电子行业高温能力验证试验方法研究

刘太锋

（中国电子科技集团公司第三十八研究所，安徽 合肥 230088）

电子行业高温能力验证试验方法研究

刘太锋

（中国电子科技集团公司第三十八研究所，安徽 合肥 230088）

文章阐述了电子行业高温试验能力验证的概念、方法、基本要求和不确定度报告的编写案例，论述了各因素对试验结果的影响，提出了增强对人、机、料、法、环各环节要素的可控度，以提高试验结果准确性的结论。

验证试验；可控性；不确定度；准确性

1 能力验证的必要性

1.1 能力验证定义

利用试验室间比对，按照预先制定的准则（ISO/IEC17043，3.7）评价参加者的能力。

1.2 能力验证的必要性

CNAS-RL02-2006能力验证规则规定，能力验证作为重要的外部质量评价活动，寻求并参加能力验证是合格评定机构的责任和义务。合格评定机构应结合自身需求参加能力验证，本规则规定的是合格评定机构参加能力验证的最低要求。合格评定机构应按照本规则的规定，利用能力验证结果，并按要求向CNAS报告其参加能力验证的信息。因此，作为合格检测结构，为保证试验参数的准确性和有效性，应按照CNAS能力要求验证领域和频次表要求，开展能力验证工作。

2 高温能力验证试验方法

2.1 试验原理

（1）样品放置在试验箱外，将样品感温探头放入试验箱中，进入试验箱的毛细管长度应大于150 mm。

（2）接通电路，开启试验箱，从常温开始降温，观察指示灯状态，至指示灯熄灭，记录试验起始和结束时间、试验起始温度和指示灯熄灭瞬间样品的动作温度。

（3）对于特大型试验箱，如样品的毛细管长度不足够，可以将整个样品放入箱中进行试验，并将试验盒调整到便于观察指示灯的位置。

2.2 注意事项

（1）样品：因试验样品为能力验证组织单位提供的盲样，对其状态不得进行任何调整，如有损坏，则应联系组织单位重新获取样品。

（2）试验箱的选择：首先应选择服役时间短，参数稳定，精准、稳定的试验箱；试验箱必须在校准有效期内；应选择温度区间较大的试验箱，以覆盖盲样的动作温度；最好选择单一功能试验箱（如不宜选择温湿度综合试验箱、温度低气压综合试验箱等），不宜选择空间较大的试验箱，因其试验空间越大，温度场越复杂，测量结果的不确定性增加；必要时采用温度巡检仪，对试验箱内空间温度进行同步监控。

（3）样品的安装：根据样品规格放置在试验箱内或箱外，如图1所示，感温探头应放置在试验箱内传感器旁，不宜太远。

（4）试验次数：可多次重复性试验，试验结果可取平均值，这样不但能减小随机误差，还能为不确定度分析报告提供数据。

图1 样品连线方法

3 能力验证报告内容

3.1 需记录或提供的信息

（1）实验室名称、实验室代码。

（2）试验开始时，试验箱所在环境初始温度、初始湿度和初始大气压（保留小数点后一位数字）；试验开始时间（北京时间）。

（3）试验箱信息：温度范围；校准依据标准/规范、试验箱有效容积；试验箱温度传感器类型。

（4）试验过程中，试验箱的温度变化速率，试验电路导线从箱体引出方式，如箱体自带引出孔、箱体门缝或其他方式，须描述清楚。

（5）样品的动作温度读取是通过试验箱体自带显示温度还是其他测温设备，如通过其他测温设备须说明名称及规格。

（6）试验中温度测量的不确定度分量。

（7）试验箱内试验布置图并标明试验箱自带的温度传感器的位置（请务必附照片说明）。

（8）测试结果照片（需包括显示测试结果值的设备及示值照片）。

（9）偏离试验要求的说明（认为没有可填无）。

（10）试验中使用到的所有仪器设备信息：仪器设备名称、型号、生产厂家、量程范围、准确度或最大允许误差、仪器设备的分辨力、计量日期等；需提交所用设备的计量/校准证书复印件。

（11）高温试验能力验证计划结果报告单：包括实验室名称、实验室代码、样品编号、测试结果（℃）。

注：测试结果保留小数点后一位小数；如有检测全过程的数据曲线，请另附纸提供，不得涂改；试验过程中出现的问题或异常现象（如有，在此填写）；另外需要负责人签字，签署测试日期并加盖试验室公章。

3.2 测量不确定度分析报告

一切测量结果都有误差，误差是客观存在且不可避免的。因此，在测量中，用不确定度对测量结果的准确性加以评估。表征合理地赋予被测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数，称为测量不确定度。

3.2.1 评定方法

不确定度分为A类和B类。用对观测列的统计分析评定得出的标准不确定度称为A类不确定度；不同于对观测列的统计分析评定的标准不确定度称为B类不确定度。

3.2.2 高温能力验证试验不确定度评定实例

（1）概述。①检测依据：GB/T 2423.2—2008《电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验A：高温》；②检测环境：环境温度：24.8 ℃，环境湿度：65.2%，气压：100 100.1 kPa，供电电源：220 V；③检测设备：设备型号：GG-04，设备名称：高低温试验箱；④数学模型：T=Ti（T—箱内温度值）。

（2）不确定度评定。不确定度来源分析：不确定度来源分析须从人员、方法、设备、仪表、环境等各方面去识别，尽可能识别出其中的主要影响因素加以分析。本案例通过识别，影响测量结果的因素有：多次重复测量误差（随机误差）、温度箱试验空间内的温度均匀度误差、显示仪分辨力误差、温度变化速率误差、环境温湿度影响、温度波动度影响、读数延时误差、试验箱校准误差、温度箱的偏差等。通过分析和识别，因环境温湿度对测量结果影响较小，故忽略不计；由于读数是瞬间的，此处读数延时误差可忽略不计；温度波动度对测量结果影响较小，也忽略不计。

A类不确定度：重复性测量引起的不确定度，本试验采用极差法评定，具体数据如表1所示。

表1 测量数据记录

B类不确定度：①试验箱温度均匀度。由校准证书可知，试验箱温度为70 ℃时，温度均匀度为1 ℃。本试验温度与70 ℃接近，故采用校准证书上该温度点的温度均匀度进行计算。假设为均匀分布，则标准不确定度为：

②温度变化速率。设定温度箱的升温速率为0.5 ℃/min，在到达温控器动作温度时，箱内温度在持续变化，根据经验判断，其最大值为±0.3 ℃，假设服从均匀分布，则标准不确定度为：

③显示仪分辨力。本试验箱显示仪分辨力为0.1 ℃，区间内假设服从均匀分布，则标准不确定度为：

④温度箱的校准。由校准证书可知，置信水平为95%时，扩展不确定度为0.2 ℃，k=2，则标准不确定度为：

u5=0.2/2=0.1 ℃

⑤温度箱的偏差。由校准证书可知，70℃时，温度最大偏差为1 ℃。本试验温度接近70℃，故采用校准证书上该温度点的温度偏差进行计算。假设为均匀分布，则标准不确定度为：

合成不确定度：由于各分量彼此独立且不相关，则合成不确定度为：

扩展不确定度：取置信度p=95%，k=2，可得扩展不确定度为：

4 结语

参与能力验证是合格评定机构的责任和义务，参与能力验证试验不仅要准确提供试验设备信息、试验环境信息、试验记录和试验过程信息，这些信息的真实、准确度是验证试验结果的重要证据，也是保证试验结果正确的重要基础。另外还须对试验结果进行测量不确定度评估，这是对读数结果可信度的评估。影响测量不确定度的因素很多，极其复杂，分析起来也多种多样。在评估过程中，要识别出测量过程的各种影响因素并进行正确分析评估，一些对测量结果影响小可以忽略的因素可以剔除，因为这对评估结果影响也小到可以忽略。

[1]国家质量技术监督局计量司.测量不确定度评定与表示指南JJF1059—1999[M].北京：中国计量出版社，2005.

Study on test method of high temperature capability veri fi cation in electronics industry

Liu Taifeng
（NO.38 Research Institute of CETC Management, Hefei 230088, China）

This paper describes the concept, methods, basic requirements and the uncertainty report writing case of the high temperature test in electronics industry, discusses the influence of various factors on the test results, and puts forward the enhancement of man,machine, material, method, ring controllable degree of each link elements to improve the accuracy of the test result.

veri fi cation test; controllability; uncertainty; accuracy

刘太锋（1979— ），男，山东济宁，本科，工程师；研究方向：环境与可靠性试验技术研究与管理。