1、ICS 19.040 K 04 11: f是2-. . -、王工目1m GB/T 2424.1 2005/IEC 60068-3-1: 1974 代替GBjT2424.1-1989 rE 1m Environmental testing for electric and electronic products一Guidance for high temperature and low temperature tests (IEC 60068-3-1: 1974 , Basic environmental testing procedures Part 3: Background informa
2、tion Section 1: Cold and dry heat tests and IEC 60068-3-1A: 1978 , First supplement to publication 60068-3-1, IDT) 2005-03-03发布中华人民共和中国国家检验检痊总局理委员会2005-08-01实施发布厂GB/T 2424. 1-2005/IEC 60068-3-1 ,1974 目次前言. . . ., . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . l 2 3 4 引言. .,. . . . . . . . . . . . . . . .
3、 . . . .,. . 不同试验规程的依据. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .,. . . . . . . .,. . . . .,. . . . . . . . . . . . ., . . . . . ., . 试验箱测量. .,. . . . . . . 对IEC60068-3-1，1974(基本环境试验规程第3部分2背景材料第1节g寒冷和干热试验的第一次补充文件. . 附录A(资料性附录)元强迫空气循环试验时试验箱大小对试验样品表面温度的影响附录B(资料性附录气流对试验箱条件和试验样品表面温度的影响. . ., . 附录C(资料性附录)样
4、品辐射系数对温度升高的影响. . . . . . . . . . . . . . . .,. . . . 附录D(资料性附录)组件线端尺寸和材料对其表面温度的影响. . . . .,. . ., . . . . . . . ., . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .,. . . . . 附录E(资料性附录)热传输计算及列线图附录F(资料性附录)普通材料的热导率附录G(资料性附录)温度的测量. . ., . . . . . . . . . . . . . . . . . . 附录H(资料性附录)风速的测量附;jJ(资料性附录)辐射系数的测量. . . .
5、 . . .,. . . ., . . . . 同1，是J(资料性附录)低温和高混试验方法分类总方框图. . . . . . . . . . . . 皿l 2 4 5 6 8 10 14 15 16 22 23 25 26 33 GB/T 2424. 1-2005/IEC 60068-3-1: 1974 言本部分是GB/T2424(电工电子产品环境试验系列标准之一，下面列出这些国家标准的预计结构以及对应的国际标准。GB/T 2424由以下环境试验导则组成zGB/T 2424. 1-2005 电工电子产品基本环境试验规程高温低温试验导则(IEC60068-3-1: 前1974. IDT) 湿热试
6、验导则(eqvIEC 60068-2-28: 电工电子产品基本环境试验规程GB/T 2424.2一19931990) 大气腐蚀加速试验的通用导则电工电子产品基本环境试验规程接触点和连接件的二氧化硫试验导则电工电子产品基本环境试验规程接触点和连接件的硫化氢试验导则电工电子产品环境试验第2部分2试验方法温度变化试验导则电工电子产品基本环境试验规程GB/T 2424. 10-1993 (eqv IEC 60355: 1971) GB/T 2424. 11-1982 GB/T 2424.12-1982 GB/T 2424. 13-2002 (IEC 60068-2-33: 1971 , IDT) 太阳
7、辐射试验导则第2部分.试验方法电工电子产品环境试验GB/T 2424. 14一1995Ci dt IEC 60068-2-9 :1 975) 温度/低气压综合试验导则(eqvIEC 电工电子产品基本环境试验规程GB/T 2424. 15-1992 电工电子产品环境试验锡焊试验导则电工电子产品基本环境试验规程模拟贮存影响的环境试验导则60068-3-2: 1976) GB!T 2424. 17-1995 GB/T 2424. 19-2005 (IEC 60068-2-48 :1 982. IDT) GB/T 2424.20-1985 GB/T 2424. 21-1985 GB/T 2424. 2
8、2 .,.1986 验导则(eqvIEC 60068-2-53: 1984) GB/T 2424.23-1990 电工电子产品基本环境试验规程水试验导则GB/T 2424.24-1995 电工电子产品环境试验温度(低温、高温)/低气压/振动(正弦)综合试验倾斜和摇摆试验导则润湿称最法可焊性试验导则温度(低温、高温)和振动(正弦)综合试电工电子产品基本环境试验规程电工电子产品基本环境试验规程电工电子产品基本环境试验规程地震试验方法第3部分2试验导则电工电子产品环境试验导则GB/T 2424. 25-2000 自本(idt IEC 60068-3-3:1991) 本部分为GB/T2424的第1部分
9、，本部分等同采用IEC60068-3-1: 1974(基本环境试验规程第3部分背景材料第1节z寒冷和干热试验以英文版)及其第一次补充文件IEC60068-3-1A: 1978(英文版)。本部分代替GB/T2424. 1-1989(电工电子产品基本环境试验规程部分实施之日起，GB/T2424. 1-1989废止。本部分与GB/T2424. 1-1989相比，主要有以下差异一一一致性程度不同0989年版本为等效采用，本版为等司采用); 一一本标准改为本部分;一一1984年版的1.1不再单独列出，其内容改为本部分的附录J; 高温低温试验导则。田GB/T 2424. 1-2005/IEC 60068-
10、3-1: 1974 删去1989年版1.71.9内容;第二章中条款编号均下调一级，如2.1改为2.1.1.2.4改为2.1.4等;一-3.1内容不变，但取消1989年版中3.1. 1和3.1. 2的条款编号;1989年版的3.3和3.4在本部分中为3.2.3和3.2.幻一一增加了相应IEC标准第一次补充文件的内容;一一附录B较1989年版中增加图B.3, 附录C较1989年版中内容减少，只保留原图C.1.所减少的传热计算及列线图等内容改为本部分的附录E，一一附录D较1989年版中内容减少，只保留原图D.1，所减少的普通材料的热导率及元件线端内容改为本部分的附录F，附录E改为传热计算及列线图;
11、附录F改为普通材料的热导率及元件线端气附录G代替1989年版中附录E，附录H代替1989年版中附录F;附录I代替1989年版中附录G，并将名称改为辐射系数的测量。增加附录J。本部分的附录A、附录B、附录C、附录D、附录E、附录F、附录G、附录H、附录I、附件J均为资料性附录。H 本部分由中国电器工业协会提出。本部分由全国电工电子产品环境技术标准化委员会归口。本部分由广州电器科学研究院负责起草。本部分主要起草人2祁黎、谢建华。本部分于1989年首次发布，本次修订为第1次修订。GB/T 2424. 1-2005/IEC 60068-3-1: 1974 引言电工电子产品环境试温低温试验导则产品及部件
12、的性能一般受其内部温度的影响与制约，而内部温度则决定于其自身所产生的热量和周围的环境条件。不论何时，当产品及其周围环境形成的系统中存在温度梯度时，贝其间就存在热传输过程。本部分包括低温和高温试验，带温度突变试验和温度渐变试验，散热试验样品和非散热试验样品(后者有无人工冷却均可适用)。试验设备(箱或室)可用有强迫空气循环的和元强迫空气循环的。总规程图见附录J。1. 1 基准环境条件产品将来工作的实际环境条件往往是不能准确地预知，也不能准确地规定的。所以，在设计、制造或试验时一般不可能用实际环境条件作为依据。因此，有必要考虑下列诸因素并规定一些常用的基准环境条件。1. 2 非散热的产品若环境温度均
13、匀不变、产品内又不产生热时，则热流方向是2环境温度较高时，热由周围空气传入该产品;反之，若产品温度较高，则热由产品传入周围空气。这种热传输过程将不断进行，直到产品所有各部分的温度均达到周围空气温度时止。此后，除非环境温度有所改变，热的传输过程将停止。这种情况下，确定基准环境温度是简单的，唯一的条件是它应当均匀分布而且恒定。但当产品达不到周围空气温度时，基准环境温度的确定就较为复杂，这时应考虑采用1.3的结论。1. 3 散热的产品如产品内有热产生，但没有热传输到周围空气中，则产品温度将不断上升。实际上，产品所产生的热是不断向周围环境空气发散的，最后，产品所产生的热与耗散在周围冷却空气中的热相平衡
14、，使产品温度达到稳定。只有当环境温度上升(或下降)时，产品内部的温度才会随着进步的上升(或下降).直至达到新的平衡为止。对于这种情形，基准环境温度应这样来确定，使能得到简单而又重现得好的热传输条件.由于热传输是由对流、辐射和传导三种不同方式来进行的，所以必须对每一种方式分别而又同时获得明确的规定条件。若是多个试验样品在同一试验箱进行高温试验时，就应保证所有试验样品都处在同一环境温度下，并具有相同的安装条件。但在进行低温试验时，则没有必要区分单个试验样品和多个试验样品时的情况。1. 4 环境温度通常产品使用者要求了解产品工作时所允许的环境温度的最大值和最小值，而且为了试验目的，对此也应作出规定。
15、由于热传输是和温度梯度相关联的，故产品周围介质的温度必然时刻在变化，这给确定环境温度带来一定困难。因此对环境温度应专门予以定义。1. 5 表面温度对产品性能起主要影响的是其本身的温度。所以参照试验样品表面上甚至其内部一些关键点的温度来进行监控和调节试验设备是适宜的。1 GB/T 2424. 1-2005/IEC 60068-3-1 ,1974 2 不同试验规程的依据2. 1 传热原理2. 1. 1 热对流2. 1. 1. 1 在试验箱内进行试验时，对流散热在散热试验样品热交换中占有极重要的部分。热从试验样品表面传递到周围空气中去的传热系数，受周围空气速度的影响。空气速度愈高，则热交换的效率也愈
16、高。因此，在环境温度相同时，空气速度愈高，试验样品表面温度就愈低。图B.1和图B.2显示出这个结果。气流除影响任一位置上试验样品的表面温度外，还影响试验样品表面上的温度分布。图B.3显示出这个结果。2. 1. 1. 2 附录B明显表明，对不同的气流速度和气流方向来说，在试验样品表面温度及温度分布之间不存在任何简单关系。同样明显的是，如果要使试验符合实际条件，试验时就要对试验箱规定某一特定的气流速度和气流方向，这将涉及到试验箱设计方面的许多问题。为了便于把试验结果与实际的环境条件比较，有必要规定一个清晰的、能重现的试验条件，这就导致自由空气条件的使用。2. 1. 1. 3 .自由空气条件使用无限
17、空间内的空气条件。此时，在该空间内空气运动仅受散热试验样品本身的影响，由试验样品辐射的能量在该空间内吸收。因此，试图在试验箱中重现自由空气条件的试验是不切实际的(见第3章)。附录A说明，采用自由空气条件，通常并不导致使用价格高昂或者不切实际的大型试验室。既然自由空气条件有某些技术上的优点，而且比规定的强迫空气条件易于做到，所以用作散热试验样品进行低温和高温试验时的优选方法。根据本部分第3章给出的理由，在有些情况下，采用元强迫空气循环方法进行试验可能产生一些困难。因而，在允许采用低速空气进行强迫空气循环的场合给出了两种供选用的方法z第一种方法，适用于试验箱的尺寸大得足以满足附录A的要求，但试验箱
18、的升温或降温需要采用强迫空气循环的场合。第二种方法，适用于试验箱太小、不能满足附录A的要求，或由于别的原因，不能使用第种方法的场合。2. 1. 2 热辐射2. 1. 2.1 附录C显示出当讨论试验散热试验样品用的试验箱条件时，不能忽视辐射传热，在试验样品和试验箱箱壁是热黑的情况下(辐射系数约为口，从试验样品到试验箱壁的传热，约有一半是以热辐射方式传递的。如果散热试验样品在箱壁为热白的或箱壁为热黑的试验箱内经受某温度试验时，试验样品的表面温度将会显著地不同，所以，若想得到可重现的试验结果，有关规范宜对试验箱箱壁的辐射系数和温度应加以限定。2. 1. 2. 2 在试验样品和箱壁之间，若有其他试验样
19、品、加热或冷却组件、安装架等遮挡时，贝u试验样品和箱壁之间的热辐射将受到影响。试验箱壁的热颜色和温度将不符合要求，试验样品上某特定点所能看到箱壁部分的百分数确定该点的视角因数。试验样品每一点的视角因数都不宜受某些不符合对箱壁热颜色和温度要求的装置所干扰。2. 1. 2.3 理想自由空气条件下，试验样品向周围空气传输出来的热完全为周围空气所吸收，这是由于自由对流和辐射交换的热完全被吸收而出现的。通常大多数装置(包括设备和组件)是在十分近似热黑而不是热白的环境中运行的。将试验箱内壁做成近似于热黑的要比做成为热白的容易些。因为大多数涂料和(未抛光)的材料是更接近热黑的而不是热白的(见附录l)。同时，
20、由于材料随时间的老化效应，要长时间地保持箱(室壁为热白的将特别困难。一- GB/T 2424. 1-2005/IEC 60068-3-1: 1974 如果箱壁温度变化是在所规定试验温度(按开尔文温度计算)的3%之内，且箱壁的辐射系数是在0.7 j;Jj 1之间变化，贝U试验样品表面温度的变化通常小于3Ko因为辐射换热是与试验样品表面温度四次方和箱壁温度四次方之差成正比，低温时的辐射传热与高温时比较不那么显著，故在低温试验时对箱壁颜色和温度的要求也就并不怎么严格。2. 1. 2.4 通过热辐射进行的热交换主要取决于试验箱壁的温度，这种依赖关系就是为什么当试验样品表面温度和周围空气温度之间的差值很
21、大时，不按照附录E对试验样品温度进行修正就不能用强迫空气循环来进行试验的主要原因。2. 1. 3 热传导2. 1. 3. 1 热传导的散热取决于安装连接架及其他连接件的热特性。2. 1. 3. 2 有许多散热设备和组件，规定安装在吸热的或其他导热良好的装置上。因而，有一定数量的热会通过热传导有效地散发出去。故有关标准应对安装架的热特性作出规定，而且在进行试验时最好再现安装架的这些热特性。2. 1. 3. 3 如果设备或组件采用不止一种具有不同导热值的方法安装，则在试验时应考虑最坏情况。应用情况不同，产生的最坏情况也不相间，如ga)散热试验样品的高温试验。因试验时热的传输方向是由试验样品到安装架
22、，所以，安装架的热传输量最小时，即安装架的导热系数最小(绝热)时的传输方向是最坏情况。b)非散热试验样品的高温试验。只要试验样品尚未达到热稳定，热就由箱壁经安装架传到试验样品。那么，最坏情况是安装架的导热率大的场合，为了避免安装支架的加热时间太长，从而延滞由箱壁到试验样品的热传输，安装架的热容量宜小。c)散热试验样品和非散热试验样品的低温试验。由于试验时热是由试验样品经安装架传输到箱壁的，因而最坏情况试验样品温度最低)是在热传输效率最高时，即在安装架的导热系数高时。2. 1. 4 强迫空气循环2. 1. 4.1 试验箱的容积大得能完全满足附录A的要求，但试验箱的升温和降温可能需要采用强迫空气循
23、环。这种情况下，试验样品应先放在具有室温的试验箱内，进行检查，使试验样品表面上诸代表点温度不会过分受到箱内强迫空气循环的影响。如果试验样品上任一点的表面温度，不因试验箱内有强迫空气循环降低50C以上，像在无强迫空气循环试验箱内进行的试验一样，则强迫空气循环的冷却效应就可以认为相当小，可忽略不计。2. 1. 4.2 如果试验箱太小，不能满足附录A的试验要求，或按本部分2.1. 4. 1测得之表面温度差超过50C时.IJlU宜在试验箱外进行探索性试验z先将试验样品置于放置该试验箱的试验室内，施加有关标准为试验温度所规定的负载条件，测量试验样品表面上若干有代表性的点的温度，以给出计算规定试验条件下表
24、面温度的基准点。对环境温度和表面温度之间的小温差lT，来说，只要环境温度的变化lT2小时，就可假定温差lT，在不同环境温度时是一样的。如果是lT，T220 cm来进行试验十+十钊忏俨d=14.5 臣主 .、d3.7 J:. d=7. Z d9. 7 比悴吐d 10.2 500 1 000 ￥ 瓷智主宅区国辑cl 岱忏忏平抖抖抖十在曲线之上部果用什HH卜200 。国叫MAM产-lboom同回向白白Dm山l了SU二dl cm束进行试验士陆陆用非什十丰111111111门lw m E耳门川仁仁l100 100 50 20 10 5 2 50 0.5 试验样晶体积!m3XI0-3一试验数据:d一一试验
25、样品表面和箱壁间的距离，单位为米(m).图A.1 在大型试验箱与小型试验箱内试验，试验样晶在表面温度之间的差值达5C时单位表面积的散热量由GB(T 2424. 1-2005(IEC 60068-3-1 ,1974 附录B (资料性附录)气流对试验箱条件和试验样品表面温度的影响B. 1 气流对试验样晶温度及试验箱内温度梯度影响的计算r一气流速度，单位为米每秒(m.s-l);( v) 传热系数，单位为瓦每平方米每开尔文(W.m-2 K-1); P 单位时间内的传热景，单位为瓦(W); F 散热表面有效面积，单位为平方米(m); t 时间，单位为秒(s); G 单位时间内进入空气或逸出空气的质量，单
26、位为千克每秒(kg.l);Cp 一一恒定压力时空气的比热(1000J kg-1 K-l) , Y一一空气密度0.29kg m ) ; S一一试验箱的横截面积，单位为平方米(m2); T一一温度，单位为开尔文(K)。B. 1. 1 样晶温度T1P = .一(时F式中=( v)二a十bva lO uT 试验样品表面温度超过环境温度的温升，V空气速度m/sI 空气温度=70C，圆柱直径=6mml 单位表面积的散热11.5kW/m2 13 周围的温度分布在速度为0.5m.s-、1m. 和2m. s叶的气流中稳定发270. 图.3L一GBjT 2424. 1-2005jIEC 60068-3-1 ,19
27、74 14 f).T/C 130 120 100 80 60 40 20 。附录C (资料性附录)样晶辐射系数对温度升高的影晌500 1 000 主O.1 热自样品2 .0.9 热黑样品单位表面面权的散热j(W/m2)图C.1 在箱壁为热黑的试验箱中试验样晶辐射系数对温升的影响热白和热黑试样经受70C环境温度时，其温升跟散热关系的比较(实验值)见附录E。一一-二一一一二一附录(资料性附录组件线端尺寸和材料对其表面温度的影响在主制钱绕电阻器大小与原物一致D -一一二二一二一二一一一二一一一一二一一一一二一一(十一二一一一门H圄回回旧情。目4N品NA-lNDDU目。mDDg主-s小主体漆包细线大主
28、体一潦包租线镖银Cu-NiZn 2 6 功率散失IW5 4 3 1 。组件线端尺寸和材料对其表面温度的影晌电阻圆使用粗导线有助于使热从热点快速传走.圈D.1 -n GB/T 2424. 1-2005/IEC 60068-3-1: 1974 附录(资料性附录)热传输计算及列线图E 符号说明E. 1 P 单位时间内传输的热量，单位为瓦(W); A，一一试验样品表面积，单位为平方米(m); A，一一箱壁的表面积，单位为平方米(m); T. 箱壁温度，单位为开尔文(K); T，一试验样品表面温度，单位为开尔文(K); 1一一箱壁的辐射系数;2 试验样品的辐射系数;一一斯蒂芬-波尔兹曼(Stefan-B
29、ol tzmann)常数z=5.67XI0- W. m- K-; a一一试验样品平均尺寸，单位为米(m); 一一对流散热系数W.m-2 K-1。其值取决于(T.-T.)和a。辐射的热传输E.2 箱内试验样品只经辐射向周围箱壁传输的热量可用下列公式描述g( E.l ) ( E.2 ) p = -.?唱A2沃(T兀BJ4-T汇aJ4E + 王主: 言1 ) 对空间无限大的试验箱，即满足自由空气条件时.A，岛，则得到2p=， w. m-2 气，Hld)Nd飞队酬在握SE言组1号100 10 1 GB!T 2424. 1:2005/IEC 60068-3-1: 1974 +300 +200 +100
30、。-100 在周围温度T.下，试验样晶的表面温度T，与单位时间散热量的关系周围温度T，jC图E.1 18 GB/T 2424. 1-2005/IEC 60068-3-1: 1974 150 140 130 20 120 15 110 100 20 10 10 90 t 。80 10 + 20 5 70 30 60 40 50 。50 枢轴线40 60 30 70 20 十10 80 。 90 10 20 10C T. T, 试验样品平均尺寸a=O.2m.试验样品辐射系数2= O. 70 图E.2估计在不同环境温度瓦时试验样晶表面温度T，值的列线图19 GB/T 2424. 1-2005/IEC
31、 60068-3-1: 1974 400 30 350 25 50 。20 十50 300 15 100 10 250 150 5 200 。枢轴线150 T. 200 100 50 + 。c 50 T, 试验样品平均尺寸a=O.05 m，试验样品辐射系数2= O. 7 图E.3估计在不同环境温度瓦时试验样品表面温度丑的列线图20 GB/T 2424. 1-2005/IEC 60068-3-1: 1974 1. 0 十E:2=0.1 中飞0.8 三丰2 =0. 5 0.7 .、Xul =09 O. 6 、1 0.5 三丰。.4 0.3 0.2 O. 1 。20 40 60 80 100 120
32、 140 t T.-T.。T. 试验室环境温度+20(;);斗在自由空气条件下经受试验室环境温度时试验样品的表面温度g平均试验样品尺寸a=O.lm。图E.4试验样品的过热温度与辐射系数之间的关系21 GB/T 2424. 1-2005/IEC 60068-3-1 ,1974 附录F (资料性附录)普通材料的热导率下列数据源于V.D. 1. Wrmeatlas 1965、Ea4和其他资料，把这些数据乘以1.163后转为国际单位。V.D. 1. Wrmeatlas 1965的Ea3页列出热传导性随温度而变化的值。表F.1 材料温度t!C热导率!W!CmK)J 银20 411 纯铜20 395 商品
33、铜20 372 纯金20 311 铝20 229 杜拉铝(AI-Cu)20 165 纯续20 143 ElektronCNi-St) 20 116 黄铜20 81116 样20 113 锡20 66 锻造的纯铁。59 铁200 52 啻碳3%的铸铁20 58 铁铭钢20 40 铁镣铭钢20 14.5 镇18 59.5 镰银CNi-Cu-Zn)。29.3 纯铅。35. 1 石墨(压实的)20 12174 耐火土100 。.5 1. 2 混凝士20 o. 81. 4 砖(干的)20 o. 380. 52 平板玻璃20 0.76 大理石20 2.8 电本20 0.233 橡胶20 o. 130. 2
34、3 高温玻璃20 o. 184 赛璐珞20 0.215 山毛样本(顺纹理)20 0.35 橡树横纹理)20 o. 170. 21 橡树(顺纹理)0.37 松木(横纹理)20 O. 14 松术(顺纹理)0.26 22 一GB/T 2424. 1-2005/IEC 60068-3-1: 1974 G. 1 一艘说明附录G(资料性附录)温度的测量描述常用于测量空气和液体温度的仪器(例如录温度计或酒精温度计)不是本附录的目的。这些温度测量仪器的描述及使用时的注意事项已经众所周知，并在有关的技术文献中有所描述对团体材料温度的测量，常应用电阻方法(特别是锦电阻温度计)、热敏电阻和热电偶，也要考虑这些仪器的
35、使用方法及注意事项。测量仪器的热容量要小于试验样品的热容量，此外，测量装置和试验样品间的热阻要小，且连接线传导的热量应保持在最小值;供给传感器的热功率应尽量低，足以避免传感器自身过热或是加热试样。当散热试验样品和试验箱壁之间有热交换时，参与热交换材料的表面温度是很重要的。表面温度的测量有两种方法:一种是测量器件跟等待测温度表面相接触，另一种是它们之间不相接触。应注意在跟表面有接触的场合里，表面可能污染成一层难以去除的物质。因此，在某些情况下，例如在对空间运载器进行试验时不允许使用这些方法。G.2 使用变色或熔融效应法一些材料的颜色能随温度变化，其颜色在一定温度范围内有规则地变化，例如液态晶体，
36、它所达到的温度通过跟有关包谱相比较而得出。另一些材料，当温度增加到一定值时其颜色突然改变，但当温度下降时却没有相反的颜色变化。这些材料作为色笔或特种漆使用时，可将它薄薄地涂在待测温度的试验样品表面。还有些自粘胶带也可用来作温度指示器。当温度上升超过预定值时，自粘胶带就改变颜色。在其他情况下，也可用某些材料的熔点来测量温度。在上述各种例子中，具有颜色突然改变的场合，仅能用来确定已超过出现颜色(或状态)改变的温度;可是，也可用许多温度范围不同的温度敏感材料小样来估计试样所达到的温度。一般说来，应用上述各种温度指示器所能达到的准确度决定于下述诸因素zG. 2. 1 用在预定温度时指示器(或材料)状态
37、改变作为温度指示的情况下，通常需用一系列敏感温度不同的温度指示器。当指示器系列中的一个发生变化、而紧接其上的-个没有变化时，则表面温度就在这两个指示器的敏感温度之间。如果预定敏感温度不受其他因素影响，则测量的最大误差等于这两个敏感温度之差。G. 2. 2 颜色变化指示器还会由于材料老化而带来测量误差。当所用材料在稍低于标称敏感温度下长期使用时，就有在比指示温度为低的温度下发生颜色变化的危险。G. 2. 3 温度敏感材料也可能由于存在液体、蒸汽或气体而受影响。G. 2. 4 如果试样表面受到热辐射，则应采取某些预防措施。G. 2. 4. 1 当指示器覆盖在受辐射表面的一小部分时，要注意保证指示器
38、不受到辐射加热，可使用反射材料把指示器遮盖住就可以了。G.2.4.2 当指示器覆盖着受辐射表面相当大的一小部分时，指示器的吸收系数应和被覆盖表面的吸收系数相同，否则指示器的存在将影响表团温度。G. 2. 5 在温度变化条件r使用上述方法时，应注意指示值可能比实际温度变化速度为慢，这将导致低估温度变化期间的实际温度。23 GB/T 2424. 1-2005/IEC 60068-3-1: 1974 G.3 红外线传感器法红外线辐射的要点说明参见附录I。在测量温度时，必须知道辐射表面的辐射系数。扫描所得的红外线图像，事实上是辐射分布的图像，而不是温度分布的图像，通过对其中个覆盖有辐射系数为己知材料的
39、两个小块面积在同一温度下进行比较的方法，可得到较好的测量结果。传感器所覆盖的面积要小于待测温度的表面回因此，当待测试验样品太小而不能用一般的辐射检测器时，就需要采用红外线显微镜。为了获得温度测量的高准确度，所用仪器最好是能测定从试验样品小面积上发射出辐射的仪表。注意使所选区域应是十分平滑的，以避免受到传感器方向以外的显著辐射的影响。此外还应注意保证使外源辐射不要直接达到传感器，或直接经测量的小面积反射到传感器。24 ?、附录H(资料性附录)凤速的测量GBjT 2424. 1-2005jIEC 60068-3-1: 1974 风速的测量有几种方法，其中包括:1) 最古老的仪器是用风杯风速计，大都
40、用在气象领域里。风杯的交叉臂，在不同风速的吹动下快慢不同地转动，从而确定风速大小。风杯风速计的可用范围很广，现有许多尺寸的风杯风速计。利用小风速计，可在试验箱之类的小体积里测量空气速度。2) 卡他(Cata)温度计是一种特殊类型的玻璃温度计，是根据对流冷却效应设计的。测量原理是根据把先加热的卡他(Cata)温度计冷却到一定温度时(例如从3SC冷却到35C)所需的时间来确定该点风速的大小。但由于温度计在每次测量后再进行测量时必须重新加温，因此这种方法比较麻烦。热线风速计和热球风速计的测量原理也是根据对流冷却效应设计的。这两种风速计在测量时给测量组件定量的电功率，使测量组件达到预定的标准温度，当空
41、气流过组件时，组件的温度下降，根据组件下降的幅度可以确定空气的速度。热线测量组件是由锦丝绕制成的，而热球风速计的测量组件在许多情况下是负温度系数的电阻。由于目前已有小尺寸和小热容量的组件，故测量组件的热时间常数可以取得很小;同时，可以测量很小截面积上的气流速度。这对低风速的情况特别有用，目前己应用的温度测量范围在30C到lOOC之间。在热线风速计中，热线组件的冷却效应取决于线轴和气流方向之间的角度，当气流平行于热线方向，冷却效应最差。通过转动热线风速计测量组件，可以准确地确定气流流向。风杯风速计和卡他温度计只可用于大室(如人可以进入)。热线风速计和热球风速计则可用于小型试验箱。适用于气候试验箱
42、中风速的其他测量方法，有关标准可参考有关文献。25 GB/T 2424. 1-2005/IEC 60068-3-1 ,1974 1. 1 引言附录I(资料性附录)辐射系数的测量如附录G所述，表面温度不同的两个物体(例如，试验样品和试验箱壁)之间，由辐射产生的热交换决定于它们的辐射系数。因此，必须知道进行热辐射交换表面的辐射系数，以便能根据试验结果来评定工作条件下试验样品的特性。这种方法特别适用于散热试验样品。本附录主要论述辐射系数的测量方法应具有足够的准确度和适合用于实际环境试验，且只需较少的仪器和时间。辐射系数的精密测量以及外层空间模拟试验箱内的辐射系数测量，往往要采用费用很高的方法，包括太
43、阳辐射时，必须考虑不同光谱范围的入射辐射和反射辐射，且其中还要考虑辐射的吸收程度。对这种测量方法必须参考有关文献。1. 2 辐射理论下述的辐射理论与本附录第4章的测量方法有关。从某一温度实体的单位表面射入半球的辐射功率M和同一温度的黑体的相应辐射功率M，的关系如下式=M. M. 式中zM-一由斯蒂芬波尔兹曼(Stefan-Boltzmann)定律给出:且在=T ( I.1 ) 式中-T用K氏混标表示温度，是斯蒂芬波尔兹曼常数。二5.67.10-W. m-2 K- 而称为半球总辐射系数。在温度T下的黑体辐射频谱分布由普朗克(Plank)辐射定律给出，而辐射强度最大值的波长max由维恩(Wien)
44、定律给出.rn. T Z. 89 X 10-3 m. K 实践中，式(1.1)通常用下列形式z风C, (品)式中gC. 5.67 W. m-2 K-4 20.4 kJ m-2 h-I K- 因此，对实体有下列关系式2，、，中JM CI一二，1.CS.I，卡l飞100I飞00I 对温度各为T1和凡的两个物体间的辐射换热，单位表面的热通量QI2为, ，宁、，、4、QI lZ C, I ( ， 1 - ( ，土A1 ) l飞100I飞100I I . ( 1. Z ) .( 1. 3 ) .( 1. 4 ) 辐射换热系数值12取决于有关参与辐射表面的几何形状和辐射系数2(试验样品的)及1(箱壁的)。
45、对于在密闭试验箱中的兰维试验样品(在环境试验中是经常碰到的情况).如果针对两个同心球或26 j 1 、F GB/T 2424. 1-2005/IEC 60068-3-1: 1974 斗J-Ftj无限长的圆筒(一个包围着另一个)的辐射换热公式，假定为温反射，根据朗伯(Lambert)定律，我们可得出2(1. 5) =一一-旦1+去(号乌)式中-A，和A，-有关的表面面积。实际上，当表面A，(试验样品)相对于表面A1(箱壁)愈小，则箱壁的辐射系数引对辐射换热系数12值的影响也就愈小。辐射理论的实际应用1. 3 1. 3. 1 误差大小对式(1.3)进行对数微分得2,(1. 6) dM ddT 丁7
46、=一十4rl1l 如果确定值，其可达到的准确度则取决于T和M的测量误差，采用通常的试验方法(外层空间的模拟除外).试验温度T的范围约在200K和400K之间。如在200K时，温度测量误差为0.25K.这导致总误差为0.5%。采用辐射换热方式时，两个温度的测量误差是十分重要的，即温差IT1T, I和两个温度之一的T1或T2的准确测量是不可缺少的。M和Q两者都包括散热试验样品所耗散并通过其表面放出的电功率，该功率只是在对流换热变为零(仅当气压低于0.01N/m左右且没有热通过安装架传导时)才等于所放射出的辐射功率。1. 3. 2 温度辐射的波长范围和能量分布图I.l示出了不同温度(开尔文温度)的波长，。这里，按维恩代换定律(式1.2)温度辐射强度成为最大，对于环境试验中所特别关心的温度范围内的m太多落在远红外线区域内。当简化形式的普朗克定律从0到积分，并把量M，.:.，R&相同温度T时的总辐射M，相联系，分别按T和/血的关系导出图1.2的结果。显然，从0到，的辐射部分只占总辐射的25%.因为从0到2max范围发射了72%.从0到3叩范围发射了总辐射的88%。因此，在上述温度范围内的辐射测量，需采用在远红外线中较灵敏的辐射检测仪器，对这种装置的光学系统有用的材料是种波长极限约为45m左右的材料，例如牌号KRS5 44%TlBr(漠化铠)和56%Tll(li!化铠门的
