賀天遠(yuǎn) ， 楊欣磊 ， 周陽(yáng)紅生

（1.工業(yè)和信息化部電子第五研究所， 廣東 廣州 511370；2.廣東省電子信息產(chǎn)品可靠性技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 廣東 廣州 511370；3.電子信息產(chǎn)品可靠性分析與測(cè)試技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程研究中心， 廣東 廣州 511370；4.廣東省電子信息產(chǎn)品可靠性與環(huán)境工程技術(shù)研究開發(fā)中心， 廣東 廣州 511370；5.廣東省工業(yè)機(jī)器人可靠性工程實(shí)驗(yàn)室， 廣東 廣州 511370）

0 引言

現(xiàn)階段裝備產(chǎn)品在研制周期內(nèi)對(duì)環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)愈發(fā)重視， 驗(yàn)證其環(huán)境適應(yīng)性最直接的手段便是進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)室模擬環(huán)境試驗(yàn)[1]。 而環(huán)境試驗(yàn)過(guò)程中在施加的溫度和濕度等應(yīng)力的綜合作用下， 有可能使受試產(chǎn)品暴露在凝露、 積水等潮濕環(huán)境的場(chǎng)景中， 導(dǎo)致部分對(duì)潮濕環(huán)境效應(yīng)敏感的受試產(chǎn)品試驗(yàn)結(jié)果不合格。 而去除與防止潮濕最簡(jiǎn)單直接的方法便是對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中處于潮濕環(huán)境下的產(chǎn)品進(jìn)行烘干。 然而不同的試驗(yàn)階段能否進(jìn)行烘干、 直接烘干是否會(huì)劣化裝備所用材料的物理特性、 是否會(huì)暫時(shí)或永久性地降低裝備的設(shè)計(jì)性能指標(biāo)[2]、 是否會(huì)對(duì)環(huán)境試驗(yàn)結(jié)果的有效性產(chǎn)生影響， 這些因素都需要相關(guān)試驗(yàn)人員謹(jǐn)慎地考慮。

1 需進(jìn)行烘干的環(huán)境試驗(yàn)場(chǎng)景

眾所周知， 烘干操作通常用于消除較為潮濕的環(huán)境或潮濕環(huán)境引起的環(huán)境效應(yīng)， 要想正確地進(jìn)行烘干操作， 首先第一步便是了解與確認(rèn)潮濕環(huán)境試驗(yàn)場(chǎng)景。 潮濕環(huán)境很容易引起凝露、 吸收等物理現(xiàn)象， 如凝露就是生活中一種非常常見的現(xiàn)象， 通常， 空氣的溫度高， 能夠包含的水蒸氣就多； 反之， 空氣的溫度低， 盡管只有少量的水蒸氣， 空氣也能夠達(dá)到飽和， 因此， 濕空氣中飽和水蒸氣含量與空氣的溫度成正比。 當(dāng)與濕空氣接觸的物體， 空隙部位、 表面及內(nèi)部冷卻到低于濕空氣的飽和溫度時(shí)， 則在其界面附近空氣中的水蒸氣會(huì)凝結(jié)成水而變成水滴， 也就是出現(xiàn)了凝露現(xiàn)象。 而在以復(fù)現(xiàn)極端氣候環(huán)境效應(yīng)為目的的環(huán)境試驗(yàn)中， 產(chǎn)生凝露則更加普遍， 如高低溫轉(zhuǎn)換時(shí)、 試驗(yàn)環(huán)境條件濕度過(guò)大時(shí)、 溫度類試驗(yàn)結(jié)束時(shí)等試驗(yàn)階段均有可能產(chǎn)生凝露。 當(dāng)樣品的表面溫度低于實(shí)驗(yàn)箱中空氣的露點(diǎn)溫度， 樣品表面上就會(huì)出現(xiàn)凝露， 露點(diǎn)溫度取決于空氣中水汽的含量， 露點(diǎn)溫度、 絕對(duì)濕度和水汽壓力之間存在直接關(guān)系。 在試驗(yàn)期間， 如果空氣中水分的含量和空氣溫度較高， 使空氣露點(diǎn)溫度和試驗(yàn)樣品表面溫度之間達(dá)到某一差值， 就會(huì)產(chǎn)生凝露。容易產(chǎn)生凝露的試驗(yàn)包括低溫、 高溫、 溫度沖擊和濕熱等試驗(yàn)。

而在另一些試驗(yàn)中， 盡管不會(huì)產(chǎn)生上述的凝露現(xiàn)象， 但仍會(huì)使產(chǎn)品處于潮濕的環(huán)境中， 其對(duì)產(chǎn)品的環(huán)境效應(yīng)與凝露也是相似的， 如淋雨試驗(yàn)、 鹽霧試驗(yàn)等（列舉說(shuō)明淋雨鹽霧產(chǎn)生潮濕環(huán)境的直接原因）。 值得注意的是， 對(duì)于某些水密性較差或排水性不好的產(chǎn)品， 有可能在試驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生大量的凝露最終形成積水的現(xiàn)象， 因此在進(jìn)行通電檢測(cè)等相關(guān)操作時(shí)應(yīng)格外地注意。

易產(chǎn)生凝露或積水的試驗(yàn)有： 低溫、 高溫、 溫度沖擊、 濕熱、 溫度-濕度-高度-振動(dòng)、 振動(dòng)-噪聲-溫度、 鹽霧、 積冰/凍雨、 淋雨、 流體污染和酸性大氣， 以及浸漬等。

不易產(chǎn)生凝露或積水的試驗(yàn)有： 太陽(yáng)輻射、 砂塵和爆炸性大氣， 以及不帶溫濕度條件的力學(xué)類試驗(yàn)等。

需要注意的是， 在上述幾項(xiàng)易產(chǎn)生凝露或積水的試驗(yàn)過(guò)程中或試驗(yàn)后對(duì)試件進(jìn)行目檢時(shí)可能無(wú)法觀察到具體的潮濕現(xiàn)象， 但在其內(nèi)部或表面的縫隙中仍有可能有潮濕的殘留效應(yīng)存在， 此時(shí)應(yīng)對(duì)試件內(nèi)部與外部進(jìn)行充分的檢查與評(píng)估， 并考慮是否進(jìn)行烘干操作。

從理論與實(shí)際的試驗(yàn)過(guò)程中都可以發(fā)現(xiàn)， 產(chǎn)生潮濕環(huán)境的主要原因即是相對(duì)溫差較大的溫度變化、 較高的相對(duì)濕度和溫度循環(huán)交變等。 在GJB 150.9A—2009 《軍用裝備實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)方法》 第9 部分： 濕熱試驗(yàn)的附錄A 中也提到了與潮濕相關(guān)的物理現(xiàn)象， 總結(jié)歸納如表1 所示[3]。

表1 潮濕引起的物理現(xiàn)象

2 烘干操作現(xiàn)狀

在實(shí)際的試驗(yàn)操作中， 由于標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)試驗(yàn)烘干沒有進(jìn)行具體的“不允許烘干” 要求， 因此許多試驗(yàn)人員常常在上文所述的易產(chǎn)生潮濕環(huán)境的試驗(yàn)中對(duì)試件進(jìn)行烘干操作， 用于去除試件表面或內(nèi)部的潮濕水汽， 卻沒有意識(shí)到這樣的操作有可能導(dǎo)致試驗(yàn)考核不到位、 干擾試驗(yàn)結(jié)果與故障分析的情況出現(xiàn)； 但也同樣是因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)中沒有對(duì)烘干進(jìn)行描述，不同的實(shí)驗(yàn)室對(duì)烘干的理解也不盡相同， 導(dǎo)致烘干操作方法層出不窮， 使得本應(yīng)該對(duì)試件進(jìn)行烘干的操作未能達(dá)到應(yīng)有的烘干目的， 從而可能影響試件后續(xù)的試驗(yàn)或分析。

例如： 某些電子產(chǎn)品在以GJB 150.9A—2009為要求進(jìn)行濕熱試驗(yàn)時(shí)， 在試件出現(xiàn)故障， 試驗(yàn)停止且恢復(fù)正常大氣條件后， 有的試驗(yàn)人員擔(dān)心試件內(nèi)部的殘余濕氣會(huì)對(duì)試件產(chǎn)生不好的影響， 便直接對(duì)故障試件進(jìn)行烘干。 這樣的操作， 有可能使得故障試件的內(nèi)部故障點(diǎn)消除， 后續(xù)難以對(duì)故障進(jìn)行準(zhǔn)確而又詳細(xì)的分析。 又如： 在以GJB 150.4A—2009 為要求進(jìn)行低溫試驗(yàn)時(shí)， 試件從低溫恢復(fù)正常大氣條件后， 內(nèi)外表面與縫隙結(jié)構(gòu)處明顯地有大量的積水與凝露， 有的試驗(yàn)人員此時(shí)認(rèn)為低溫階段已經(jīng)結(jié)束， 對(duì)試件進(jìn)行烘干操作不會(huì)影響低溫試驗(yàn)結(jié)果且能讓低溫試驗(yàn)后檢測(cè)更為順利地通過(guò)。 這種想法是錯(cuò)誤的， 低溫試驗(yàn)后未進(jìn)行試驗(yàn)后檢測(cè)便進(jìn)行烘干操作， 有可能使試件已經(jīng)暴露的防潮設(shè)計(jì)缺陷被掩蓋， 可能無(wú)法通過(guò)的低溫試驗(yàn)后檢測(cè)被不合理地通過(guò)。

3 對(duì)策與方法

經(jīng)裝備研制和部隊(duì)使用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)， 潮濕環(huán)境造成的裝備產(chǎn)品故障約占各種環(huán)境因素引起故障的兩成[4]， 而亞洲地區(qū)的濕熱環(huán)境相較于全球其他地方更為嚴(yán)酷， 電子設(shè)備在這一地區(qū)的部署和使用過(guò)程中極易受到潮濕環(huán)境的影響， 實(shí)際上目前部分外場(chǎng)實(shí)際使用的設(shè)備中都存在發(fā)生凝露的條件， 并且在一些外場(chǎng)設(shè)備中由于凝露已經(jīng)引起了腐蝕和破壞[5]。因此， 裝備產(chǎn)品對(duì)潮濕環(huán)境的適應(yīng)性顯得尤為重要， 除了在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段進(jìn)行防潮設(shè)計(jì)外[6]， 還需要試驗(yàn)人員在環(huán)境試驗(yàn)過(guò)程中更恰當(dāng)、 適時(shí)地進(jìn)行烘干操作， 不盲目地進(jìn)行烘干， 使試件因潮濕環(huán)境引起的故障能正確地顯現(xiàn)， 并且不因烘干而導(dǎo)致試件出現(xiàn)其他故障或影響其他試驗(yàn)結(jié)果。

大部分試驗(yàn)過(guò)程中所產(chǎn)生的潮濕環(huán)境均是各項(xiàng)試驗(yàn)所試圖還原模擬的真實(shí)外場(chǎng)環(huán)境效應(yīng)， 如濕熱試驗(yàn)本身就是要考核試件能否經(jīng)受住濕熱環(huán)境所引發(fā)的凝露、 吸附、 擴(kuò)散、 吸收和呼吸等效應(yīng)； 又如鹽霧試驗(yàn)后除了考核試件外觀與機(jī)械性能外， 內(nèi)部是否有因設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致含鹽濕氣浸入而造成物理或電氣性能故障的問題也應(yīng)納入考核之列。

實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)一般包含試驗(yàn)開始前、 試驗(yàn)準(zhǔn)備、 試驗(yàn)前檢測(cè)、 預(yù)處理、 試驗(yàn)過(guò)程中、 可能的試驗(yàn)中斷、 試驗(yàn)中檢測(cè)和試驗(yàn)后檢測(cè)等階段。 除以下部分特殊情況外， 試驗(yàn)進(jìn)行中無(wú)論任何階段無(wú)論試件是否有凝露或積水， 均不應(yīng)對(duì)試件進(jìn)行烘干操作。

a） 單項(xiàng)試驗(yàn)開始前、 預(yù)處理與試驗(yàn)前檢測(cè)之前、 完成試驗(yàn)后檢測(cè)之后， 因?yàn)樵撾A段并未正式開始試驗(yàn)或試驗(yàn)已經(jīng)基本完全結(jié)束， 烘干操作對(duì)試驗(yàn)過(guò)程與結(jié)果基本無(wú)影響。

b） 試驗(yàn)中因過(guò)試驗(yàn)或欠試驗(yàn)導(dǎo)致試驗(yàn)中斷時(shí)，若為欠試驗(yàn)中斷， 且重新進(jìn)行該項(xiàng)試驗(yàn)的， 可在重新開始前進(jìn)行烘干； 因?yàn)樵囼?yàn)已經(jīng)重新進(jìn)行， 只需確認(rèn)烘干操作對(duì)試件的影響在可接受范圍內(nèi)即可。

c） 試驗(yàn)中因過(guò)試驗(yàn)中斷， 且需重新進(jìn)行該項(xiàng)試驗(yàn)的， 一般采用新試件重新試驗(yàn)； 若試件未損壞且繼續(xù)用該件重新進(jìn)行試驗(yàn)， 需要經(jīng)過(guò)充分的評(píng)估后再在試驗(yàn)重新開始前進(jìn)行烘干但通常不推薦進(jìn)行烘干操作， 因?yàn)樵谶@之后的試驗(yàn)中如若出現(xiàn)試件失效的情況， 除非能證明過(guò)試驗(yàn)條件對(duì)該試件的故障無(wú)任何影響， 且烘干操作對(duì)過(guò)試驗(yàn)條件下的該試件故障也無(wú)任何影響， 否則將會(huì)導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果無(wú)效。

d） 若為欠試驗(yàn)中斷或過(guò)試驗(yàn)中斷且試驗(yàn)繼續(xù)進(jìn)行或從最后一個(gè)有效循環(huán)開始試驗(yàn)的， 則不應(yīng)進(jìn)行烘干； 因?yàn)橥ǔＧ闆r下出現(xiàn)超允差中斷后繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)的項(xiàng)目為低氣壓、 高溫、 低溫、 濕熱、 霉菌、 鹽霧、 浸漬和積冰/凍雨等試驗(yàn)， 在這種情況下， 對(duì)試件進(jìn)行烘干操作將對(duì)中斷前的試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生較大的影響， 最終使得前期試驗(yàn)結(jié)果無(wú)效， 因此不應(yīng)進(jìn)行烘干。

e） 出現(xiàn)允差內(nèi)中斷后， 若需重新進(jìn)行該項(xiàng)試驗(yàn)的， 應(yīng)經(jīng)過(guò)充分的評(píng)估后再進(jìn)行烘干， 如烘干操作本身或烘干操作與前期試驗(yàn)組合是否會(huì)對(duì)試件產(chǎn)生影響， 確認(rèn)影響在可接受范圍內(nèi)即可； 若無(wú)需重新進(jìn)行該項(xiàng)試驗(yàn)的， 不構(gòu)成一次中斷， 也無(wú)需進(jìn)行烘干。

f） 試件出現(xiàn)故障導(dǎo)致試驗(yàn)中斷后， 應(yīng)對(duì)故障進(jìn)行過(guò)詳盡的分析與評(píng)估確定高溫或濕度對(duì)故障的影響后再擇機(jī)進(jìn)行烘干； 如試件在濕熱試驗(yàn)中因試件失效故障導(dǎo)致試驗(yàn)中斷， 需在試驗(yàn)中斷后對(duì)試件進(jìn)行相關(guān)的檢測(cè)， 并對(duì)故障情況進(jìn)行詳盡的分析后， 確認(rèn)烘干操作對(duì)試件的結(jié)構(gòu)、 性能和故障情況無(wú)影響后再擇機(jī)進(jìn)行烘干， 以免烘干操作影響對(duì)故障情況的分析。

g） 試驗(yàn)結(jié)束后， 若還未對(duì)試件進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)的， 不應(yīng)對(duì)其進(jìn)行烘干。 如濕熱試驗(yàn)結(jié)束時(shí)， 試件恢復(fù)標(biāo)準(zhǔn)大氣條件且保持溫度穩(wěn)定后， 常常還能在表面或接插件等處觀察到凝露、 積水等現(xiàn)象， 有些試驗(yàn)人員會(huì)在此時(shí)對(duì)試件進(jìn)行烘干操作后再進(jìn)行試驗(yàn)后檢測(cè)， 這與GJB 150A 的要求不符。

h） 其他相關(guān)協(xié)議要求或試件在實(shí)際的使用環(huán)境中有烘干要求的， 可以酌情在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)進(jìn)行烘干操作。

而在實(shí)際有必要的烘干操作過(guò)程中， 也應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。

a） 烘干溫度應(yīng)不高于被試品高溫環(huán)境條件要求溫度， 如高溫要求若為70 ℃， 則烘干溫度以50 ～60 ℃為宜， 且建議使用較低的升溫速率（0.6～1 ℃∕min）[7]或階梯升溫法進(jìn)行升溫烘干。

b） 進(jìn)行烘干時(shí)應(yīng)將試驗(yàn)箱濕度設(shè)置在RH50%以下， 或打開試驗(yàn)箱箱孔， 以便盡快地排出試驗(yàn)箱內(nèi)空氣中的水汽。

c） 進(jìn)行烘干前應(yīng)盡量地打開非氣密被試品的蓋板， 以便被試品內(nèi)部的水汽盡快地排出。

d） 某些結(jié)構(gòu)復(fù)雜、 防凝露防積水設(shè)計(jì)不夠好、凝露或積水較多的試件在進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的高溫烘干后仍有可能殘留有部分水汽， 想要徹底烘干會(huì)有一定的難度， 建議烘干后對(duì)相關(guān)部位使用凝露試紙進(jìn)行檢查。

e） 試件進(jìn)行烘干后若用此試件繼續(xù)進(jìn)行其他試驗(yàn)項(xiàng)目， 應(yīng)進(jìn)行充分評(píng)估確認(rèn)對(duì)后續(xù)試驗(yàn)無(wú)影響或影響在可接受范圍內(nèi)， 才可繼續(xù)進(jìn)行其他試驗(yàn)項(xiàng)目； 若在后續(xù)試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)故障現(xiàn)象， 則不應(yīng)忽略該故障與烘干過(guò)程的關(guān)聯(lián)。

4 結(jié)束語(yǔ)

GJB 150A 自發(fā)布以來(lái)日益受到重視， 但是其對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的潮濕烘干問題沒有給出較為明確的指導(dǎo)， 常給試驗(yàn)人員帶來(lái)困擾， 本文著重對(duì)GJB 150A 實(shí)施過(guò)程中需要進(jìn)行烘干操作的情況進(jìn)行了探討， 并提出了進(jìn)行烘干操作時(shí)的注意事項(xiàng)與烘干操作的具體方法。

a） 除部分特殊情況外， 試驗(yàn)進(jìn)行中無(wú)論任何階段無(wú)論試件是否有凝露或積水， 均不應(yīng)對(duì)試件進(jìn)行烘干操作。

b） 應(yīng)注意烘干操作的溫度， 且使用較低的升溫速率或階梯升溫法進(jìn)行烘干操作。

c） 烘干時(shí)應(yīng)打開試驗(yàn)箱孔和被試品蓋板， 并在烘干后使用凝露試紙進(jìn)行檢查。

d） 故障后烘干和烘干后進(jìn)行其他試驗(yàn)前， 均應(yīng)開展詳盡的分析。