低温试验在变送器可靠性方面的应用

                                                    高杨
                               安科瑞电气测试中心   江苏   江阴  214405
摘要：本文主要介绍低温试验在变送器研发、生产中的应用，采用国家标准试验方法GB/T 2423.1-2008《电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验A：低温》测试变送器在研发、生产、应用中的低温对其功能、性能、可靠性及安全性的影响，有效的模拟现场低温环境下仪表工作状况。
关键词：低温试验；变送器；安科瑞；电气测试
0、引言
    冬季全国有三分之二以上国土，平均气温在0℃以下。全国范围内使用的变送器大部分在冬季是处于低温环境下贮存、运输及工作使用的，低温对其功能、性能、可靠性及安全性均具有一定影响。
1、变送器概况
   工业上需要测量各类电量与非电物理量，例如电流(AD)、电压(VD)、功率(WD)、频率(FD)、温度(TT)、重量（LD）、位置(PT)、压力、转速(RT)、角度等。这种将被测物理量转换成可传输直流电信号的设备称为变送器。变送器的传统输出直流电信号有0-5V、0-10V、1-5V、0-20mA、4-20mA等，目前最广泛采用的是用4~20mA电流来传输模拟量。
2、低温试验概况
   低温试验的目的是确定军民用设备在低温条件下储存和工作的适应性。安科瑞电气测试中心依据国家标准GB/T 2423.1-2008 《电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验A：低温》（等同于国际电工委标准IEC 60068-2-1:2007）对样品进行：预处理、初始检测、条件试验、中间检测、最后线性升温、恢复、最后检测这七个步骤的低温试验。
   低温试验温度及试验持续时间由产品设计和使用的环境条件决定。产品要求在什么样的环境温度下限条件下使用，我们就应采用相应的温度条件（建议采用120%使用温度下限值）来对其进行适应性低温试验，根据国家标准GB/T 2423.1-2008规定，严酷等级如下表所示：

 
3、测试中心概况
   安科瑞电气测试中心成立于2008年，试验场所1000多平米，仪器设备40多台套，中心设置 “气候环境试验室”配备有调温调湿箱2台、大型步入式恒温恒湿箱一套以及相应辅助测试装置等，配套设施齐全，可针对变送器的整体性能进行符合性摸底测试，使异常暴露在设计阶段，提供设计改进的依据，从而采取针对性的改进措施。改变了由客户使用来发现缺陷的模式，提高产品可靠性，实现零缺陷。
安科瑞电气测试中心网址：www.jyacrel.cn
4、低温试验在变送器方面的意义与作用
    随着科学技术经济贸易的迅猛发展，自然资源海洋宇宙开发与利用，变送器在贮存、运输和使用过程中遇到的环境越来越复杂，越来越严酷。寒带、高原、太空等低温环境，这就使得用户和生产双方都关心变送器在上述低温环境中的性能、可靠性和安全性。为满足产品在低温环境条件下的使用要求，那么对变送器在生产研制阶段进行低温试验是必不可少的重要一环。
低温试验的意义：
   对变送器的评价不能只看其变送精度是否优秀，还要综合其各方面条件，例如在低温环境中，其功能和性能的可靠程度以及维修、成本高低等。在提高变送器可靠性方面，低温环境试验占有重要位置，说的极端一点，没有低温环境试验，就无法正确鉴别变送器的品质、确保其质量。
低温试验的实际应用：
   A.用于变送器研究性试验：研究性试验主要用于变送器的设计、研制阶段，用于考核所选用的元器件、零部件、设计结构、采用的工艺等是否满足实际环境要求以及存在的问题。
   对于零部件选择方面，以安科瑞电气股份有限公司的BD-3E3系列变送器为例，若使用的环境温度在-20℃之上时，产品的显示部分设计采用LCD显示，LCD时由液态晶体组成的，当温度低于-20℃的无法正常显示；若使用的环境温度低于-20℃时（如高海拔地区使用），产品的显示部分设计则采用LED显示，LED时由发光二极管组成，可适应-40℃的低温。由此可见温度对产品设计方面也有着重大影响。
    对于生产工艺方面，以安科瑞电气股份有限公司的AHKC-EKAA霍尔电流传感器为例，试生产样机经低温试验发现其中一样品低温下变送超差，经验证系温补电阻一端虚焊，热胀冷缩后焊点脱落导致，后采取改进焊接工艺，防止此类问题再次出现。
  B.用于变送器定型试验：定型试验是用来确定变送器能否在预定的低温环境条件下达到规定设计技术指标和安全要求。
以安科瑞电气股份有限公司的AHKC系列霍尔电流传感器为例，2014年度，研发部门研发并生产了AHKC-EKA、AHKC-EKB、AHKC-KKA、AHKC-LTA等12*3种规格的霍尔电流传感器，每一批新产品都经过安科瑞测试中心的小批量定型试验，试验过程共发现问题12项，其中设计问题4项，生产工艺问题3项。进行有效整改10项，目前AHKC系列霍尔电流传感器已正常推广销售，客户反映情况良好。
  C.用于生产检查试验：生产检查试验主要用于检测变送器的工艺质量以及工艺变更时的质量稳定性。以安科瑞电气股份有限公司为例，其所有系列的产品，每年均委托安科瑞电气测试中心安排制定定期试验计划，用于验证工艺质量。
  D.用于产品的验收试验：验收试验是指变送器出厂时，为了保证产品质量必须进行的一些项目的试验，验收试验通常是抽样进行的。
  E.用于可靠性试验：可靠性试验是由环境试验、寿命试验、现象试验和特殊试验等组成，低温试验是其中环境试验的重要组成部分。美国MIL-ZTD-781D中明确规定：环境试验是可靠性试验的必要补充内容，也是提高产品可靠性的重要手段。
5、结束语
  低温试验已经在实际研发、生产过程中投入使用，在变送器研发、生产等阶段均有重要作用。是提高变送器功能、性能、可靠性以及安全性方面是必不可少的重要手段。
参考文献
[1].GB/T 2423.1-2008 电工电子产品环境试验 第2部分试验方法 试验A 低温
[2].徐国葆. 电工产品低温试验方法 标准验证试验  中国知网
 
作者简介：
高杨（1980-），女，本科，安科瑞电气测试中心，致力于于环境试验、阻燃耐热试验等试验研究。
联系方式：手机:18860995195     固话：0510-86179891
                    QQ:2881068601            Email:acreltest@foxmail.com