环境可靠性作为一种考验产品在规定的条件及时间下完成任务的能力，其贯穿于设备的研发、试产和量产中的各个环节。由于近年来电子产品的高速发展及可靠性理论的深入研究，至今全球可靠性试验方法已有上百余种。

本文以某型互联控制设备为研究对象，依托相关标准规定及其实际使用环境特点，为其详细设计了包含环境适应性及可靠性两大方面的环境可靠性鉴定试验方法，其中环境适应性性能主要包含高温试验、低温试验、湿热试验及振动试验，可靠性试验方案中对相关环境应力进行了要求。

环境适应性试验

为保证设备在低温、高温、湿热及振动条件下设备的环境适应性性能，有效暴露各使用环节可能出现的故障，参照相关标准及实际使用环境特点设计了相关的低温试验、高温试验、湿热试验及振动试验。

低温试验

参照GJB 150.4A-2009对互联控制设备的低温试验进行设计。低温贮存温度为-40℃，在试件温度达到稳定后在继续保持24h；低温工作温度为-10℃，在试件温度达到稳定后在继续保持该温度条件下4h，然后启动试件工作，并对试件进行工作性能检测。低温试验任务剖面见下图。

高温试验

以GJB 150.3A-2009为基础设计了互联控制设备高温试验。高温贮存温度为+70℃，在试件温度达到稳定后在继续保持48h；高温工作温度为+55℃，在试件温度达到稳定后在继续保持该温度条件下4h，然后启动试件工作，直至试件温度重新达到稳定，并对试件进行工作性能检测。高温试验任务剖面见下图。

湿热试验

为考虑潮湿带来的物理、化学影响及温湿度变化产生的凝露对互联控制设备的影响，依据GJB 150.9A-2009为互联控制设备设计湿热试验。单周期下在2h内，将试验箱内温度由30℃升高到60℃，相对湿度升到95％并保持6h，再在8h内将箱内温度由60℃降到30℃，此间相对湿度应大于85％，试验箱内温度保持在30℃，相对湿度保持在95％，持续8h。共进行10个周期。湿热试验双周期任务剖面见下图。

振动试验

为考虑设备在运输及实际使用条件下，振动环境对设备的影响及暴露设备危险频率点。振动试验在横向、纵向和垂直三个方向上进行，具体方向示意图见下图。

以GJB 150.16A-2009为蓝本，随机振动试验条件节选如下图所示部分对互联控制设备随机振动试验进行设计，每轴向振动时间为40min。

依据产品设计参数及实际情况，设计正弦振动参数如下表所示，每轴向振动暴露时长为40min。

1、试验方案

该型互联控制设备为典型的电子产品，其寿命分布服从指数分布。为更好地控制试验安排，采用定时截尾的方式进行可靠性试验。依据GJB 367A-2001中的“附录B可靠性试验方法”，采用定时截尾试验方案21，具体参数详见下表。MTBF指标为大于等于3000h。

每台受试设备的试验时间至少等于所有受试设备平均试验时间的一半。累计总试验时间T依据式（1）进行计算。

式中：

k-检验下限的倍数，由表3获得；

d-鉴别比；

n-样机台数。

2、试验应力及强度

试验剖面按照GJB 899A-2009中地面固定设备的合成试验剖面进行试验，可靠性试验过程中同时施加振动应力、温度应力和电应力。对设备完成调试、安装，排除非环境应力的影响后，进行可靠性试验。应力施加顺序及参数如下表所示。

其中，振动应力按照GJB 150.16A-2009《军用装备实验室环境试验方法第16部分振动试验》中“图C.1高速公路卡车振动环境”的要求，三轴向各振动时间1小时，共计3小时。电应力按照GJB 899A-2009附录B综合环境条件的B.3.2.1节中地面固定设备电应力的施加时间的要求，试验时50%的输入电压时间为设计的标称电压（AC 220V），25%的输入电压时间为设计的标称电压上限（AC 242V），其余25%的输入电压时间为设计的标称电压下限（AC 198V）。本方案输入电压上限为AC 242V，输入电压下限为AC 198V，标称电压为AC 220V，以24小时为周期交替（低->正常->高->正常->低->……）施加。全应力任务剖面如下图所示。

全应力可靠性试验任务剖面图

3、故障判据

试验过程中，出现下列任何一种状态时，应判定受试产品出现故障：

1）受试产品不能工作或部分功能丧失；

2）受试产品参数检测结果超出规范允许范围；

3）产品的机械、结构部件或元器件发生松动、破裂、断裂或损坏。

整个试验过程中，互联控制设备的开关机功能应正常，连通性能应完整，外观质量应符合要求。除此以为，为确保全试验流程中的数据有效性，对其检测过程中的环境条件及设备应进行相关规定。

1、常温检验条件

环境温度范围保持在15℃至35℃之间，相对湿度范围保持在20%RH~80%RH之间，大气压力范围保持在78kPa~102kPa之间。

2、环境试验条件容差

温度，低温区容差：±3℃，高温区容差：±2℃。

湿度，湿度容差±3%RH。

振动，低频区（5Hz~500HIz）时：±1.5dB；高频区（500Hz-2000HIz）时：士3.0dB；加速度的总均方根值：±1.5dB。

本文以提升某型互联控制设备环境可靠性性能为出发点，依托相关标准及使用环境特点设计了一套环境可靠性验收试验方案，其主要内容涵盖了环境适应性及可靠性两大方面。并提供了相关检测要求，以判定其实际试验时是否可鉴定为合格。

借此，以某型互联控制设备为研究对象设计的环境可靠性试验方案可为其他相似设备、产品等提供一定参考，为相关设备的质量控制及改进设计提供了一定的指导性意见。

作者：白琳、郝苗、杜祯、刘博

作者单位：中国电子科技集团公司第三研究所