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環境設計必須掌握的知識點

環境設計 閱讀(2.81W)

環境適應性是產品重要質量特性之一。產品耐環境能力(或環境適應性)優劣主要取決於其選用的材料、構件、元器件、零部件等耐環境的能力和結構設計、工藝設計時採取的耐環境措施是否完整、有效。耐環境設計是在產品設計過程中,研究或考慮環境因素對產品可靠性及效能的影響,從而採取相應的對策,減少或緩減環境因素對產品的影響。

環境設計必須掌握的知識點

環境是指任一時刻和任一地點產生或遇到的自然環境因素(如溫度、溼度等)和誘發環境因素(如振動和衝擊等)的綜合體,是影響產品在運輸、儲存和使用中可靠性的重要因素,是進行產品可靠性設計和耐環境設計的.基本依據。

環境因素包括自然環境因素和誘發環境因素,其分類和組成見表1。

表 1 環境因素分類及其組成

型別

類別

因素

自然環

境因素

地表

地貌、土壤、水文、植被

氣候

溫度、溼度、壓力、太陽輻射、雨、固體沉降物、霧、風、鹽霧、臭氧

生物

生物有機物、微生物有機體

誘發環

境因素

氣載的

砂塵、汙染物

機械的

振動、衝擊、加速度

能量的

聲、電磁輻射

產品貯存、運輸及使用條件下,各種環境因素及其重要性如表2所示。

表2 各種環境及其重要性

階段

環境因素

地表

溫度

溼度

壓力

太陽輻射

淋雨

固體沉降物

鹽霧

臭氧

貯存

O

A

A

C

O

O

O

O

O

C

C

運輸

公路

A

B

B

O

C

B

B

B

C

O

O

鐵路

A

B

B

O

C

B

B

B

C

O

O

船舶

O

C

B

O

C

C

O

B

C

B

O

飛機

O

B

O

C

O

C

C

A

B

O

O

使用

寒區

A

A

A

O

B

A

A

B

B

C

O

溼熱

A

A

A

C

B

A

O

O

B

B

O

乾熱

A

A

O

O

A

O

O

O

B

B

O

適中

A

A

A

C

B

A

B

B

B

B

C

室內

O

B

B

O

O

O

O

O

O

O

O

存放

O

A

A

O

B

B

B

O

C

B

C

注:A:最重要;B:重要;C:不重要;O:一般不會遇到此環境

表 2 各種環境及其重要性(續)

階段

環境因素

生物

微生物

大氣汙染物

砂塵

振動

衝擊

加速度

噪聲

電磁輻射

核輻射

貯存

B

B

C

C

C

B

O

O

O

O

運輸

公路

O

O

O

C

A

A

C

O

O

O

鐵路

O

O

O

C

A

A

C

O

O

O

船舶

C

O

O

O

B

C

C

O

O

O

飛機

O

O

O

C

B

B

B

O

O

O

使用

寒區

C

O

C

C

B

B

O

C

B

C

溼熱

C

A

O

O

B

B

O

C

B

C

乾熱

O

O

O

A

B

B

O

C

B

C

適中

C

B

C

B

B

B

O

C

B

C

室內

C

C

B

B

C

O

O

O

B

C

存放

B

B

C

C

O

C

O

O

C

C

注:A:最重要;B:重要;C:不重要;O:一般不會遇到此環境

元器件典型應用環境一般為振動、衝擊、溫度、溼度和鹽霧等,其對元器件的單一影響如表3所示。實際上影響元器件效能和可靠性的環境因素可能是幾種因素的組合,而組合因素對元器件的影響更為複雜。

表3典型環境下元器件失效模式

元器件

振動

衝擊

溫度

溼度

鹽霧

半導體器件

斷路;功率衰變

斷路;密封破壞

漏電增大;增益改變;短路和斷路增加

漏電增大;電流增益減少

漏電增大;電流增益減小;引線和殼體腐蝕

電阻器

引線斷裂;破裂

破裂;斷開

電阻增大;斷路;短路

電阻增大;斷路;短路

電阻改變;斷路;短路

熱敏電阻器

引線斷裂;殼體破裂;斷路

引線斷裂;殼體破裂;斷路

斷路和短路增加

電阻變化

引線腐蝕電阻變化

電位器

噪聲增大;扭矩改變;電刷跳躍;斷路

噪聲增大;扭矩和線性改變;斷路

噪聲增大;扭矩和線性改變;斷路

噪聲增大;扭矩和線性改變;絕緣電阻減小

絕緣電阻減小;腐蝕加劇;粘結

陶瓷電容器

導線斷線增多;壓電效應;殼體和密封破裂

導線斷線增多;壓電效應;殼體和密封破裂

介電常數和電容改變;絕緣電阻隨溫度升高而降低

-

腐蝕;短路

雲母電容器

導線斷裂

導線斷裂

絕緣電阻增大;銀離子移動;漂移

銀離子移動

短路

紙質電容器

斷路和短路增加;導線斷裂

斷路;介質擊穿增加;短路;導線斷裂

電容改變;油絕緣紙破裂;絕緣電阻減少;功率因數增加

絕緣電阻減少;功率因數增加

短路

鉭電容器

斷路;短路;電流聚增;導線斷裂

斷路;導線斷裂

電介質洩露;電容變化;絕緣電阻減少;串聯電阻變化

絕緣電阻減少;介質擊穿增加;短路增加

腐蝕

變壓器

斷路;短路

斷路;短路;功率輸出變化

絕緣降低;斷路;短路;熱點畸變

腐蝕;長黴;斷路;短路

腐蝕;斷路;短路

繼電器

斷路;短路

觸點斷開或閉合

斷路或短路;絕緣電阻隨溫度增高變小

絕緣電阻減小

引線腐蝕

電聯結器

插頭和插座分離;外掛破裂;觸點斷開

觸點斷開

跳火;電介質破壞

短路;黴菌;觸點腐蝕;絕緣電阻降低

腐蝕

開關

觸點抖動

觸點斷開

觸點氧化

觸點燒壞;擊穿

氧化和腐蝕觸點燒壞