環境試驗中凝露問題淺析

1 前言
環境試驗做為檢驗提高電子產品可靠性的一種常用手段，廣泛用于電子產品的各個研發周期。用于確
定通訊設備對環境的適應性。在環境試驗過程中根據產品的特性，選擇合適的試驗方法，對產品的機械性
能、電氣性能、物理性能、材料的抗拉強度和抗張力變化、絕緣性能等作出檢驗和評估。只有選擇正確的
試驗方法和標準的試驗條件下，才能得出正確的試驗結果。在恒定濕熱過程中，要預熱產品，避免大量凝
露出現，引起附加的應力，從而影響對實驗結果的正確評估。
2被測通訊產品概況
某通訊設備是室外設備，采用自然散熱。其特點是體積大，熱耗大且腔體密封。工作環境溫度：
一40℃一55％，要求機箱內溫升不大于20。C，工作濕度：10％一95％(相對濕度)；貯存溫度：一40℃
一+85℃，儲存濕度：≤93％(相對濕度)；整機總重量： 50Kg。
總體結構采用箱型結構。由箱體、門、安裝附件和內部的電源模塊、兩個功率放大器模塊、兩個低噪
聲放大器模塊、兩個雙工器(DUP)、防雷模塊和監控板等組成。
3環境試驗中存在凝露問題的分析
對于這種密封且熱耗大，體積大的自然散熱產品而言，如果產品內的熱沒有傳輸到周圍大氣中去，則
產品溫度將不斷上升。實際上，產品所產生的熱是不斷向周圍環境大氣散發的，*后，產品所產生的熱與
耗散在周圍冷卻大氣中的熱相平衡，使產品溫度達到穩定。只有當環境溫度上升(或下降)時，產品內部
的溫度才會隨著進一步的上升(或下降)，直至達到新的平衡為止。
由于環境溫度箱受環境溫度和濕度的影響，在高溫和低溫以及高低溫試驗中，濕度同環境濕度相差不
大，大約在48％(至少在達到熱平衡之前)。一般的環境試驗箱都有濕度控制功能，通常采用的加濕方法
如下：
噴霧加濕：容易在工作空間產生少量氣溶膠；
蒸汽加濕：可能使箱內溫度較低的設備產生凝露；
揮發加濕：少量氣溶膠；
水溶液加濕：容易引起腐蝕；
當把實驗樣品放進實驗箱中時，如實驗樣品的表面溫度低于實驗箱中空氣的露點溫度，樣品表面上就
會出現凝露，因此，一般在實驗之前對實驗樣品進行預熱。露點溫度取決于空氣中水汽的含量，露點溫
度、**濕度和水汽壓力之間存在直接關系。在實驗期間，如果空氣中水分的含量和空氣溫度較高，使空
氣露點溫度和實驗樣品表面溫度之間達到某一差值，就會產生凝露。一般在實驗的升溫階段，由于實驗樣
品有一定的熱時間常數，其表面溫度往往低于實驗箱內空氣的露點溫度，因此，實驗樣品表面產生凝露。
在升溫期間，在熱常數時間為T的實驗樣品表面上所產生凝露所需要的相對濕度由下式給出：
當實驗樣品在實驗過程中除了會產生凝露外，由于濕度還存在以下的物理現象：
吸附：由于設備表面材料的類型、材料的表面結構、和水汽壓力的大小不同，決定了實驗樣品表面的
水汽分子的多少。
吸收：取決于周圍環境的含濕量，水分子深入的速度隨溫度的升高而增大。
擴散：水蒸氣透過有機密封材料進入殼體內部；
呼吸：由于溫度變化引起實驗樣品空腔內外空氣和水汽的交流，內有**密封類型的實驗樣品，吸入
的潮氣使實驗樣品的內部結構受潮，或在空腔內凝結成聚集態的水。
吸收和擴散過程需要相當長的時間才能達到平衡狀態，凝露和吸附過程則短一些。所以，對于這種體
積大、散熱量大的密封通訊設備在實驗過程中表面出現少量凝露的現象是一種正常的實驗現象。設備表面
的水汽多少和附著時間長短因環境實驗箱內溫度和濕度變化而不同，如果出現大量的水汽和凝露則需要調
整實驗條件，防止實驗結果出現大的偏差。
4結論和建議
1)環境實驗過程中出現少量的凝露現象不會對設備的性能造成損壞。也不會影響實驗結果的分析。
2)為了防止大量凝露的產生，對實驗結果的分析造成錯誤的導向，一般在環境實驗的過程中，提前
對產品進行預熱。
3)環境實驗對實驗樣品的影響很大，可能使材料的機械性能、物理性能、電氣性能改變，因此，在
產品設計初期，考慮實際使用條件，選擇合適的元器件，廣東宏展科技有限公司采用降額設計、冗余設計、容差設計、氣候環境
防護設計、緩沖減振設計、熱設計等手段，提高產品的可靠性。在環境實驗中，只有施加合適的實驗條
件，暴露存在的問題，尋求合適的改進措施，才能進一步確定產品的適應性，使產品滿足使用要求。