低气压试验箱

低气压试验箱主要用于航空、航天、信息、电子等领域，确定仪器仪表、电工产品、材料、零部件、设备在低气压、高温、低温单项或同时作用下的环境适应性与可靠性试验，并或同时对试件通电进行电气性能参数的测量，采用整体式组合结构形式，试验箱由位于前部的保温箱体（承压结构）、位于后部的制冷、真空机组和位于试验箱大门上的电器控制器（系统）组成。

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低气压对设备的影响

1. 密封性能的影响

大多数气密装备或元器件均是采用一个标准大气压的惰性气体进行封装，当外部环境的气压降低，使得密封元器件的内外压力不同，产生一定的压力差后，造成密封区域被破坏或密封结构变形，导致环境中的有害气氛进入到装备或元器件内部，从而发生失效现象。另外，飞机的一般飞行高度通常在几千米或是上万米，最高可达30000m，由此可知航空装备将比一般装备承受更多的低气压作用，密封可靠性要求也就更高。

2. 散热性能的影响

电动机、处理器及变压器等产品在工作时，会产生大量的热能，从而导致温度的升高。这类产品的散热方式主要是以空气对流散热为主，而随着海拔高度的增加，空气密度会降低，空气的质量流量也会随之下降，致使热传导也将减少，导致产品过热失效。所以产品的温升会随着大气压力的降低（海拔高度的增加）而升高，并呈线性关系，其斜率取决于产品结构，散热方式和环境温度等因素。虽然海拔高度增加，对流散热减少，但辐射散热会增加，也就是说在极高的海拔高度中，辐射散热是主要的散热方式。

3. 挥发性物质的影响

大气压力的降低，伴随着液体的沸点也会降低，尤其在标准大气压下具有较高饱和蒸气压（饱和蒸气压：在密闭空间中，在一定温度下，与固体或液体处于相平衡的蒸气所有的压强称为饱和蒸气压）的液体如润滑剂，因低气压环境下的空气密度下降，液相分子的气化速度大于液相分子的冷凝速度，汽液两相处于非平衡状态，所以在低气压环境下液体的挥发速度会大大增加，从而造成一些活动零件的磨损加速老化。另外，一些低密度材料的物理和化学性能也会发生变化。

4. 电气性能的影响

采用气体作为绝缘介质（气体绝缘材料是能使有电位差的电极间保持绝缘的气体，常用的气体绝缘材料有空气、氮气、氢气、二氧化碳和六氟化硫。）的产品，在高海拔地区使用或用于飞行装备时，低气压环境会降低气体介质的绝缘能力（气体在不均匀电场中的介电强度远低于其在均匀电场中的介电强度），尤其在曲率半径较小的尖端电极附近，局部电场强度超过气体的电离场强，使气体发生电离和激励，产生电晕放电造成装备失灵或工作不稳定，伴有“嘶嘶”声。当电压继续增加时，甚至发会发生电弧放电现象。比如射频同轴连接器在规定的海拔高度和电压下，应无连续的电晕放电现象（电晕放电可以是连续放电，也可以是非连续的脉冲放电）。

参照标准

GB/T 2421.1-2008《电工电子产品环境试验 概述和指南》

GB/T 2423.21-2008《电工电子产品环境试程 第2部分:试验方法 试验M:低气压》

GB/T 2423.25-2008《电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验Z/AM:低温/低气压综合试验》

GB/T 2423.27-2008《电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验Z/AMD:低温/低气压/湿热连续综合试验》

GB/T 2424.15-2008《电工电子产品环境试验 温度/低气压综合试验导则》

GJB 360B-2009 《电子及电气元件试验方法 方法105 低气压试验》

GJB 150.2A-2009 《军用装备实验室环境试验方法 第2部分:低气压(高度)试验 》

MIL-STD-883-1:2019 《微电路的环境试验 低气压》

ASTM D6653 (2021) 《低气压试验》

标准解析

GB/T 2423.21-2008主要看两个参数：

•气压等级：标准里给了 11 个选项，对应不同的海拔高度。比如：

· 1kPa≈海拔 31200 米（差不多到平流层了，适合测试航天器上的部件）；

· 84kPa≈海拔 1000 米以下的大气下限（适合测试那些主要在平原用，偶尔会到低海拔山区的设备）。

简单说，气压越低，测试的“难度” 就越大。

•持续时间：从 5 分钟到 16 小时不等，得根据实际需求选。比如快递空运的设备，可能选 2 小时；常年在高原用的电器，可能就得测 16 小时了。

标准试验程序

（1）测试前：做好 “准备工作”

•预处理：这一步可选，有些产品需要先在特定环境放一段时间，消除储存带来的影响（具体得看产品自身的规范）。

•初始检测：这一步必不可少！就像体检先测基础数据，得记录产品的外观（有没有裂缝）、电气性能（通电正不正常）、机械性能（按钮能不能按动），作为“健康基线”。

（2）测试中：模拟低气压环境

•样品状态：如果不要求开机测试，产品就“裸着”（不包装）、不通电，按平时使用的样子放进舱里；如果要求开机，那就要通上电、带上负载，实时观察它能不能正常工作。

•气压变化：降压速度不能太快，最多每分钟降 10kPa，不然可能 “吓到” 产品 —— 比如密封件突然变形，那就不是耐不耐用的问题，而是被 “压坏” 了。

•持续稳压：按照选好的时间，保持住低气压状态。

（3）测试后：恢复并复查

•恢复：气压升回来的速度也不能太快（≤10kPa / 分钟），之后让产品在正常环境放 1-2 小时，等它 “缓过来”（比如可能有的凝露干掉）。

•最后检测：再检查一次外观和性能，和初始数据对比。如果产品坏了（比如不通电、外壳裂了），就说明没通过低气压考验。

案例

测试样品：显示器

测试标准：参照GB 2423.21标准，依客户要求

测试设备：高低温低气压试验机

检测方法：

低温低气压试验（依客户要求）

试验前检查样品外观，确认无异常后按表1设定程式开始试验。

试验中样品：

测试曲线：

检测结论：

由于气压低，产品的机械和电气性能都会受到很大影响，有时会导致产品的损坏。低气压环境条件对产品的影响在正常大气条件下是无法模拟的，必须按相关标准进行试验，产品质量才能得到保证。国高材分析测试中心配备低气压试验箱，可执行以上相关测试标准，为客户提供专业的检测技术服务。如需咨询更多内容，欢迎致电：020-66221668。