选择 HALT/HASS 试验箱归结为八项可比较的规格,而其中通常只有两项起决定作用:在产品上 (而不是空气中) 测得的温度变化速率,以及振动系统能否提供真正的六自由度重复冲击。把这两项选对,再如实地确定台面尺寸,其余大多数决定就都不难了。本指南涵盖全部八项,以及值得向每家供应商提出的问题和应当引起您警惕的回答。
本页讲的是如何评估试验箱的通用方法,而不是在推销我们的产品。凡涉及 Hanse 规格之处我们都会明说,您可以拿它与任何其他厂商比较。如果您还没有确定自己究竟需要哪种试验,请先阅读 HALT 与 HASS 的区别。如果您正在编制预算,费用指南介绍了影响价格的因素。
从产品出发,而不是从试验箱出发
在查看任何一份规格书之前,先写下五件事:
- 您最大的被测设备的物理尺寸,含所安装的夹具。
- 它的质量,以及试验期间是否需要通电并监测。
- 您的产品必须承受的温度范围,以及您希望在此之外探索的范围。
- 您要做的是研发阶段的 HALT、生产阶段的 HASS,还是两者都要。
- 您预计五年后要测试什么。
下文的每一项规格都应对照这五个答案来评估。一台抽象意义上很优秀、却不适合您产品的试验箱,是一个代价高昂的错误,也是最常见的错误。
需要比较的八件事
1. 产品温度变化速率*,而不是空气温度变化速率
这是最常被误读的规格,也是最值得弄清楚的一项。
试验箱内的空气温度可以变化得非常快。而螺栓固定在夹具上、热惯性很大的产品,其温度却做不到。既然激发缺陷的是产品的温度变化速率,一个空气温度数字几乎无法告诉您这台试验箱实际能为您做什么。
2. 振动:几个轴向,什么频谱
HALT 和 HASS 依赖重复冲击振动——气动激振器敲击台面,在六个自由度上同时产生非相干宽带能量。它在三个平动轴和三个转动轴上一次性激发众多共振,这正是它能快速激发缺陷的原因。
电动振动台做的是另一件事:精确、受控、通常为单轴的激励。它是按设定频谱进行鉴定试验的合适工具,却不适合 HALT。如果有供应商为 HALT 提供单轴系统,您要明白自己放弃了什么。
询问频率范围,以及能量在其中如何分布。一套规格写明为三轴 6-DoF 非相干宽带、覆盖 10 Hz 至 10,000 Hz 的系统,能告诉您有用的信息;一句笼统的“最高 10 kHz”则不能。
3. 台面上的 GRMS——带负载
在空载台面上测得的 GRMS 数值,不是夹具和产品固定上去之后您将得到的数值。询问所报数值假定的负载是多少。有些系统可达 100 GRMS;您是否需要这么高,完全取决于您产品的振动破坏极限在哪里,而这正是第一次 HALT 会告诉您的事情之一。
4. 可用台面面积与占地面积
台面不等于试验箱占用的空间、所需的天花板高度或开门回转所需的净空。在落实场地之前把这四项都核对一遍——还要核对地面承载,因为这些设备很重。一台 VTC-9 的台面为 0.84 m² (9 ft²),外形尺寸为 1,829 × 1,397 × 2,718 mm (72 × 55 × 107 in);台面数字几乎无法告诉您需要多大的房间。
5. 试验箱如何控制液氮
如果您选择液氮,那么控制方式比报价单上几乎任何其他一行都更重要。通断电磁阀会倾泻液氮并造成过冲。比例阀则按需求计量流量。对于一台每天运行、寿命十五年的试验箱,这一项设计决定在您的运行成本中占主导地位。
作为参考:Hanse 的 HighRate 液氮系统在控制静压箱内直接雾化,采用比例控制并配有二级安全切断。如果您在评估其他厂商,请向他们提出同样的问题——阀门如何计量流量,比例控制是标准配置还是选项?
有些厂商提供机械制冷的 HALT 系统,省去了液氮费用,也不需要低温储罐和室内氧气监测。这是实实在在的优势,但不是比较的全部。机械制冷的试验箱必须把热量排到某个地方,在较大尺寸上这往往意味着需要冷冻水设施;它也是维护起来更复杂的设备。要求提供安装总成本和维护计划,而不只是试验箱价格,并把它消耗的电力和冷冻水算进去——这些通常列在设施预算里,从不计到试验箱头上,这正是差距看起来比实际更大的原因。更明确的取舍是温度变化速率。对于已经定型的生产 HASS 筛选,这种取舍可能值得;对于真正的研发 HALT,通常不值得。Hanse 全系列试验箱均采用液氮制冷,这正是实现 70 °C/min 产品温度变化速率*的原因。
工作高度——大多数买家忽略的选项
标准 Hanse 试验箱提供两个内部工作高度,即上下两个空间。ECO 版本提供一个。振动台完全相同——VTC-9 ECO 与标准 VTC-9 一样,台面为 914 × 914 mm (36 × 36 in),负载能力为 318 kg (700 lb)——但去掉第二个高度后,试验箱更小、更矮、更轻,每个循环消耗的液氮和电力也更少。
如果您的产品能轻松放进一个工作高度,ECO 配置可以同时降低购置价格和运行成本,而台面尺寸和额定负载不变。如果您的产品高度各异,标准配置的灵活性值得花钱购买。这是一个确实影响重大的选择,而只按台面尺寸比较时很容易忽略它。
6. 仪表通道
系统能同时监测多少个加速度计和热电偶,数据能否以可用的形式导出?Hanse 试验箱运行 ChamberCore™,通过以太网实现可编程的温度和振动控制,并可选配 ChamberDAQ 可扩展数据采集和 ChamberFFT 振动分析 (最多 16 通道)。配置要宽裕——订购时配置通道的成本远低于后期加装,而试验的全部价值就在于知道产品经历了什么。
7. 校准与服务可达性
询问由谁校准、多久一次、他们离您多远、多快能赶到,以及一次上门服务的费用。试验箱在生产筛选中途停机,意味着发货停止。这个问题既是关于设备的,也是关于供应商的,而各供应商在这一点上的差异远大于规格上的差异。
8. 支持年限
试验箱是可使用 15–20 年的设备。具体询问零件和支持保证多长时间,以及控制器换代后会怎样。询问旧系统是否可以进行控制器改造升级——有改造升级路径的供应商,是在告诉您他们预计十年后仍在为您提供支持。
尺寸选择:哪款型号适合哪类工作
型号名称中的数字是台面的标称面积,单位为平方英尺 (ft²),在大部分系列中都是精确的——VTC-9 的台面为 914 × 914 mm (36 × 36 in),即 0.84 m² (9 ft²)。有两处例外。VTC-1.5 的台面为 508 × 508 mm (20 × 20 in),比名称所示更大,因为该台面从 457 mm (18 in) 加大了。而两个最大的规格 VTC-32 和 VTC-36,面积都接近 3.2 m² (34 ft²)。请核对尺寸,而不是看名称。下表将 Hanse 系列对应到各尺寸适合的产品和用途。这套逻辑适用于任何厂商的产品系列;只是型号名称不同。
| 型号 | 台面尺寸 | 最大负载 | 最适合 |
|---|---|---|---|
| VTC-1 | 305 × 305 mm (12 × 12 in) | 45 kg (100 lb) | 系列中最小的试验箱。单个小模块、传感器和连接器。标准范围为 −75 至 +175 °C (可选 −100/+200 °C),50 °C/min (可选 100 °C/min)——唯一一款不按本系列 70 °C/min* 运行的型号。 |
| VTC-1.5 | 508 × 508 mm (20 × 20 in) | 113 kg (250 lb) | 单块 PCBA、传感器、连接器和小型模块。研发台式试验箱和第一套 HALT 系统。标准范围为 −75 至 +175 °C,可选 −100/+200 °C。 |
| VTC-4 | 610 × 610 mm (24 × 24 in) | 318 kg (700 lb) | 同时测试多块电路板,手持设备和医疗设备。设计实验室工作和低速率筛选。 |
| VTC-6 | 762 × 762 mm (30 × 30 in) | 318 kg (700 lb) | ECU、电信线卡、小型机箱。实验室加小批量试产。 |
| VTC-9 | 914 × 914 mm (36 × 36 in) | 318 kg (700 lb) | 成批汽车 ECU 和航空电子 LRU。主力尺寸,也是生产 HASS 最常见的选择。 |
| VTC-9 ECO | 914 × 914 mm (36 × 36 in) | 318 kg (700 lb) | 台面和负载与 VTC-9 相同,单个工作高度,公用设施消耗更低。 |
| VTC-16 | 1,219 × 1,219 mm (48 × 48 in) | 227 kg (500 lb) | 每次运行多台产品,较大的机箱。生产 HASS 产能。 |
| VTC-16 ECO | 1,219 × 1,219 mm (48 × 48 in) | 227 kg (500 lb) | 台面和负载与 VTC-16 相同,单个工作高度。 |
| VTC-18 | 914 × 1,981 mm (36 × 78 in) | 227 kg (500 lb) | 长形组件。供货方式二选一:一张 914 × 1,981 mm (36 × 78 in) 台面,或两张独立的 914 × 914 mm (36 × 36 in) 台面——订购时由您决定。 |
| VTC-25 | 1,524 × 1,524 mm (60 × 60 in) | 227 kg (500 lb) | 服务器和机架组件、电动汽车功率模块、大型 LRU。 |
| VTC-32 | 1,219 × 2,591 mm (48 × 102 in) | 227 kg (500 lb) | 最长的规格——长机架、灯条、加长电池模块。也可供应两张独立的 1,219 × 1,219 mm (48 × 48 in) 台面,代替一张 1,219 × 2,591 mm (48 × 102 in) 台面。 |
| VTC-36 | 1,778 × 1,778 mm (70 × 70 in) | 227 kg (500 lb) | 最大的方形台面。多台产品的生产筛选。 |
几何形状的差异与面积一样大。VTC-18 和 VTC-32 是两款长形规格,两者都有两种订购方式:VTC-18 可选一张 914 × 1,981 mm (36 × 78 in) 台面或两张 914 × 914 mm (36 × 36 in) 台面,VTC-32 可选一张 1,219 × 2,591 mm (48 × 102 in) 台面或两张 1,219 × 1,219 mm (48 × 48 in) 台面。单张台面比两张加起来更长,因为成对配置在两者之间留有间隙——1,981 mm (78 in) 对 1,829 mm (72 in),2,591 mm (102 in) 对 2,438 mm (96 in)。如果您测试的是长形产品,这段多出来的长度正是单台面选项的意义所在。请对照您产品的占地尺寸核对实际尺寸。
要向每家供应商提出的问题
向每一家都问全这些问题,并把答案写在同一张表里。这样的比较远比任何单个答案更有信息量。
- 在产品上测得的温度变化速率是多少,测量时用的是什么产品?
- 有几个自由度,振动能量的频率分布是怎样的?
- 在我的负载下 (而不是空载) 台面上能达到多少 GRMS?
- 试验箱如何控制液氮流量?
- 总占地面积、天花板高度和开门回转净空各是多少?
- 包含多少个仪表通道,最多能扩到多少?
- 由谁执行校准、多久一次、费用多少?
- 零件和支持保证多长时间,是否有控制器改造升级路径?
- 交货期多长,安装包括哪些内容?
- 订购前可以用我自己的产品做演示吗?
四种应当让您警惕的回答
“我们的试验箱能做到每分钟 60 °C”——没有进一步说明
空气还是产品?在什么区间?什么负载?没有这些限定条件的速率只是一个营销数字,不是规格。
不愿讨论液氮消耗
这是您最大的经常性成本。阀门如何计量流量并没有什么专有秘密。不愿讨论的供应商,要么对自家系统不了解,要么不希望您拿它做比较。
不用您的产品做演示
在下决定之前,把您的真实产品放进真实的试验箱里运行,是您能做的最有信息量的一件事。对自己设备有信心的厂商会鼓励这样做。
含糊的支持承诺
“我们支持所有产品”不算回答。支持多久,零件供应如何,这一代控制器停产后会怎样?要白纸黑字写下来。
最后一件值得核实的事
看看您考虑的品牌在二手市场上的情况。十五年后仍能保值、仍在转售和获得支持的试验箱,说明了规格书无法告诉您的制造质量。它也让您知道,如果试验需求发生变化,您自己设备的残值会是什么样。
*在台面中心上方 102 mm (4 in) 处测量,−65 °C 至 +100 °C。
