环境试验设备产业概述

第一节 环境试验设备产业界定及主要产品

一、产业定义

环境试验设备是模拟各类环境气候，运输、搬运、振动、等条件下，是企业或机构为验证原材料、半成品、成品质量的一种方法。目的是通过使用各种环境试验设备做试验，来验证材料和产品是否达到在研发、设计、制造中预期的质量目标。广泛用于大专院校、航空、航天、军事、造船、电工、电子、医疗、仪器仪表、石油仪表、石油化工、医疗、汽摩等领域。

环境试验设备能按IEC、MIL、ISO、GB、GJB等各种标准或用户要求进行高温、低温、温度冲击(气态及液态)、浸渍、温度循环、低气压、高低温低气压、恒定湿热、交变湿热、高压蒸煮、砂尘、耐爆炸、盐雾腐蚀、气体腐蚀、霉菌、淋雨、太阳辐射、光老化等。

能进行环境试验的机构主要有苏州电器科学研究所、环境可靠性与电磁兼容试验中心、航天环境可靠性试验中心、301、一通检测等单位。

二、主要产品及应用情况

（一）主要产品

气候环境试验设备：湿热试验箱、盐雾试验箱、长霉试验箱、低温试验箱、低温/低气压试验箱、高温/低气压试验箱、高、低温试验箱、高温试验箱、低气压试验箱。

力学环境试验设备：振动试验设备、冲击试验设备。

可靠性环境试验设备、特种环境试验设备。

（二）环境试验设备应用

1、气候环境试验其项目可分类如下几项：高温，低温，温度循环，温度冲击，低气压，湿热，日光辐射，砂尘，淋雨等，一般将盐雾和霉菌试验包括在其中。

环境试验的试验场地应能具有广泛的代表性，能进行近可能多的试验项目，并且应与将来可能作战的环境近可能地接近。但是，环境试验场往往与真实的使用环境存在差别。在选择模拟试验项目时，应具体地分析对待试验物品的使用要求，应使选择的试验项目既代表了主要的使用环境，又能加快试验速度，节省经费。在试验项目不断标准化的情况下，试验箱产品主要用于下面几个反方面的环境检测：

1）低压（高空）试验：试验适用于在飞机货舱中空运的兵器，在高原上使用的兵器和空运兵器在飞机受伤后发生压力迅速下降的情形。试验的目的是检验兵器在低压环境中的使用性能以及压力迅速下降对兵器性能的影响。模拟的最高高度可达30000m（米），试验时取高度相对应的温度值。

2）低温试验：试验适用于在寿命周期中很可能在低温环境中使用的试件。试验的目的是检验试件能否在长期的低温环境中储藏、操纵控制和作战。

3）热冲击试验：试验适用于在预定的使用区域或使用模式中经常经受极迅速温度变化的兵器。例如：从沙漠机场起飞升到高空的飞机上的电子装备吊仓、导弹、光电设备和炸弹仓中的炸弹；从高空向沙漠地区空投的兵器；在北极地区从室内向室外转移的兵器。目前仅进行空气中的热冲击试验，将来有可能进行从空气进入到水中的热冲击试验。进行热冲击试验的目的是检验环境温度骤然变化对兵器性能的影响。艾思荔品牌HL系列高低温试验箱。

4）高温试验：试验中兵器处于高温空气中，但不受到阳光直接照射。试验针对高温季节在室内或密闭空间中或接近发动机等热源处储藏或使用兵器的情形。仅当太阳辐射试验不能检验高温效应时才进行这项试验。试验的目的是检验在高温环境中储藏或使用的性能。

5）浸水试验：浸水试验包括浸水、滴水和加压水试验。浸水试验适用于要求水密性的装备和全部或部分浸入水中使用的装备。在某些情况下，这项试验可以代替淋雨试验检验水密性。试验的目的是检验兵器浸入水中不漏水的能力。

6）冻雨试验：试验适用于在正常使用中会遇到冻雨的装备。试验的目的是为了检验雨、雾和溅起的海水落在装备上结冰后对装备使用性能的影响，还用于评定除冰装置和技术。

7）太阳辐射（日照）试验：这是一项对暴露在阳光下的兵器及其制造材料进行的试验。太阳辐射可引起光化学效应和热效应。在大多数情况下，这项试验可以代替高温试验。通过日照试验可检验太阳辐射对兵器或有关材料的使用或露天存储的影响。

8）淋雨试验：试验适用于使用过程中有可能受到雨淋的兵器。淋雨试验包括无风时的淋雨试验和有风时的淋雨试验。淋雨试验的目的是检验遮雨器材的防水性能，检验兵器在淋雨期间和淋雨之后的性能。

9）防潮试验：试验适用于可能在温暖潮湿的环境中使用的兵器。热带地区全年、中纬度地区一年有长短不等的季节就是这种温暖潮湿的环境。试验的目的是检验兵器对温暖潮湿的环境的适应能力。

10）沙尘试验：试验适用与在干沙或尘土含量比较高的空气中使用的所有机械的、电的、电子的和电化学的兵器。试验分为扬尘试验和扬沙试验。扬尘试验使用尘土和细沙，细小的尘埃可以进入缝隙、裂缝、轴承和连接处。扬沙试验使用149～850μm（微米）的沙粒，大而锋利的沙粒能产生侵蚀和阻塞作用，降低装备的有效性、可靠性和维修性。沙尘试验的目的是检验兵器在沙尘环境中的使用和存储能力。

11）防霉试验：温暖和潮湿是微生物生长的条件，广泛存在于热带和中纬度地区。所有标准通用兵器装备在设计时都应考虑防霉问题。试验的目的是评定兵器发生霉变的程度和霉变对兵器性能或使用的影响程度。

12）盐雾试验：盐在地球上分布非常广泛。海洋、大气、地面、湖水和河流中都有盐，尤以沿海地区含盐量比较大，海洋中含盐量最大。不与盐接触的兵器是没有的。因此，所有的兵器在其寿命周期中都处于某种形式的盐环境中。盐雾试验的目的是检验含盐潮湿大气对兵器性能的影响，特别是检验涂覆保护层的性能和材料的相容性。

2、力学环境试验是为了保证产品在规定的寿命期间，在预期的使用、运输、流通环境条件下，保持功能可靠性而进行的活动。特点:以力作用为突出特征。考核、评价产品在力作用下的功能可靠性、结构完好性。

三、产业基本属性

环境设备属于电子工业专用设备制造（3662）。

电子工业专用设备制造指生产半导体器件、集成电路、电子元件、电真空器件，以及电子设备整机装配专用设备的制造。

主要产品包括：生产半导体器件和集成电路专用设备：半导体材料制备、外延和化学机械抛光设备、曝光、刻蚀和匀胶显影设备、扩散、离子注入和快速热处理设备、化学、物理气象淀积和镀铜设备、后序组装和封装生产设备、在线工艺检测设备、中间产品和成品测试设备等；生产电子元件设备：电阻、电位器生产设备、电容器生产设备、陶瓷元件生产设备、磁性材料及元件生产设备、印制电路板生产设备、敏感元器件及传感器设备、频率元器件生产设备等；生产电真空器件专用设备：电子管生产设备、液晶显示器件生产设备、真空开关管生产设备、显像管及电子枪生产设备等；例行试验和可靠性试验设备：力学环境试验设备、气候环境试验设备、可靠性试验设备等；电子整机装联设备：插件（片）机、贴片机、装配生产线、波峰焊接设备、再流焊接设备、表面贴装印刷设备、编带设备、屏蔽等设备；电子工业专用通用设备：超声波设备、精密焊接设备。

第二节 环境试验设备产业发展历程

环境试验设备最先出现在美国，之后是日本的仪器仪表制造商跟每个签订技术援助协议，引进美国的一些环境试验设备的资料，从而才掌握先进技术。继而快速发展。

到上世纪五十年代未期，日本环境试验设备制造厂商已发展到约20家，已能独立设计和制造各种环境试验设备，并设立了环境试验中心。

六十年代，在日本工业和科学技术迅速发展的情况下，日本环境试验设备作为提高机电工业产品性能水平和质量的重要环节和手段，得到迅猛发展。

到六十年代末期，日本环境试验设备行业进行了主要依靠本国技术独立研制和制造的新阶段。日本自行研制的P/atinous系列环境试验箱，实现了试验设备的标准化。在新系列中，低温恒温恒湿、恒温恒湿和低温恒温三种环境试验箱，均设计成同一结构形式，而其容积则按倍数分等，程序控制机构和记录监测机构，则另外组成单元。

七十年代初，不仅一些科研机构和高等院校设有研究设计环境试验设备的机构，而且设备制造厂商也开始重视研究设计，生产的环境试验设备品种已达到几十种。除了一般用的湿热箱、日照箱和盐雾箱等摸拟单项环境条件的标准产品外，还开始研制不少综合环境条件试验设备，使环境试验结果更接近于实际使用环境条件影响，如综合气候老化试验箱以及温度、湿度、低气压和振动四因素环境试验箱等。安川电机公司研制的一套特殊模拟环境试验设备，可以对高压成形线圈进行高压、高温、热冲击和吸湿的综合加速试验，可按照专门设计的试验程序，在很短时间内得出相当于产品实际使用20～50年的绝缘寿命。

在七十年代，日本环境试验设备行业产业发生一系列变化，积极采用新技术发展新产品，开发大型试验室，以适应机电工业产品整机试验的要求，并以提高新产品的标准化水平来降低成本，加快研制和生产周期，扩大服务领域和增加内销来弥补出口减少。

到七十年代末，塔巴依爱斯佩克公司生产的气候试验箱品种已包括温度、湿度、低气压、爆炸和沙尘等共50余种。

八十年代的日本环境试验设备产品结构一方面加强产品的标准化、系列化和生产专业化、加快新产品的开发，并抓住大型专用环境试验设备的特殊订货，多品种、高质量高档化产品参与市场竞争和市场开拓，扩大内销，另一方面谋求产品出口、技术出口和海外投资就地生产，使出口多样化。

八十年代在精密机械和电子控制设备等行业中，按产品使用的温度、湿度和其他环境条件进行可靠性试验，已成为发展趋势。例如，过去日本伊丹制作所对变电设备之类的大型产品的耐环境性验证，是在小型环境试验槽中进行模型试验或现场试验的。为适应日本产品剧增的需要，使产品能满足世界各地严酷的气候条件，必须进一步提高在寒带、热带或沙漠地带使用的变电设备、电气车辆和电气设备的可靠性。因此，伊丹制作所研制了一种大型环境试验设备，容积达512m3，征对产品进行高温、低温、雨淋、雪环境下的产品性试验以及采用热循环对设备进行可靠性验证试验。

八十年代日本汽车工业发展迅猛，各种车辆出口到各界各地。为使日产汽车能在各种环境条件下安全可靠地行驶，必须对汽车进行严格的环境试验。因此，日本明电舍公司设计了汽车环境试验系统，包括高温、低温、全天候及减压环境试验装置、全消音及半消音试验、电磁波暗窒和电磁波屏蔽室，及日照模拟装置等。

在国内研制和生产环境试验设备也有了有四十多年的历史。八十年代以前，我国使用的大多数环境试验设备都是从西方国家引进的，价格比较昂贵，而如今，随着电子技术的发展，特别是控制技术的发展，从模拟控制到现在的数字控制；显示方式从指针到数字再到现在的触摸屏显示；控制精度从±1℃提高到0.1℃甚至于0.01℃之内；设备体积从很小的箱体，到几百立方大的房（室），我国的环境试验设备生产厂家已经能生产符合试验要求的设备。性能可以与进口设备相媲美，而价格只有进口设备一半左右。但某些特殊设备,如温度冲击设备、温度快速变化（15℃/min）还不能国产化或生产的设备不能符合要求。

第三节 环境试验设备产业在国民经济中的地位

截止2010年底，我国环境试验设备产值约为19亿元，在国内生产总值中的比重不到万分之五，可见，就产值看，环境试验设备在国民经济中的地位并不是很重要。但环境试验关系到国民经济支柱产业的安全运行，因此，其重要地位不言而喻，未来在国民经济中还会发展越来越重要的作用。

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