低氣壓試驗箱

低氣壓試驗箱主要用于航空、航天、信息、電子等領域，確定儀器儀表、電工產品、材料、零部件、設備在低氣壓、高溫、低溫單項或同時作用下的環境適應性與可靠性試驗，并或同時對試件通電進行電氣性能參數的測量，采用整體式組合結構形式，試驗箱由位于前部的保溫箱體（承壓結構）、位于后部的制冷、真空機組和位于試驗箱大門上的電器控制器（系統）組成。

低氣壓對設備的影響

1. 密封性能的影響

大多數氣密裝備或元器件均是采用一個標準大氣壓的惰性氣體進行封裝，當外部環境的氣壓降低，使得密封元器件的內外壓力不同，產生一定的壓力差后，造成密封區域被破壞或密封結構變形，導致環境中的有害氣氛進入到裝備或元器件內部，從而發生失效現象。另外，飛機的一般飛行高度通常在幾千米或是上萬米，最高可達30000m，由此可知航空裝備將比一般裝備承受更多的低氣壓作用，密封可靠性要求也就更高。

2. 散熱性能的影響

電動機、處理器及變壓器等產品在工作時，會產生大量的熱能，從而導致溫度的升高。這類產品的散熱方式主要是以空氣對流散熱為主，而隨著海拔高度的增加，空氣密度會降低，空氣的質量流量也會隨之下降，致使熱傳導也將減少，導致產品過熱失效。所以產品的溫升會隨著大氣壓力的降低（海拔高度的增加）而升高，并呈線性關系，其斜率取決于產品結構，散熱方式和環境溫度等因素。雖然海拔高度增加，對流散熱減少，但輻射散熱會增加，也就是說在極高的海拔高度中，輻射散熱是主要的散熱方式。

3. 揮發性物質的影響

大氣壓力的降低，伴隨著液體的沸點也會降低，尤其在標準大氣壓下具有較高飽和蒸氣壓（飽和蒸氣壓：在密閉空間中，在一定溫度下，與固體或液體處于相平衡的蒸氣所有的壓強稱為飽和蒸氣壓）的液體如潤滑劑，因低氣壓環境下的空氣密度下降，液相分子的氣化速度大于液相分子的冷凝速度，汽液兩相處于非平衡狀態，所以在低氣壓環境下液體的揮發速度會大大增加，從而造成一些活動零件的磨損加速老化。另外，一些低密度材料的物理和化學性能也會發生變化。

4. 電氣性能的影響

采用氣體作為絕緣介質（氣體絕緣材料是能使有電位差的電極間保持絕緣的氣體，常用的氣體絕緣材料有空氣、氮氣、氫氣、二氧化碳和六氟化硫。）的產品，在高海拔地區使用或用于飛行裝備時，低氣壓環境會降低氣體介質的絕緣能力（氣體在不均勻電場中的介電強度遠低于其在均勻電場中的介電強度），尤其在曲率半徑較小的尖端電極附近，局部電場強度超過氣體的電離場強，使氣體發生電離和激勵，產生電暈放電造成裝備失靈或工作不穩定，伴有“嘶嘶”聲。當電壓繼續增加時，甚至發會發生電弧放電現象。比如射頻同軸連接器在規定的海拔高度和電壓下，應無連續的電暈放電現象（電暈放電可以是連續放電，也可以是非連續的脈沖放電）。

參照標準

GB/T 2421.1-2008《電工電子產品環境試驗 概述和指南》

 GB/T 2423.21-2008《電工電子產品環境試程 第2部分:試驗方法 試驗M:低氣壓》

GB/T 2423.25-2008《電工電子產品環境試驗 第2部分:試驗方法 試驗Z/AM:低溫/低氣壓綜合試驗》

GB/T 2423.27-2008《電工電子產品環境試驗 第2部分:試驗方法 試驗Z/AMD:低溫/低氣壓/濕熱連續綜合試驗》

GB/T 2424.15-2008《電工電子產品環境試驗 溫度/低氣壓綜合試驗導則》

GJB 360B-2009 《電子及電氣元件試驗方法 方法105  低氣壓試驗》

GJB 150.2A-2009 《軍用裝備實驗室環境試驗方法 第2部分:低氣壓(高度)試驗 》

MIL-STD-883-1:2019 《微電路的環境試驗 低氣壓》

ASTM D6653 (2021) 《低氣壓試驗》

標準解析

GB/T 2423.21-2008主要看兩個參數：

•氣壓等級：標準里給了 11 個選項，對應不同的海拔高度。比如：

· 1kPa≈海拔 31200 米（差不多到平流層了，適合測試航天器上的部件）；· 84kPa≈海拔 1000 米以下的大氣下限（適合測試那些主要在平原用，偶爾會到低海拔山區的設備）。

簡單說，氣壓越低，測試的“難度” 就越大。

•持續時間：從 5 分鐘到 16 小時不等，得根據實際需求選。比如快遞空運的設備，可能選 2 小時；常年在高原用的電器，可能就得測 16 小時了。

標準試驗程序

（1）測試前：做好 “準備工作”

•預處理：這一步可選，有些產品需要先在特定環境放一段時間，消除儲存帶來的影響（具體得看產品自身的規范）。

•初始檢測：這一步必不可少！就像體檢先測基礎數據，得記錄產品的外觀（有沒有裂縫）、電氣性能（通電正不正常）、機械性能（按鈕能不能按動），作為“健康基線”。

（2）測試中：模擬低氣壓環境 

•樣品狀態：如果不要求開機測試，產品就“裸著”（不包裝）、不通電，按平時使用的樣子放進艙里；如果要求開機，那就要通上電、帶上負載，實時觀察它能不能正常工作。

•氣壓變化：降壓速度不能太快，最多每分鐘降 10kPa，不然可能 “嚇到” 產品 —— 比如密封件突然變形，那就不是耐不耐用的問題，而是被 “壓壞” 了。

•持續穩壓：按照選好的時間，保持住低氣壓狀態。

（3）測試后：恢復并復查

•恢復：氣壓升回來的速度也不能太快（≤10kPa / 分鐘），之后讓產品在正常環境放 1-2 小時，等它 “緩過來”（比如可能有的凝露干掉）。

•最后檢測：再檢查一次外觀和性能，和初始數據對比。如果產品壞了（比如不通電、外殼裂了），就說明沒通過低氣壓考驗。

案例

測試樣品：顯示器測試標準：參照GB 2423.21標準，依客戶要求測試設備：高低溫低氣壓試驗機

檢測方法：

低溫低氣壓試驗（依客戶要求）

試驗前檢查樣品外觀，確認無異常后按表1設定程式開始試驗。

試驗中樣品：

測試曲線：

檢測結論：

由于氣壓低，產品的機械和電氣性能都會受到很大影響，有時會導致產品的損壞。低氣壓環境條件對產品的影響在正常大氣條件下是無法模擬的，必須按相關標準進行試驗，產品質量才能得到保證。