Просмотры: 0 Автор: LIB Team Время публикации: 20 августа 2026 г. Происхождение: Сайт
Основная точка отказа при испытаниях на тепловой удар часто возникает из-за выбора камеры термического удара «воздух-воздух», основанной только на физических размерах, а не на фактической термодинамической нагрузке испытуемого устройства (DUT). Образец может легко поместиться внутри корзины, но это не означает, что камера имеет достаточную мощность нагрева и охлаждения для восстановления температуры в течение необходимого времени.
Образцы с высокой термической массой, такие как аккумуляторные модули электромобилей, плотные печатные платы и отливки из тяжелых металлов, поглощают и выделяют большое количество тепловой энергии. Когда эти продукты помещаются в камеру термического шока «воздух-воздух» меньшего размера , восстановление температуры может занять слишком много времени, что может повлиять на достоверность испытаний и соответствие применимым военным, автомобильным стандартам или стандартам испытаний электроники.
По этой причине компания LIB Industry рекомендует вместе оценивать тепловую нагрузку, материал образца, массу корзины, воздушный поток, время восстановления и коммунальные услуги объекта при выборе Камера термического удара «воздух-воздух» для испытаний на высокую термическую массу.
1. Тепловая нагрузка определяет емкость камеры: сам по себе физический объем не указывает на то, сможет ли камера термического удара «воздух-воздух» восстановиться в течение 5–15 минут, требуемых такими стандартами, как MIL-STD-883 или IEC 60068-2-14.
2. Общая испытательная масса включает приспособления. Необходимо учитывать массу и удельную теплоемкость ИУ, передаточной корзины, полок и приспособлений.
3. Теплопроводность влияет на процесс восстановления: медь и алюминий быстро передают тепло, тогда как материалы с низкой проводимостью, такие как FR4, выделяют или поглощают тепло медленнее.
4. Воздушный поток так же важен, как мощность нагрева и охлаждения: сильная охлаждающая способность дает ограниченную выгоду, если поток воздуха не может проникнуть в плотную структуру образцов.
5. Инфраструктура объекта влияет на доступную мощность: высокопроизводительным системам с камерами термического удара «воздух-воздух» может потребоваться электроснабжение с высокой силой тока, водяное охлаждение или вспомогательное охлаждение LN2.
При испытаниях на воздействие окружающей среды тепловая масса описывает способность образца поглощать, хранить и выделять тепловую энергию. Это зависит 
, прежде всего, от массы объекта и удельной теплоемкости.
При оценке камеры термического удара «воздух-воздух» инженеры должны учитывать тепловую массу, поскольку она определяет, какую дополнительную нагрузку образец оказывает на камеру во время быстрого перехода от горячего к холодному или от холодного к горячему.
Тяжелая стальная отливка ведет себя совсем иначе, чем легкий пластиковый корпус, даже если оба занимают одинаковое количество физического пространства.
Плотно упакованный электронный блок, содержащий металлические компоненты или герметизирующий материал, может выступать в качестве значительного теплоотвода. При перемещении из горячей зоны с температурой 150 °C в холодную зону с температурой -65 °C камера термического удара «воздух-воздух» должна отводить не только тепло из воздуха в камере, но и тепловую энергию, накопленную внутри ИУ.
Удельная теплоемкость определяет, сколько энергии хранит материал, а теплопроводность определяет, насколько быстро эта энергия перемещается между образцом и окружающим воздухом.
Материалы с высокой проводимостью, такие как медь, быстро передают тепло. При перемещении в холодную зону камеры термического шока «воздух-воздух» они могут создать резкую и немедленную холодильную нагрузку.
Материалы с более низкой теплопроводностью передают тепло медленнее. В этих случаях воздух в камере может восстановиться относительно быстро, в то время как центр продукта остается далеким от целевой температуры.
| материала (Дж/кг·К) | Удельная теплоемкость | Теплопроводность (Вт/м·К) | Влияние на восстановление камеры |
|---|---|---|---|
| Алюминий | 897 | 237 | Быстрая передача тепла может привести к немедленным скачкам холодильной нагрузки. |
| Медь | 385 | 401 | Очень быстрая теплопередача требует высокой мгновенной холодопроизводительности. |
| Сталь (углерод) | 490 | 50 | Обеспечивает более продолжительную тепловую нагрузку во время восстановления. |
| FR4 (материал печатной платы) | 1300 | 0.25 | Медленно передает тепло и может задержать восстановление внутренней температуры продукта. |
Понимание этих различий помогает инженерам предсказать, как будет реагировать камера термического удара «воздух-воздух», когда определенное ИУ перемещается между температурными зонами.
Сборка, содержащая большое количество меди, может вызвать немедленную пиковую нагрузку на систему охлаждения. Вместо этого сборке, в которой преобладает FR4, изоляция или герметик, может потребоваться более длительный период выдержки, прежде чем ее внутренняя температура достигнет требуемого значения.
Образец с высокой термической массой действует как теплоотвод при входе в горячую зону и как источник тепла при входе в холодную зону. Если камера термического удара «воздух-воздух» не имеет достаточной емкости зоны, поступающий образец может отклонить температуру камеры от заданного значения на длительный период. Рассмотрим аккумуляторный модуль электромобиля массой 50 кг, перенесенный в холодную зону. Аккумулятор продолжает отдавать накопленное тепло в окружающий воздух. Система охлаждения камеры должна отводить эту энергию достаточно быстро, чтобы вернуть испытательную зону к заданной температуре. Если холодопроизводительность недостаточна, температура воздуха может оставаться значительно выше требуемой уставки в течение 10 или 15 минут. Это изменяет предполагаемый профиль термического удара.
LIB Industry's Камера термического удара «воздух-воздух» обеспечивает время восстановления температуры в течение 5 минут, что обеспечивает быструю стабилизацию температуры. Такая производительность гарантирует, что в течение 5–15 минут, требуемых такими стандартами, как MIL-STD-883 или IEC 60068-2-14, камера быстро возвращает тестовую зону к заданному значению. Это сохраняет истинный эффект термического удара (вместо того, чтобы перерастать в медленное циклическое изменение температуры) и эффективно соответствует строгим требованиям квалификационных испытаний продукции.
Модель |
ТС-162 |
ТС-340 |
ТС-500 |
ТС-1000 |
|
Внутренние размеры (мм) |
300*300*250 |
450*450*360 |
650*650*500 |
850*850*700 |
|
Габаритные размеры (мм) |
1560*870*1545 |
1710*1020*1845 |
1910*1220*2265 |
2110*1420*2665 |
|
Внутренний объем (мм) |
22L |
72L |
211L |
505L |
|
Грузоподъемность |
20 кг |
30 кг |
50 кг |
60 кг |
|
Комната предварительного нагрева |
Верхний предел температуры |
+220℃ |
|||
Время нагрева |
Окружающая среда ~ + 200 ℃, в течение 30 минут. |
||||
Предварительно прохладная комната |
Нижний предел температуры |
-75℃ |
|||
Время охлаждения |
Окружающая среда ~ -70℃, в течение 30 минут. |
||||
Тестовая комната |
Диапазон воздействия высоких температур |
Окружающая среда +20 ~ +200°C |
|||
Диапазон воздействия низких температур |
–65 ~ -5°С |
||||
Колебания температуры |
≤±0,5℃ |
||||
Отклонение температуры |
≤±3 ℃ |
||||
Время восстановления температуры |
В течение 5 минут |
||||
Система охлаждения |
Механическая компрессионная холодильная система |
||||
Холодильная установка |
Французский компрессор TECUSEH. |
||||
Контроллер |
Программируемый цветной контроллер сенсорного ЖК-экрана Ethernet-соединение, связь с ПК |
||||
Устройство безопасности |
Защита от перегрева, защита от перегрузки по току; Защита от высокого давления хладагента; Защита от утечки на землю |
||||
Внешний материал |
Стальная пластина с защитным покрытием |
||||
Материал интерьера |
SUS304 нержавеющая сталь |
||||
LIB Industry's Двухзонный тестер температурного шока обычно использует моторизованную корзину или подъемник для перемещения ИУ между горячей и холодной зонами с независимым кондиционированием. Поскольку обе зоны уже имеют целевые температуры перед переносом, такая конструкция может обеспечить быстрое изменение температуры образца. При испытаниях с высокой температурой массы предварительно кондиционированные горячие и холодные зоны камеры термического удара «воздух-воздух» помогают обеспечить первоначальный тепловой резерв, необходимый для поглощения поступающей нагрузки. Однако тяжелые образцы накладывают как механические, так и термические ограничения.
Механизм передачи должен нести:
ИУ
Трансферная корзина
Монтажные приспособления
Проводка датчика
Поддерживаемое оборудование
Для тяжелых аккумуляторных модулей или плотных отливок инженеры должны проверить максимальную грузоподъемность корзины камеры термического удара «воздух-воздух» 
и передаточного механизма. Превышение предела механической нагрузки может привести к ухудшению характеристик передачи или повреждению системы, даже если теплоемкость достаточна.
Некоторые системы термошока удерживают ИУ в неподвижном состоянии и переключают кондиционированный горячий и холодный воздух в одно испытательное пространство. Такая конфигурация устраняет необходимость физического перемещения тяжелого образца. При оценке термокамеры с быстрой передачей воздуха инженеры должны сравнить преимущества и ограничения конструкций с подвижной корзиной и стационарным воздушным потоком.
Системы термошоковых камер типа «воздух-воздух» с подвижной корзиной могут обеспечить прямую передачу между предварительно кондиционированными зонами, но создают механическую нагрузку на ИУ. Стационарные системы исключают физический перенос, но требуют очень сильного потока воздуха для очистки испытательного пространства и быстрого установления новой температуры.
точки оценки включают в себя:
Определите, может ли тестируемое устройство выдерживать физическую передачу.
Рассчитайте общую массу проверяемого устройства, корзины и светильников.
Убедитесь, что система воздушного потока может обеспечить требуемое время восстановления.
Сравните требования к техническому обслуживанию систем механической передачи и систем на основе демпфера.
| Важные |
|
3-зонная камера (серия 3TS) |
|---|---|---|
| Структура зоны | Горячая зона + Холодная зона (2 независимые зоны) | Горячая зона + Окружающая зона + Холодная зона (3 зоны) |
| Метод испытания | Образец напрямую переключается между горячей и холодной зонами. | Можно выбрать 2-зонный или 3-зонный шок; окружающая зона допускает период выдержки в качестве буфера |
| Модели | ТС-162/ТС-340/ТС-500/ТС-1000 | 3ТС-100/3ТС-210/3ТС-300/3ТС-500 |
| Внутренний объем | 22л–505л | 100л–500л |
| Грузоподъемность | 20–60 кг | 10–35 кг |
| Верхний предел высокой температуры | +220°С | +220°С (то же) |
| Нижний предел низкой температуры | -75°С | от -70 до -75°C (аналогично) |
| Колебания/отклонения температуры | ±0,5°С/±3°С | ±0,5°C/±3°C (то же самое) |
| Время передачи | ≤3 секунды | Не указан |
| Возможности программы контроллера | Не указан | 120 паттернов, 9999 циклов |
| Гарантия | 36 месяцев + пожизненное наблюдение | Бесплатное обслуживание запчастей в течение 1 года (стандартно) |
| Ключевые особенности | Система размораживания, отверстие для кабеля (тестирование под напряжением), передвижные полки | Переключаемые 2-зонные/3-зонные режимы, буферная зона ближе к реальным условиям |
Требуемую тепловую нагрузку можно оценить по формуле: Масса (кг) × Удельная теплоемкость (Дж/кг·К) × Изменение температуры (ΔT) ÷ Целевое время восстановления (секунды). Это обеспечивает инженерную основу для оценки мощности нагрева или охлаждения, необходимой 
для камеры термического удара воздух-воздух. В расчетах обычно следует использовать наихудший переход. Во многих случаях перенос горячего образца большой массы в холодную зону создает наибольшую потребность в охлаждении.
В расчет не следует включать только ИУ.
Инженеры также должны включать:
① Корзина для переноса
② Полки
③ Испытательные приспособления
④ Монтажное оборудование
⑤ Носители продуктов
Тяжелая корзина из нержавеющей стали может обеспечить значительную тепловую массу и, следовательно, увеличить необходимую вместимость камеры термического шока «воздух-воздух».
Некоторые ТУ содержат материалы, которые создают дополнительные тепловые эффекты. Батареи, материалы с фазовым переходом и другие узлы могут поглощать или выделять скрытое тепло во время внутренних фазовых переходов. Эту энергию не всегда можно точно представить, используя только простой расчет явного тепла. Силовая электроника также может создавать постоянную тепловую нагрузку.
Например, если активное ТУ генерирует 500 Вт внутреннего тепла при работе в холодной зоне, холодильная система с камерой термического шока «воздух-воздух» должна отводить это постоянное тепло в дополнение к тепловой энергии, передаваемой из горячей зоны.
Пассивная металлическая отливка постепенно обменивается накопленной тепловой энергией с камерой.
Активный электронный блок может одновременно:
Высвободить накопленную тепловую энергию
Генерировать электрическое тепло
Ограничить поток воздуха
Создавайте локализованные горячие точки
Для активных устройств LIB Industry рекомендует предоставлять данные о рассеиваемой мощности при оценке мощности камеры термического удара «воздух-воздух». Это дает производителю более реалистичную основу для оценки эффективности восстановления температуры.
Сама по себе высокая холодопроизводительность не гарантирует быстрого восстановления. Воздух должен эффективно перемещаться вокруг 
тестируемого устройства для передачи тепла между продуктом и кондиционируемой средой. Высокоскоростной поток воздуха помогает удалить пограничный слой воздуха, окружающий образцы с высокой термической массой. Если поток воздуха слабый, даже мощная холодильная система с термошоковой камерой типа «воздух-воздух» может с трудом обеспечить эффективный теплообмен с ИУ. Плотное расположение образцов также может создавать затенение воздушного потока. Внешние поверхности могут достичь целевой температуры гораздо быстрее, чем внутренние или заблокированные области.
По этой причине при проектировании камеры термического удара воздух-воздух следует учитывать:
Мощность вентилятора
Скорость воздуха
Дизайн перегородки
Расстояние между образцами
Открытость корзины
Ориентация ИУ
Перфорированные корзины и достаточный зазор вокруг продукта улучшают теплопередачу и сокращают время восстановления.
Система циркуляции воздуха LIB Industry обеспечивает возможность прямого и обратного потока воздуха, обеспечивая эффективную циркуляцию воздуха за счет оптимизированной мощности вентилятора, скорости воздуха, конструкции перегородок, расстояния между образцами и открытости корзины. Для образцов с высокой термической массой одно только мощное охлаждение не может гарантировать быстрое восстановление; достаточный и хорошо распределенный поток воздуха эффективно удаляет неподвижный слой воздуха вокруг продукта, уменьшает блокировку воздушного потока, вызванную плотно упакованными образцами, и, таким образом, улучшает теплообмен между образцом и кондиционируемой средой, значительно сокращая время восстановления.
| Популярные камеры температуры и влажности LIB |
|||
Камера постоянной температуры и влажности Точное моделирование климата, надежное тестирование долгосрочной стабильности |
Комбинированная климатическая и вибрационная камера Имитация температурных, влажностных и вибрационных нагрузок в одном тесте |
Небольшая камера температуры и влажности Компактный дизайн, высокоточный экологический контроль |
Встроенная температурно-влажностная камера Пространство для испытаний большой емкости, идеально подходит для негабаритных продуктов. |
Промышленная высокотемпературная вакуумная сушильная печь Равномерное распределение тепла, эффективная сушка материала |
Термальная камера для ударных испытаний Моделирование экстремальных температурных напряжений, возможность быстрого обнаружения отказов |
Сверхнизкие температурные характеристики, надежная оценка морозостойкости. |
Испытание стабильности в соответствии с требованиями ICH, точный контроль температуры и влажности. |
Повторные переходы между экстремальными температурами могут привести к попаданию влаги в холодную зону. За несколько циклов эта влага может замерзнуть на змеевиках испарителя. Мороз действует как теплоизоляция, а также может ограничивать поток воздуха. Оба эффекта снижают эффективность охлаждения камеры термического удара «воздух-воздух».
По мере накопления инея:
Время восстановления увеличивается
Воздушный поток уменьшается
Нагрузка компрессора возрастает
Согласованность теста может снизиться
Поэтому для длительных испытаний на термический удар камеры могут использовать автоматические циклы размораживания. Системы продувки сухим воздухом или азотом также могут уменьшить количество влаги, попадающей в испытательное пространство. Более низкие уровни влажности помогают камере термического шока «воздух-воздух» поддерживать стабильные характеристики охлаждения в повторяющихся циклах.
LIB Industry использует автоматический цикл размораживания для предотвращения образования инея в холодной зоне. Когда образцы перемещаются между горячей и холодной зонами, влага может проникнуть в охлаждающие змеевики и замерзнуть. Этот иней снижает мощность охлаждения и блокирует поток воздуха. Благодаря регулярному выполнению циклов размораживания камеры LIB сохраняют стабильную эффективность охлаждения даже во время длительных испытаний с множеством циклов. Это предотвращает увеличение времени восстановления и обеспечивает согласованность результатов испытаний.
Выбор подходящей камеры термического удара «воздух-воздух» для образцов с высокой термической массой требует большего, чем просто подтверждение того, что продукт физически помещается в испытательную корзину. Камера должна иметь достаточную мощность нагрева, охлаждения, воздушного потока и механической передачи, чтобы выдерживать полную тепловую нагрузку, сохраняя при этом необходимое время восстановления температуры.
Прежде чем выбрать камеру термического шока «воздух-воздух»:
Рассчитайте тепловую массу тестируемого устройства для наихудшего случая, включая корзины, светильники и стеллажи.
Предоставьте образцы материалов и информацию об удельной теплоемкости, если таковая имеется.
Определите необходимые горячие и холодные температуры.
Подтвердите максимально допустимое время восстановления.
Включите активное рассеивание тепла для тестируемых устройств с питанием.
Оцените ограничения по весу корзины и механику переноса.
Подтвердите мощность электроснабжения и охлаждающей воды на объекте.
Используйте термопары, измеряющие температуру продукта, чтобы проверить фактические условия выдержки.
Для тяжелых батарей, электронных сборок высокой плотности, металлических компонентов и других продуктов с высокой термической массой компания LIB Industry может оценить эти факторы при настройке камеры термического удара «воздух-воздух» для требуемого профиля испытаний.
Двухзонная система перемещает ИУ непосредственно между выделенными горячими и холодными средами. Трехзонная система создает промежуточную зону окружающей среды между экстремальными температурами. Соответствующая конфигурация зависит от требуемого метода тестирования.
Более высокая масса означает, что во время каждой передачи необходимо отводить или добавлять больше тепловой энергии. Если камера термического шока «воздух-воздух» имеет недостаточную мощность нагрева или охлаждения, зоне потребуется больше времени, чтобы вернуться к необходимой температуре.
Материалы с высокой проводимостью быстро передают тепло и могут создать резкую начальную нагрузку на камеру термического удара «воздух-воздух». Материалы с низкой проводимостью выделяют или поглощают тепло медленнее, что может значительно задержать температуру ядра ИУ.
Это зависит как от предельной механической нагрузки, так и от тепловой мощности. Корзина должна надежно поддерживать ИУ и арматуру, а камера термического шока «воздух-воздух» также должна иметь достаточную мощность нагрева или охлаждения, чтобы обеспечить необходимое время восстановления.
Удельная теплоемкость показывает, сколько тепловой энергии хранит материал. Два продукта одинаковой массы могут создавать разные нагрузки на камеру термического удара «воздух-воздух», если они изготовлены из материалов с разной удельной теплоемкостью.
Повышение LN2 может быть полезно, когда механическое каскадное охлаждение само по себе не может восстановить холодную зону в течение необходимого времени. Необходимость в этом зависит от массы ИУ, свойств материала, экстремальных температур и применимого стандарта испытаний.
Системы продувки сухим воздухом или азотом могут снизить влажность внутри камеры термического шока «воздух-воздух». Автоматизированные циклы размораживания также позволяют удалить иней, образующийся на змеевиках испарителя во время повторных испытаний.
Если вы ищете камеру для испытаний на термический удар, будь то 2-зонная камера для испытаний на термический удар , a 3-зонная камера для испытаний на термический удар или Камера термического удара воздух-жидкость для образцов с высокой термической массой, таких как аккумуляторные модули электромобилей или плотные сборки печатных плат, не стесняйтесь обращаться к нам. Мы готовы обсудить размер, вес, состав вашего ИУ, состав материала, требуемый температурный диапазон, требования ко времени восстановления и применимые стандарты испытаний, а также помочь вам найти правильное решение по термическому удару для вашей лаборатории.
Отраслевая техническая группа LIB (info@lib-industry.com ), Техническая информация, методы испытаний, характеристики продукции и рекомендации по применению оборудования для испытаний на тепловой удар и воздействие окружающей среды.
