验样品在预期的运输、贮存以及各种使用环境下的工作能力。
本标准主要适用于电工电子产品,但并不局限于此,需要时也可用于其他领域。
专用于个别类型试验样品的其他环境试验方法可以在有关规范中加以规定。
本标准提供环境试验剪裁过程的框架,以便通过适当的试验方法和试验严酷等级来帮助制定试验规范。
IEC 60068系列标准是为产品规范制定者和产品试验者提供一系列统一且可重复的环境、气候、机械和组合试验,并包含了测量和试验用标准大气条件。
这些试验方法基于已有的国际工程经验和鉴定意见,主要用于提供试验样品的下述性能信息:
a) 能够在特定的温度、压力、湿度、机械应力或其他环境条件下,或这些条件的组合下运行;
b) 能够承受运输、贮存和安装的条件。
注1:IEC 60721系列标准提供了一个环境条件分类系统,并给出了相关的定义。
本标准中的试验方法可用于比较抽样产品的性能。为了评定给定生产批次的产品的质量或使用寿命,按照相应的抽样方案使用这些方法,并在必要时通过适当的辅助试验予以补充。
注2:ISO 将“质量”定义为一组固有特征满足要求的程度。
注3:使用寿命:在给定条件下,时间间隔从给定时刻开始,到故障强度变得不可接受时或者当失效导致物品被认为无法修复时结束。
为了提供适用于不同环境条件强度的试验,有些试验程序具有多种严酷等级。通过单独或综合地
改变时间、温度、气压或其他决定因素来获得这些不同的严酷等级。
环境试验及其严酷等级宜基于特定试验样品可能遇到的真实严酷等级进行确定,本标准提供了环
境试验剪裁过程的框架和必要阶段。环境试验剪裁可用于制定特定样品所需的相关试验规范。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
注:为了确定一项试验或一系列试验对试验样品的影响,本标准所包括的试验是由一系列的操作组成。
3.1
试验
一系列完整的操作过程,如需要通常包括下列各项:
a) 预处理;
b) 初始检测和测量;
c) 条件试验;
d) 恢复;
e) 最后检测和测量。
注1:在条件试验和恢复期间可以要求中间检测。
注2:当试验样品条件试验时测得的温度湿度与预处理规定的温度湿度相同时,预处理和条件试验可合并,预处理的检测可代替条件试验检测。
3.2
预处理
为消除或部分消除试验样品以前经历的各种效应,在条件试验前对试验样品所做的处理。
注1:如果有预处理要求,它就是试验程序的第一过程。
注2:预处理可使试验样品经受有关规范要求的气候、电气或其他条件作用,以便在检测和试验前稳定试验样品的性能。
3.3
条件试验
把试验样品暴露在试验环境中,以确定这些条件对试验样品的影响。
3.4
恢复
在条件试验之后最后检测之前,为使试验样品的性能稳定所做的处理。
3.5
试验样品
要进行IEC 60068系列环境试验的产品的样品。
注:术语“试验样品”包括作为试验样品的整体功能特征的任何辅助部件或系统,例如用于冷却和加热的系统。
3.6
散热试验样品
在自由空气条件和4.3试验用标准大气条件规定的大气压力下,在温度稳定后测得的表面最热点
温度与环境温度之差大于5K的试验样品。
注:为了证明试验样品是散热的或者非散热的,可在测量和试验用标准大气条件下进行测量,但需小心不使外界因素例如通风和阳光影响测量,对于大的或复杂的试验样品可多个点开展测量。
3.7
空气条件
无限大空间内的条件,在该空间内空气的运动只受散热试验样品本身的影响。
3.8
相关规范
试验样品要满足的一组技术要求及用来判定这些要求是否被满足的检测方法。
3.9
环境温度
空气的温度(见3.9.1和3.9.2)。
注:应用这些定义时,从IEC 60068-3-1中寻求指导。
3.9.1
非散热试验样品环境温度
非散热试验样品周围的空气温度。
3.9.2
散热试验样品环境温度
在自由空气条件下,散热试验样品周围可忽略其散热影响处的空气的温度。
注:在实际操作中,环境温度采用在试验样品之下0mm~50mm的一个水平面上且与试验样品和试验箱壁等距离处的若干点,或者距离试验样品1m处若干点的温度,二者取温度值小的平均值,采取适当措施防止热辐射影响这些温度的测量。
3.10
表面温度
外壳温度
在试验样品表面规定一个或多个点上测得的温度。
3.11
热稳定
试验样品各部分的温度与其最终温度之差在3K之内,或相关规范规定的其他值以内时的状态。
注1:对于非散热性试验样品,最后温度就是放置试验样品的试验箱当时的平均温度;对于散热试验样品,最后温度需要重复测量以确定温度变化3K或相关规范规定的其他值的时间间隔,当相邻两段时间间隔之比大于1.7时则认为达到了热稳定状态。
注2:当试验样品的热时间常数远远小于在给定温度中暴露的持续时间时,则不需要测量。当试验样品的热时间常数与暴露持续时间为同一数量级时,则进行检查非散热试验样品,以确定:
a) 非散热试验样品是否处于规定的平均环境温度范围内;
b) 散热试验样品重复测量温度变化3K之内或相关规范规定的其他值所需要的时间间隔,确定相邻两段时间间隔之比是否大于1.7。
IEC 60068-3-1提供了散热试验样品和非散热试验样品的有关资料。
注3:实际上,或许不可能直接测量试验样品的内部温度,此时可测量某些与温度有已知函数关系的其他参数进行检查。
3.12
试验箱
能够达到规定的试验条件的部分封闭体或空间。
3.13
工作空间
试验箱中能将规定的试验条件维持在规定的容差范围内的那部分空间。
3.14
综合试验
试验期间试验样品同时受到两种或多种环境影响。
注1:a)温度和湿度;b)温度、湿度和特定介质(包括化学活性物质);c)温度和太阳辐射,以上因素同时影响的试验,与综合试验无关。
注2:综合试验通常用于提供对产品的气候和机械的综合影响。
注3:测量通常在试验开始和结束时进行。
3.15
组合试验
把试验样品依次连续暴露到两种或多种试验环境中的试验。
注1:各次暴露之间的时间间隔可能对试验样品有显著影响需准确地予以规定。
注2:各次暴露之间一般不进行预处理、恢复和稳定。
注3:检测工作通常在第一次暴露前和最后暴露结束后进行。
3.16
试验顺序
试验样品被依次暴露到两种或两种以上试验环境中的顺序。
注1:各次暴露之间的时间间隔通常对试验样品不产生明显影响。
注2:各次暴露之间通常要进行预处理和恢复。
注3:通常在每次暴露之前和之后进行检测,前一项暴露的最后检测就是下一项暴露的初始检测。
3.17
基准大气
任何条件下测得的大气值通过计算修正后的大气。
3.18
仲裁测量
当用以调节大气条件敏感参数达到标准的基准大气的校正系数未知时,以及在推荐的周围大气条
件范围内进行的测量未达到满意效果时,在严格控制的大气条件下所进行的重复测量。
3.19
条件处理 (待测试验样品)
将试验样品暴露于规定相对湿度的大气条件下,或者完全浸渍在水中或其他液体中,在规定的温度
下持续一段规定时间的过程。
注:根据实际情况,用于条件试验的空间可以是能够将规定条件维持在规定容差范围内的整个实验室,也可以是一特定试验箱。
3.20
环境试验剪裁
根据特定试验样品遇到的实际现场条件剪裁试验程序和试验规范的过程,该过程从测量值、文献或其他相关来源进行简化和转换获得,以便可用于试验规范。
注1:本标准中描述的环境试验剪裁过程以一般形式给出,以便为一致的信息流提供框架。
注2:试验剪裁有各种方法和实践,采用相应的分析方法和测试程序,以确保剪裁过程的一致性。
注3:实际上,从文献中或者试验样品的物理参数及其环境条件可能无法获得可靠的数据。数值模拟可用于确定环境条件和产品响应,可用于制定试验规范。特别地,模拟对于产品子组件、组成部件和环境条件的确定可能是有价值的。
注4:对于源自环境试验剪裁过程的规范,使用该标准的试验和严酷等级。只有在找到可靠的技术和/或经验证的经济效益的情况下,才可以使用其他试验程序和严酷等级。在这种情况下,规范中包括偏离标准试验的原因。
注5:环境试验剪裁,模拟环境条件不是必须的,关键是失效机制的再现。
注6:如果使用加速因子,则始终选择加速因子,以避免运行、贮存或运输中引入不同的失效机理。
注7:环境试验剪裁,需进行检查以确定:
a) 试验样品寿命周期剖面;
b) 关键失效机理;
c) 适当的加速因子;
d) 适当的试验样品模型。
3.21
质量
产品或服务满足用户需求的能力。
3.22
使用寿命
在给定条件下,从给定的时间点开始,以在失效强度变得不可接受或者因故障而认为项目不可重复
时的时间点结束,这两个时间点的时间间隔。
4 标准大气条件
4.1 基准标准大气条件
---温度:20℃;
---气压:101.3kPa(1013mbar)。
注:由于相对湿度不能通过计算来校正,因此不予规定。
如果要测量的参数是随温度或气压变化的,且其变化规律已知,则应按4.3中规定的条件测量参数
值。如有必要可通过计算校正到上述的基准标准大气参数值。
4.2 仲裁测量和试验用标准大气
如被测参数取决于温度、气压和湿度,且变化的规律未知时,则大气条件应从表1中选取。
注1:以上的取值包括本标准之前版本和ISO 554及ISO 3205中的取值。
注2:温度25℃主要用于半导体装置和集成电路试验(在ISO 554和ISO 3205中未出现)。
注3:较小容差可用于仲裁测量,较大容差仅当相关规范允许方可使用。
注4:当相对湿度不影响试验结果时可忽略相对湿度。
a 包括上下限值。
4.3 测量和试验用标准大气条件
进行测量和试验用标准大气条件范围见表2。
4.4 恢复条件
4.4.1 概述
在条件试验之后和最后测量之前,试验样品应在环境温度下稳定。测量在稳定后进行。
当试验样品的电气参数受吸湿或表面状况的影响而变化很快时,则用本标准所规定的“受控恢复条件”,如试验样品从潮湿箱取出约2h内,绝缘电阻大幅提升。
当试验样品的电气参数受吸湿或表面状况的影响变化不快时,则可在规定的试验标准大气条件下
进行恢复。
当恢复和测量不在同一试验箱进行时,将试验样品转入测量箱内时试验样品表面上不应出现凝露。
大部分IEC 60068-2中的试验方法都给出了合适的恢复条件和持续时间,除非有关规范中另有规
定应使用这些规定的条件。
4.4.2 受控恢复条件
注1:受控恢复条件也称作“标准恢复条件”。
受控恢复条件如下:
---温度:实际的实验室温度±1℃,在4.3规定的范围内,即在+15℃~+35℃之间;
---相对湿度:73%~77%;
---空气压力:86kPa~106kPa(860mbar~1060mbar);
---恢复时间:如果与IEC 60068-2中给出的试验方法规定不同时,应在有关规范内加以规定。
在特定情况下如需要不同的恢复条件,有关规范应加以规定。
注2:受控恢复条件也可用于预处理。
4.4.3 恢复程序
条件试验后10min内,把试验样品放入恢复箱(如果需要单独的试验箱)。如果有关规范要求恢复
后立即进行测量,则应在试验样品从恢复箱中取出后30min内测完并且应先测量那些变化最快的
参数。
恢复箱内温度与实验室温度之差不应超过1℃,以免试验样品在恢复箱内取出时吸潮或干燥。恢
复箱应具有良好的导热性并能严格控制箱内湿度。
4.5 标准干燥条件
测量前如果要求对试验样品进行干燥,除非有关规范另有规定,应在表3的条件下干燥6h。
5 试验方法的应用
按照有关规范的规定,这些试验方法可用于型式认可、鉴定试验、质量检查试验或任何相关的目的。
6 气候试验顺序
气候试验的顺序主要适用于各类元件时,为了在有要求时加以使用,一般认为低温、高温、低气压和交变湿热试验之间有一定的联系并称之为气候顺序。进行这些试验的顺序如下:
---高温;
---交变湿热(上限温度为55℃的试验Db的第1个循环);
---低温;
---低气压(有要求时);
---交变湿热(上限温度55℃的试验Db的其余各个循环)。
这些试验之间的时间间隔应不大于3天,但交变湿热试验第1循环与低温试验之间的时间间隔除
外,这一时间间隔包括恢复时间在内应不大于2h。除非另有规定,测量通常只在气候顺序的开始和结束时进行。
7 元件的气候分类
元件采用气候分类时,应以附录A中的一般原则为基础。所有系统的公用部分应采用该分类。
8 试验的应用
附录B给出了环境试验的导则。
相关规范应规定试验是否应在通电或不通电的条件下进行。如果认为包装是试验样品的一部分
时,相关规范也可以规定对带包装试验样品进行试验。
当试验样品过大或过重不能用整个试验样品进行试验时,可分别对主要部件进行试验。相关规范
应给出要采用的试验方法的细节。
注:本方法只适用于互不影响的部件,除非能考虑到这些影响。
9 量值数值的意义
9.1 概述
在IEC 60068-2给出的试验方法中提供了各种试验参数(温度、湿度、应力、持续时间等)的定量数值,这些数值按各个试验要求可用不同方式表示。
最常用的两种情况是:
a) 表示为带有容差的标称值;
b) 表示为数值范围。
对于这两种情况数值的意义讨论如下。
9.2 带有容差的标称值
两种表示方式例子如下:
a) (40±2)℃;
(2±0.5)s;
b) 相对湿度(93+2-3)%。
以带容差的标称值表示量值时,要求试验应在规定值进行,规定容差主要是考虑以下因素:
---试验设备调节装置难以将试验参数精确地调节在规定值上,而且此调节值在试验过程中会产
生漂移;
---仪器误差;
---放置试验样品的工作空间内的环境参数不均匀,没有规定专门容差。
规定容差的目的并不是允许试验空间内的参数值可在这一范围内调节,所以使用带有容差的标称
值时,应将试验装置调节到该标称值上以便考虑仪器误差。
原则上,即使试验设备误差很小以致可确保不超过限值,也不应将试验设备调节到并维持在限值上。
如果定量值为100±5,则考虑到仪器误差的情况下将试验设备调节到并保持在100,任何情况下都
不应调节到并保持在95或105的目标值上。
为避免试验样品在试验时间超过任何限......
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