老化试验箱的温度均匀度精密设计方法分析

马啟田 杨澜

广东优科检测认证有限公司 广东东莞 523000

摘要：本文老化试验箱的温度均匀度精密设计方法，提出了利用全新的智能矩阵控制加热单元及对老化箱进行加热矩阵分割和精细单元控制，通过老化箱内不同矩阵点的精密温度传感器进行温度测量，智能反馈给中心计算单元，通过比较和计算来精确开启相关位置的矩阵阀门，能够快速对老化测试箱的内腔温度进行升温控制和温度的均匀度控制。

关键词：温度均匀度 矩阵控制 加热单元 控制阀门 精密温度传感器

1.概述：

随着社会市场经济的发展，科学技术水平的不断进步，智能控制、自动化AI技术、新能源汽车、军工精密技术水平等的不断提升，对电子器件的寿命要求和可靠性要求零失误。从近些年的发展趋势来看，器件可靠性的检验最关键的设备是老化试验箱体，而衡量老化试验箱的最关键技术参数就是箱体温度的均匀度，在一定的空间里要保证箱体的每个位置的温度与所设定温度一致，也就保证了所测试的电子器件的一致性、可靠性、可追溯性等；

老化试验箱是针对产品使用要求所仿真出一种高温、恶劣环境测试的设备，是提高产品稳定性、可靠性的重要实验设备，是各生产企业提高产品质量和竞争性的重要生产流程，该设备广泛应用于电源、电子、电气、通讯、生物制药、汽车、军工、航天等领域，现有的老化试验箱体还存在高温加热时物品的受热不够均匀，从而使其检测准确度下降，也大大降低检测效率。因此，缺陷十分明显，亟需提供一种温度均匀度精密设计解决方案。来保证老化试验箱内腔的不同位置的温度均匀性和一致性。

2.老化试验箱的温度均匀度精密设计方法

本设计方法涉及老化测试技术领域，尤其是指一种温度均匀的高温老化测试机及高温老化测试方法，包括隔热机架、老化测试腔、制热装置、控制器、泄压阀及多个载台，隔热机架内设有第一恒温腔及第二恒温腔，制热装置分别与第一恒温腔和第二恒温腔连通，多个载台将老化测试箱的内腔分隔成多个老化测试腔，老化测试腔设有温度检测组，温度检测组包括多个精密温度传感器，传感器、加热装置、阀门位置均采用矩阵排列方式，有利于快速地对相应位置的温度进行调节，精准控制，提高了温度调节的效率。

老化测试腔设有矩阵排列的阀门组，老化测试腔经由阀门组与第一恒温腔和第二恒温腔连通，阀门组包括多个矩阵排列的控制阀或自动启闭门，启闭门可由中央控制单元智能控制，可调节开启角度和开启阀门的个数；阀门组、制热装置和温度传感器均与中央控制单元电连接。

老化试验箱的左侧壁和右侧壁对应设置有多个滑槽，多个滑槽从上往下排列设置，多个载台与多个滑槽一一对应滑动连接；载台的中部呈网格状，以保证箱体内空气循环。隔热机架的底部设置有移动组件，移动组件包括装设于隔热机架的底部的弹性垫及装设于弹性垫的脚轮，脚轮设置有刹车器，弹性垫由多层橡胶层叠合而成，使用寿命长，且起到更好的缓冲保护和减震降噪的效果；

老化箱的核心单元为中央控制器控制器，内置有微处理器、采集模块和对比模块，采集模块和对比模块均与微处理器电连接。通过第一恒温腔和第二恒温腔内设置的精密温度探头（精密温度传感器）所感应箱体每个位置的温度信息采集，中央控制单元计算第一、第二温腔的温度值和差异值，来控制相对应位置的制热装置进行电加热，同样电加热装置也采用矩阵功率控制单元，选择相应的功率进行阶梯递进式加热，以防止加热过冲。当感应温度接近设定值时，控制单元切换加热矩阵单元进行小功率加热，当温度趋于设定值或相对稳定时，控制单元控制加热矩阵扫描式加热或补偿加热，以保证老化箱内的温度稳定。

3. 老化试验箱结构设计组成及操作方法分析

1）结构设计组成附图标记说明：

1、隔热机架；2、老化试验箱；3、制热装置；4、中央控制器；5、泄压阀；6、第一恒温腔；7、容置腔；8、第二恒温腔；9、载台；10、老化测试腔；11、温度检测组；12、精密温度传感器；13、矩阵阀门组；14、滑槽；15、移动组件；16、弹性垫；17、脚轮；18、温度探头。

图1

2）老化试验箱操作方法分析说明：

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施案例与附图进一步的说明：

如图1所示，经温度均匀度精密设计老化试验箱提供的一种温度均匀的高温老化，包括隔热机架1、老化试验箱体2、制热装置3及中央控制器4，其中老化试验箱2设置有泄压阀5；隔热机架1内从左往右依次设置有第一恒温腔6、容置腔7及第二恒温腔8，所述制热装置3装设于隔热机架1，所述制热装置3的输出端分别与第一恒温腔6和第二恒温腔8连通，所述老化测试箱2位于容置腔7，所述老化测试箱2的内腔设置有多个载台9，多个载台9从上往下依次排列设置，多个载台9将老化测试箱2的内腔分隔成多个老化测试腔10，每个老化测试腔10的前侧壁和后侧壁均设置有温度检测组11，所述温度检测组11包括多个呈矩形阵列设置的温度传感器12，每个老化测试腔10的左侧壁和右侧壁均设置有阀门组13，所述老化测试腔10经由矩阵排列式阀门组13与第一恒温腔6和第二恒温腔8连通，所述矩阵式阀门组13包括多个呈矩形阵列设置的控制阀或自动启闭门，其中阀门组13、制热装置3和精密温度传感器12均与中央控制器4电连接，其中泄压阀5用于对老化试验箱2内的压强进行泄压保护。

在实际应用中，打开老化试验箱2的箱门，将多个样品分别放置在多个载台9上，再将老化试验箱2的箱门关闭，此时所有阀门组13打开，制热装置3启动并经由第一恒温腔6和第二恒温腔8向老化测试箱2的内腔通入热气，使得老化测试箱2内的温度快速达到高温老化测试所需温度值，然后所有阀门组13有序智能关闭，以对样品进行高温老化测试；在对样品进行高温老化测试的过程中，老化测试腔10内的温度检测组11会全方位地实时对老化测试腔10内的温度进行实时检测，多个呈矩形阵列设置的温度传感器12分别对老化测试腔10内的特定坐标区域进行温度检测，与此同时，制热装置3间歇式向第一恒温腔6和第二恒温腔8内通入热气，以保证第一恒温腔6和第二恒温腔8内的温度恒定，有利于加快调节老化测试腔10内的特定坐标区域的温度；当某个温度传感器12检测到对应的坐标区域的温度低于高温老化测试所需的温度范围值时，该温度传感器12向中央控制器4反馈信号，中央控制器4根据温度传感器12所检测到的温度值与高温老化测试温度值之间的差值大小来控制老化测试腔10内的控制阀门组13所对应的矩阵位置控制阀或自动启闭阀门打开的数量以及控制阀或自动启闭门打开的口径大小，以使得该坐标区域的温度快速达到高温老化测试温度值，从而使得老化测试箱2的内腔温度均匀，直至高温老化测试完毕。本温度均匀度精密设计老化试验箱能够快速对老化测试箱2的内腔温度进行升温，一次性能够对多个样品进行高温老化测试，提高了对样品进行高温老化测试的效率，且在高温老化测试的过程中，温度均匀，提高了对样品进行高温老化测试的效果和质量。

4. 老化试验箱的温度均匀控制的具体实施方式：

步骤一、将试品放置在载台上后，将老化试验箱的箱门关闭；

步骤二、控制器控制所有的矩阵阀门组打开，矩阵制热装置向第一恒温腔和第二恒温腔内提供热气，第一恒温腔和第二恒温腔内的热气经由对应的阀门组进入至对应的老化测试腔内，直至每个老化测试腔内的温度达到高温老化测试温度值，然后中央控制器通过精密温度传感器的温度反馈进行智能控制相应的阀门组关闭，以及控制相应矩阵加热装置的功率和开启，以对样品进行高温老化测试；

步骤三、在对样品进行高温老化测试的过程中，老化测试腔内的温度检测组会全方位地实时对老化测试腔内的温度进行实时检测，多个呈矩形阵列设置的精密温度传感器分别对老化测试腔内的特定坐标区域进行温度检测；当温度探头检测到第一恒温腔和第二恒温腔内的温度低于预设温度值时，温度探头向中央控制器反馈信号，使得中央控制器控制相对应位置的制热装置启停和功率大小，从而使得第一恒温腔和第二恒温腔内的温度恒定。

步骤四、当某个温度传感器检测到对应的坐标区域的温度低于高温老化测试所需的温度范围值时，该温度传感器向中央控制器反馈信号，中央控制器根据温度传感器所检测到的温度值与高温老化测试温度值之间的差值大小来控制老化测试腔的对应位置的控制阀或自动启闭门打开的数量以及控制阀或自动启闭门打开的口径大小，以使得该坐标区域的温度快速达到高温老化测试温度值，从而使得老化测试箱的内腔温度均匀，直至高温老化测试完毕；

5.结束语：

通过使用矩阵式加热单元，在精密温度传感器反馈信号经中央控制单元精密计算，矩阵式智能开启控制阀门，保证了老化试验箱的温度精度和不同位置的温度均匀度，一次性能够对多个试品进行高温老化测试，提高了对样品进行高温老化测试的准确度，且温度均匀，保证了多个产品的高温老化测试结果的一致性。采用了全新的加热方式和矩阵控制阀门对流方式，突破了现有老化箱加热温度均匀性差的瓶颈和温度加热的过冲控制问题。

参考文献

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