环境因素及环境因素模拟

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环境试验第二次世界大战后得到全面普及。最初环境试验主要是环境适应性试验，逐步发展到加速老化试验，寿命评估试验及缺陷查找和分析等。无论什么试验都需要有再现性和可定量分析，虽然各种环境因素在不同地点不同时间数据是不同的，但可以根据长期的数据积累提取代表性的或普适性的数据，进行规范化标准化。

1温度
1.1温度的单位及换算
华氏与摄氏温度单位换算：F=(9/5)*C+32或C=(5/9)*(F-32)
摄氏温度与热力学温度单位换算：0K=-273.15℃，Δ1K=Δ1℃。
1.2地面温度
非洲
最高温度:利比亚57.7℃
最低温度：摩洛哥-23.9℃
南极洲
最高温度：希望海湾14.6℃
最低温度：-89.2℃
亚洲
最高温度：以色列53.9℃
最低温度：西伯利亚-69.8℃
澳洲
最高温度：南澳大利亚50.7℃
最低温度：新南威尔斯-23.0℃
欧洲
最高温度：西班牙50.0℃
最低温度：俄罗斯-55.0℃
北美洲
最高温度：美国56.7℃
最低温度：加拿大-63.0℃
南美洲
最高温度：阿根廷48.9℃
最低温度：阿根廷-33.0℃

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1.3温度渐变与突变
将物体按一定的温度变化速率从一个温度环境转移到另一个温度环境称为温度渐变。将物体从一个温度环境直接转移到另一个温度环境称为温度突变。一般地，当渐变的温度变化速率达到或超过30℃/min也可根据物品的特质认为是突变。
在现实生活中放在口袋内的手机从口袋里拿出应该是温度突变，昼夜温差是温度渐变。
1.4模拟量的实现
1.4.1高温
人工产生高温的方法有多种，有化学燃烧的方式，有热泵换热，有电做功加热的方式。其中电加热又分为红外辐射加热和空气对流加热。通常的环境模拟设备采用空气对流电加热方式。
1.4.2低温
人工产生低温的方式有多种，有空气压缩冷却制冷，有机械压缩制冷，有液氮制冷，还有半导体制冷等。环试行业制冷方式多为机械压缩制冷或液氮制冷。
1.4.3温度渐变
一般认为当温度变化速率不大于1℃/min时，可以忽略由于温度变化产生的试验应力，因此常规的高低温箱不需要追求温度变化速度。一般温度变化速率不大于15℃/min或10℃/min(5min平均值)可采用机械压缩式制冷，高于这个速率采用液氮制冷或液氮辅助制冷。
1.4.4温度突变
目前温度突变有两种方式。一种是预置两个温场，将试品在两个温场间移动，这种方法可以准确地定义突变，但由于试品移动可能引起运动试验分量，导致整个试验数据的单一性不纯。另一种是存储足够达到或超过30℃/min温度变化速率的能量，对试品所在环境进行交替温度变化，这种方法严格说只是等效温度突变。
1.5温度设备的种类
高温试验箱(包括老化房)
低温试验箱
高低温变化试验箱
快速温度变化试验箱
温度冲击试验箱
而Halt_Hass等已超出环境模拟范畴了
2湿度
2.1相对湿度的换算
环境试验设备通常采用干湿球法测试，换算为相对湿度。早期仪表显示湿球温度，通过查表换算出相对湿度。现在普片通过仪表自动换算直接显示相对湿度。干湿球法相对湿度的计算公式如下：
U=(e/ew)100%=((etw-AP(t-tw))/ew)100%
2.2加湿的方式
人工加湿的方式有：喷水加湿、超声波雾化加湿、蒸汽加湿等。最早的环境试验设备采用喷水加湿的方式。超声波发生器对水质要求高使用寿命短。
蒸汽加湿是目前环试行业应用的主流方式。蒸汽加湿的具体形式分为锅炉加湿和水盘加湿。
2.3除湿的方式
除湿的方式有机械除湿，吸附除湿及冷冻除湿等，或多种方式结合除湿。机械除湿即将常温空气压缩后析水除湿，吸附除湿是将空气通过吸附水分的材料来降低空气中的含水量，冷冻除湿是采用湿空气遇冷凝露的原理控制空气中的含水量。
目前环试行业应用较普片的是冷冻除湿，目前较先进的控制方式为冷量PID控制方式。
2.4湿度设备的种类
湿热试验箱(不带除湿装置)
恒温恒湿试验箱(带冷冻除湿)
超低湿恒温恒湿试验箱(带辅助除湿)

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3压力
3.1常用单位换算
1kPa=0.001MPa=0.01bar
3.2压力与高度、温度

海拔高度(m)	压力(mb)	温度(℃)
0	1013.25	15
1000	898.76	8.5
2000	795.01	2
3000	701.21	-4.5
4000	601.6	-10.1
5000	540.48	-17.5
6000	472.17	-24
7000	411.05	-30.5
8000	356.51	-34
9000	308	-43.4
10000	264.99	-49.9
20000	55.29	-56.5
30000	11.97	-46.6
36000	4.98	-33.9

3.3压力环境模拟设备
高温低气压箱
高低温低气压箱
高低温湿热低气压箱
高压蒸煮箱

4光照
4.1常用光照度与辐照度单位
光强度：cd(烛光)
光通量：1lm(流明)=4πcd
光照度：1lx(勒克斯)=1lm/m2
光亮度：1nt(尼特)=1cd/m2
辐照度：W/m2(瓦/米2)
4.2常见的光照度和光亮度
一些实际情况下的光照度(单位：lx)

夜间在地面上产生的光照度	3×10-4
满月在地面上产生的光照度	0.2
工作场必须的光照度	20～100
晴朗的夏日在采光良好的室内的光照度	100～500
太阳不直接照到的露天地面的光照度	103～104
正午露天地面的光照度	105

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一些实际光源的光亮度近似值(单位：nt)

无月之夜空	10-4
地球上所看到的满月的表面	2.5×103
钨丝白炽灯	5-15×106
普通碳弧的喷弧口	13×107
高压汞灯	12×108
高压气体灯	25×108
地面上看到的太阳	15×108
在地球大气层外看到的太阳	19×108

4.3日光辐照度及频谱


4.4各种光源参数
4.4.1卤钨灯
卤钨灯具有寿命长，显色性好，易控制易更换等特点，可用于模拟日光可见光波段的光照试验。
普通照明卤钨灯
14094-GB/T-6210
14094-GB/T-6220
14094-GB/T-6310
14094-GB/T-6320
4.4.2荧光灯
荧光灯具有寿命长，发热低，易控制易更换等特点，可用于模拟日光可见光波段的光照试验。通过对灯管的涂层选择可作为理想的紫外辐射光源。
1）双端荧光灯
2）石英紫外灯
4.4.3氙灯
氙放电产生的光谱与日光非常接近，氙灯是理想的照明及实验室光源。
1）国产长弧氙灯的参数
2）长弧氙灯光谱

4.4.4碳弧灯
碳弧灯在紫外频谱部分具有较高的辐射照度，是理想的紫外老化光源。但由于碳弧灯的灯芯使用寿命短，操作稍麻烦。
4.5光照试验设备
日光模拟气候试验箱
光老化试验设备多为综合气候设备：
氙灯耐侯试验箱
紫外灯耐侯试验箱
碳弧灯(日光型)耐侯试验箱
碳弧灯(紫外型)耐侯试验箱

5雨
5.1降雨量的一般数据
5.1.1小雨
雨点清晰可见,没漂浮现象；下地不四溅；洼地积水很慢；屋上雨声微弱，屋檐只有滴水；12小时内降水量小于5mm或24小时内降水量小于10mm的降雨过程。
5.1.2中雨
雨落如线，雨滴不易分辨；落硬地四溅；洼地积水较快；屋顶有沙沙雨声；12小时内降水量5～15mm或24小时内降水量10～25mm的降雨过程。
5.1.3大雨
雨降如倾盆，模糊成片；洼地积水极快；屋顶有哗哗雨声；12小时内降水量15～30mm或24小时内降水量25～50mm的降雨过程。
5.1.4暴雨：
凡24小时内降水量超过50mm的降雨过程统称为暴雨。根据暴雨的强度可分为：暴雨、大暴雨、特大暴雨三种。
1）暴雨：12小时内降水量30～70mm或24小时内降水量50～100mm的降雨过程。
2）大暴雨：12小时内降水量70～140mm或24小时内降水量100～250mm的降雨过程。
3）特大暴雨：12小时内降水量大于140mm或24小时内降水量大于250mm的降雨过程。
5.2人工模拟数据
5.2.1降雨量
18mm/h～180mm/h，可分档，也可无极调，也可分几档每当内无极调。
5.2.2雨滴大小
直径0.5mm～4.5mm，做成3～4种规格，交叉分布。

6雾
6.1雾的分级
①水平能见度距离在1—10公里之间的称为轻雾。
②水平能见度距离低于1公里的称为雾。
③水平能见度距离200—500米之间的称为大雾。
④水平能见度距离50—200米之间的称为浓雾。
⑤水平能见度不足50米的雾称为强浓雾。
人工雾场的指标
沉降量：(1.0～2.0)mL/(h.80cm2)
6.2雾的人工产生
6.2.1高压喷雾
杀虫喷雾器、汽车燃油雾化等都是采用这种方式，简单实用，但雾的颗粒大，不适用于环境模拟。
6.2.2高压气吸附喷雾
目前的盐雾试验箱多采用这种方式，可以通过调节气压，可移动锥板的高度调节雾的颗粒度。也是目前有效的盐雾酸雾的人工产生方法。
6.2.3超声波激励雾化
超声波激励雾化可以产生颗粒非常细的雾，但设备对水质要求高，使用寿命短。
6.2.4水蒸气降温雾化
将水烧开，产生蒸汽，通过管路导入试验场地，蒸汽遇冷凝结生成雾。适用在大型雾场。

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7风
7.1环境风量的分级

风力 等级	风的 名称	风速		陆地现象	海面状态
		（m/s）	（Km/h）
0	无风	0~0.2	小于1	静，烟直上。	平静如镜
1	软风	0.3~1.5	1~5	烟能表示风向，但风向标不能转动。	微浪
2	软风	1.6~3.3	6~11	人面感觉有风，树叶有微响，风向标能转动。	小浪
3	微风	3.4~5.4	12~19	树叶及微枝摆动不息，旗帜展开。	小浪
4	和风	5.5~7.9	20~28	能吹起地面灰尘和纸张，树的小枝微动。	轻浪
5	清劲风	8.0~10.7	29~38	有叶的小树枝摇摆，内陆水面有小波。	中浪
6	强风	10.8~13.8	39~49	大树枝摆动，电线呼呼有声，举伞困难。	大浪
7	疾风	13.9~17.1	50~61	全树摇动，迎风步行感觉不便。	巨浪
8	大风	17.2~20.7	62~74	微枝折毁，人向前行感觉阻力甚大	猛浪
9	烈风	20.8~24.4	75~88	建筑物有损坏（烟囱顶部及屋顶瓦片移动）	狂涛
10	狂风	24.5~28.4	89~102	陆上少见，见时可使树木拔起将建筑物损坏严重	狂涛
11	暴风	28.5~32.6	103~117	陆上很少，有则必有重大损毁	非凡现象
12	飓风	32.7~36.9	118~133	陆上绝少，其摧毁力极大	非凡现象
13	飓风	37.0~41.4	134~149	陆上绝少，其摧毁力极大	非凡现象
14	飓风	41.5~46.1	150~166	陆上绝少，其摧毁力极大	非凡现象
15	飓风	46.2~50.9	167~183	陆上绝少，其摧毁力极大	非凡现象
16	飓风	51.0~56.0	184~201	陆上绝少，其摧毁力极大	非凡现象
17	飓风	56.1`61.2	202~220	陆上绝少，其摧毁力极大	非凡现象

7.2在温湿度设备中循环风的数据
GB/T10586-2006湿热试验箱技术条件：风速≤1m/s
GB/T10592-2008高低温试验箱技术条件：风速≤1.7m/s
GJB150.3/4高/低温：试验样品周围空气速度不应超过1.7m/s
GJB150.9湿热：工作空间的风速为0.5~2.0m/s

8露
8.1凝露的产生
当物体的温度低于所在环境的露点温度，物体表面就会凝露。
8.2人工凝露的方式
8.2.1高温高湿凝露
在较短时间内将试验空间的温度湿度升高，足以在试品表面凝露。
8.2.2试品降温凝露
将试品独立降温到试验空间的露点温度以下。

9霜冻
9.1结霜及冰冻
结霜的机理与凝露相同，冰冻是液态水在降落到零度以下物质表面被凝结，冰冻是南方地区较难对付的自然灾害，08年的春节冻灾是较典型的例子。
9.2冰挂试验
冰挂试验就是模拟冻雨环境，考核试品耐冰冻能力。

10沙尘
10.1扬沙和沙尘暴
10.1.1浮尘：
尘土、细沙、均匀地浮游在空中，使水平能见度小于10公里的天气现象；
10.1.2扬沙：
风将地面尘沙吹起，使空气相当混浊，水平能见度在1～10公里以内的天气现象；
10.1.3沙尘暴：
强风将地面大量尘沙吹起，使空气很混浊，水平能见度小于1公里的天气现象；
10.1.4强沙尘暴：
大风将地面尘沙吹起，使空气非常混浊，水平能见度小于500米的天气现象。
10.2人工扬沙
即所谓砂尘试验，一般用颗粒细小的石英砂为原料。

11综合
11.1温湿
将温度模拟和湿度模拟综合在一台设备上，这是目前较普片的设备。
11.2温湿震综合
将温湿度试验与机械振动试验综合，俗称三综合。
11.3温湿压综合
将温湿度试验与压力试验综合。
11.4温湿震压综合
将温湿度试验与压力试验、机械振动试验综合，俗称四综合。
11.5模拟气候多综合
将鼓风、温度、湿度、光照、淋雨、起雾、凝露等多种环境因素综合在一台设备上实现。

admin

谢谢楼主的资料，不过用些网易的图片引用过来是看不到的。麻烦重新编辑上传一下。

以便可以有更多的朋友学习。

xlsabycb

资料不错，概括了大范围的气候特征！

zhangxw

看了还是不清楚，什么样的气候条件要采用什么样的模拟综合试验

ml7067

不错，受用