温度加速度试验系统的制作方法

本发明涉及可靠性试验技术领域，特别是涉及一种温度加速度试验系统。

背景技术：

加速度传感器、惯性开关等加速度元器件广泛应用在航天航空、交通运输工具、控制系统等装备上。在其工作过程中，会受到温度、加速度等复合环境因素的共同影响。在温度作用下，由于敏感材料性能变化以及热胀冷缩导致的结构相对位置的变化，这些加速度元器件会呈现出与常温环境下截然不同的响应特性。温度-加速度复合试验能够模拟产品真实的工作环境，对准确掌握加速度元器件的响应特性具有重要意义。同时，可以温度-加速度复合试验更加有效地激发产品故障，暴露产品的薄弱环节，为产品在设计、材料和应用上的改进提供科学依据。

目前国内大部分机构没有能力开展温度-加速度复合试验，只能通过温度和加速度单项试验或者单项试验的顺序叠加来替代，分别不同时地对样品用高温箱和离心机开展单一高温和加速度试验，环境模拟不够真实，试验效果不佳。

技术实现要素：

基于此，有必要针对无法同时对加速度元器件进行温度和加速度复合试验的问题，提供一种温度加速度试验系统。

一种温度加速度试验系统，包括温度试验箱，用于模拟加速度元器件的环境温度应力；所述温度试验箱包括电连接器，所述电连接器与所述加速度元器件连接，用于使所述加速度元器件处于带电工作状态；加速度试验台，与所述温度试验箱连接，用于模拟所述加速度元器件的环境加速度应力。

上述温度加速度试验系统，通过温度试验箱与加速度试验台来同时对加速度元器件进行环境温度应力和环境加速度应力的模拟，试验系统安装有电连接器，可以与试验箱内的所述加速度元器件连接，使其实现带电工作，模拟样品在真实工作状态时，遭受环境温度应力和环境加速度应力后的电信号数据。通过本发明提供的温度加速度试验系统可以真实模拟所述加速度元器件在温度、加速度环境下的带电工作状态，适用于元器件设计制造和使用单位开展设计定型、故障激发、可靠性增长、适用性评价等试验和研究。

在其中一个实施例中，所述温度试验箱包括保温壳体、温度显示器、温度传感器和保温盖，所述保温壳体为带有一开口的中空结构，背离开口的一侧为所述保温壳体的底面，所述底面固定于所述加速度试验台上；所述保温盖与所述保温壳体的开口处连接；所述保温壳体的一侧面上设有一通孔；所述温度显示器设置于所述保温壳体外部，所述温度传感器设置于所述保温壳体内，所述温度传感器通过所述通孔与所述温度显示器连接。

在其中一个实施例中，所述温度显示器通过陶瓷胶埋封于所述保温壳体的外部；所述温度传感器通过陶瓷胶埋封于所述保温壳体的内部。

在其中一个实施例中，所述电连接器通过陶瓷胶埋封于所述保温壳体的内部。

在其中一个实施例中，所述保温壳体和所述保温盖的材料均为聚氨酯塑料。

在其中一个实施例中，所述温度加速度试验系统还包括固定结构，用于将所述加速度元器件固定于所述温度试验箱、将所述温度试验箱固定于所述加速度试验台上。

在其中一个实施例中，所述固定结构包括固定锁扣，分别与所述保温壳体及所述保温盖连接，所述保温盖通过所述固定锁扣与所述保温壳体固定连接；壳体连接脚座，分别与所述保温壳体及所述加速度试验台连接，所述保温壳体通过所述壳体连接脚座与所述加速度试验台固定连接；样品安装座，与所述保温壳体的底部连接，位于所述保温壳体内部，所述加速度元器件通过所述样品安装座固定于所述保温壳体内部。

在其中一个实施例中，所述固定锁扣的数量为多个，多个所述固定锁扣分别与所述保温壳体的四个侧面固定连接。

在其中一个实施例中，所述壳体连接脚座的数量为多个，多个所述壳体连接脚座分别与所述保温壳体的四个侧面固定连接。

在其中一个实施例中，所述样品安装座通过螺钉固定在所述保温壳体内部。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明其中一实施例的温度加速度试验系统框图；

图2为本发明其中一实施例的温度试验箱剖面示意图；

图3为本发明其中一实施例的温度试验箱与加速度试验台连接示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的优选实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反的，提供这些实施方式的目的是为了对本发明的公开内容理解得更加透彻全面。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。此外，以下实施例中的“连接”，如果被连接的对象之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”、“前”、“后”、“周向”以及类似的表述是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

加速度传感器、惯性开关等加速度元器件广泛应用在航天航空、交通运输工具、控制系统等装备上。在加速度元器件的工作过程中，经常会受到温度、加速度等复合环境因素的共同影响。在温度作用下，由于敏感材料性能变化以及热胀冷缩导致的结构相对位置的变化，这些加速度元器件会呈现出与常温环境下截然不同的响应特性。温度-加速度复合试验能够模拟产品真实的工作环境，对准确掌握加速度元器件的响应特性具有重要意义。同时，可以温度-加速度复合试验更加有效地激发产品故障，暴露产品的薄弱环节，为产品在设计、材料和应用上的改进提供科学依据。

国内对于温度-加速度复合试验研究起步于上世纪八十年代。中国工程物理研究院设计了一种热风加热和保温控制相结合的方式，在离心机外安装整流罩，在离心机启动前通过管路向整流罩内部输送热风，温度平衡之后，撤离管路，启动离心机，开始试验。中国工程物理研究院也是我国唯一具备对整机开展温度-加速度复合试验的单位，其温度可到60℃，承载1200kg，加速度110g。但是针对特定任务开发的专用温度-加速度复合试验装置，通用性比较差，耗资大，一般单位无力承担。目前国内大部分机构没有能力开展温度-加速度复合试验，只能通过温度和加速度单项试验或者单项试验的顺序叠加来替代，分别不同时地对样品用高温箱和离心机开展单一高温和加速度试验，环境模拟不够真实，试验效果不佳。

本发明公开了一种温度加速度试验系统，能够对小型机电元件等元器件在带电条件下开展温度和加速度复合条件试验，对于大部分加速度元器件的复合试验都适用，对于温度-加速度复合环境的模拟效果真实，适用于元器件设计制造和使用单位开展设计定型、故障激发、可靠性增长、适用性评价等试验和研究。图1为本发明其中一实施例的温度加速度试验系统框图，所述温度加速度试验系统包括温度试验箱100和加速度试验台200。所述温度试验箱100，用于模拟加速度元器件20的环境温度应力。所述温度试验箱100包括电连接器110，所述电连接器110与所述加速度元器件20连接，用于使所述加速度元器件20处于带电工作状态。加速度试验台200，与所述温度试验箱100连接，用于模拟所述加速度元器件20的环境加速度应力。

本发明采用温度试验箱120对试验装置内部进行加热或者制冷，在温度平衡之后闭合试验装置，实现对温度的控制，以模拟所述加速度元器件20在正常工作中可能经受到的环境温度应力。在本实施例中，所述温度试验箱120的温度调控范围为-40～100℃，囊括了所述加速度元器件20在正常工作中可能经受的环境温度应力的所有温度范围。借助所述温度试验箱100可以使所述温度加速度试验系统达到预设的试验温度，从而省去了自加热装置，具有操作简便、重量轻、体积小、温度场均匀等优点。所述温度加速度试验系统的装置自重小、强度高，最大加速度试验条件为10g，最大承载量为2kg，基本可以满足绝大多数的加速度元器件20的器件物理量。所述温度加速度试验系统通过安装有所述电连接器110，可以实现待检测的所述加速度元器件20样品在带电工作的情况下接受温度和环境加速度应力的试验，从而获取所述加速度元器件20样品在正常工作状态下的电信号数据，检测在温度和环境加速度应力的作用下所述加速度元器件20的器件性能。

图2为本发明其中一实施例的温度试验箱剖面示意图，在其中一个实施例中，所述温度试验箱100还包括保温壳体120、温度显示器130、温度传感器140和保温盖150。所述保温壳体120为带有一开口的中空结构，背离开口的一侧为所述保温壳体120的底面，所述底面固定于所述加速度试验台200上。所述保温盖150与所述保温壳体120的开口处连接。所述保温壳体120的一侧面上设有一通孔。所述温度显示器130设置于所述保温壳体外部，所述温度传感器140设置于所述保温壳体120内，所述温度传感器140通过所述通孔与所述温度显示器130连接。

如图2所示，可知，所述保温壳体120为带有一开口的中空箱体结构，在对所述加速度元器件20进行温度-加速度复合试验时，需将所述加速度元器件20固定于所述保温壳体120的箱体内部。所述保温壳体120的开口处装有可拆卸的所述保温盖150。所述保温盖150的形状尺寸与所述保温壳体120的开口处的形状尺寸相匹配。在所述保温盖150固定装配于所述保温壳体120顶部后，可以使所述保温壳体120成为一个闭合的箱体结构。通过使用保温盖150将所述保温壳体120成为一个闭合的箱体结构，可以保证在对所述加速度元器件20进行温度-加速度复合试验时，所述温度试验箱100内部的温度保持稳定。所述保温壳体120远离开口的一侧为底面，所述保温壳体120的底面固定于所述加速度试验台200上。将所述保温壳体120固定于所述加速度试验台200上，用于防止在对所述加速度元器件20进行温度-加速度复合试验时，所述温度试验箱100从加速度试验台200上跌落。

所述保温壳体120与底面垂直的一侧面上开设有一通孔。所述温度显示器130设置于所述保温壳体外部，所述温度传感器140设置于所述保温壳体120内部。所述温度传感器140通过信号传输线与所述温度显示器130连接，信号传输线从通孔中连通设置于所述保温壳体120内部的所述温度传感器140与设置于所述保温壳体120外部的所述温度显示器130。设置于所述保温壳体120内部的所述温度传感器140在对所述加速度元器件20进行温度-加速度复合试验时，对所述温度试验箱100内部的温度进行采集，并通过信号传输线将采集到的温度数据传输至设置于所述保温壳体120外部的所述温度显示器130，所述温度显示器130对采集到的所述温度数据进行处理与显示，即所述温度显示器130实时显示所述加速度元器件20经受的环境温度应力。试验人员可以通过观察所述温度显示器130上显示的温度数据实时获知所述温度试验箱100内部的温度，并根据观察到的温度数据作出相应的试验记录或调整等操作。

在其中一个实施例中，所述温度显示器130通过陶瓷胶埋封于所述保温壳体120的外部；所述温度传感器140通过陶瓷胶埋封于所述保温壳体120的内部。陶瓷胶具有优良的浸润性、耐热性和耐介质性。由于陶瓷胶具有良好的耐热性，所以通过陶瓷胶将所述温度显示器130埋封于所述保温壳体120的外部、将所述温度传感器140埋封于所述保温壳体120的内部，可以防止所述温度显示器130和所述保温壳体120在所述温度试验箱100进行高温试验时松动脱落。

在其中一个实施例中，所述电连接器110通过陶瓷胶埋封于所述保温壳体120的内部。同样地，由于陶瓷胶具有优良的浸润性、耐热性和耐介质性，所以通过陶瓷胶将所述电连接器110埋封于所述保温壳体120的内部时，可以防止所述电连接器110在所述温度试验箱100进行高温试验时松动脱落。

在其中一个实施例中，所述保温壳体120和所述保温盖150的材料均为聚氨酯塑料。聚氨酯塑料具有极佳的弹性、伸长率和压缩强度，且所述聚氨酯塑料的化学稳定性好，能够耐受许多的溶剂和油类，还具有优良的耐磨性、加工性、绝热性、粘合性等，是一种性能优良的缓冲材料。在所述加速度试验台200的承载量有限的条件下，当所述温度试验箱100的装置自重越轻，其能够承载的样品重量范围也就越大。因此，使用较为轻薄的聚氨酯塑料作为所述保温壳体120和所述保温盖150的材料，可以有效保证所述温度加速度试验系统装置的自重小，从而增大所述温度加速度试验系统的所能承载的样品重量承载范围，增大样品的适用范围。

在其中一个实施例中，所述温度加速度试验系统还包括固定结构，用于将所述加速度元器件20固定于所述温度试验箱100、将所述温度试验箱100固定于所述加速度试验台200上。图3为本发明其中一实施例的温度试验箱与加速度试验台连接示意图。由于在进行温度-加速度复合试验时，所述加速度试验台200会如图3所示的围绕中心轴线进行旋转。所述加速度试验台200在旋转时造成的向心力可能会导致其上物品移动甚至甩出。因此，所述温度加速度试验系统需要通过固定结构将所述加速度元器件20固定于所述温度试验箱100、将所述温度试验箱100固定于所述加速度试验台200上，防止在进行试验时，所述加速度元器件20、所述温度试验箱100移动甩出导致损坏，影响试验进程。

在其中一个实施例中，所述固定结构包括固定锁扣160、壳体连接脚座170和样品安装座180。所述固定锁扣160，分别与所述保温壳120及所述保温盖150连接，所述保温盖150通过所述固定锁扣160与所述保温壳体120固定连接。所述壳体连接脚座170，分别与所述保温壳体120及所述加速度试验台200连接，所述保温壳体120通过所述壳体连接脚座170与所述加速度试验台200固定连接。所述样品安装座180，与所述保温壳体120的底部连接，位于所述保温壳体120的内部，所述加速度元器件20通过所述样品安装座180固定于所述保温壳体120的内部。

所述保温盖150在装配于所述保温壳体120的开口处时，还需要固定装置保证所述保温盖150与所述保温壳体120的稳固连接。通过所述固定锁扣160可以将所述保温盖150牢牢锁扣在所述保温壳体120上，不会轻易脱落。所述温度试验箱100在放置于所述加速度试验台200上，并进行温度-加速度复合试验时，还需要固定装置保证所述温度试验箱100与所述加速度试验台200的稳固连接。通过所述壳体连接脚座170，可以将所述温度试验箱100牢固地固定于所述加速度试验台200的台面上，不会因为加速度导致的向心力而甩出。所述加速度元器件20放置于所述温度试验箱120内部时，也需要将所述加速度元器件20与所述温度试验箱100相固定。通过所述样品安装座180，可以将所述加速度元器件20固定连接在所述温度试验箱100内部的底面上。

在其中一个实施例中，所述固定锁扣160的数量为多个，多个所述固定锁160扣分别与所述保温壳体120的四个侧面固定连接，用于固定连接所述保温盖150与所述保温壳体120。在本实施例中，所述固定锁扣160的数量为四个，四个所述固定锁扣160分别设置于所述保温壳体120的四个侧面靠近开口处上边沿的位置。所述保温盖150与所述保温壳体120相接触的四个侧面上分别具有与四个所述固定锁扣160的位置与形状皆对应的固定结构，所述固定锁扣160与所述固定结构相互配合，使所述保温盖150牢牢固定于所述温度试验箱上部的开口处，使所述温度试验箱100成为一个密闭的箱体结构，保证在实验时所述温度试验箱100内部的温度稳定性。

在其中一个实施例中，所述壳体连接脚座170的数量为多个，多个所述壳体连接脚座170分别与所述保温壳体120的四个侧面固定连接，用于固定连接所述保温壳体120与所述加速度试验台200。同样地，在本实施例中，所述壳体连接脚座170的数量为四个，四个所述壳体连接脚座170分别设置于所述保温壳体120的四个侧面。四个所述壳体连接脚座170分别设置于所述保温壳体120的四个侧面靠近底部的位置上，在所述保温壳体120需要固定于所述加速度试验台200上时，可以通过螺栓将四个所述壳体连接脚座170与所述加速度试验台200进行连接，保证所述保温壳体120与所述所述加速度试验台200稳固连接。

在其中一个实施例中，所述样品安装座180通过螺钉固定在所述保温壳体120内部，所述加速度元器件20在固定安装于所述温度试验箱100内部时也需要通过螺钉与所述样品安装座180进行固定，以防止在进行温度-加速度复合试验时，所述加速度元器件20样品会在所述温度试验箱100内部移动造成器件损坏。

在使用本发明提供的所述温度加速度试验系统进行试验时的方法具体为：

(1)安装样品。首先，将待测的所述加速度元器件20的样品通过螺钉安装在所述温度试验箱100内部的样品安装座180上。将所述加速度元器件20固定于所述温度试验箱100的内部后，将信号传输线穿过所述电连接器110从外部通入所述温度试验箱100的内部，并与所述加速度元器件20的样品进行连接，以向所述加速度元器件20的样品进行通电。实现使待检测的所述加速度元器件20样品进入带点工作状态。

(2)控制温度。预先将所述温度试验箱100的试验温度设置好，并将所述温度试验箱100内的温度预热或制冷到所设定的试验温度。将已安装好所述加速度元器件20的样品放置在未安装所述保温盖150的所述温度试验箱100中。观察所述温度试验箱100外的所述温度显示器130上显示的温度数据，等待在所述温度试验箱100的温度达到预设的试验温度并达到平衡状态后，将所述保温盖150通过四个所述固定锁扣160固定在所述保温壳体120上，使所述温度试验箱100成为一个密闭的箱体结构，保证在实验时所述温度试验箱100内部的温度稳定性。

(3)安装试验装置。将所述温度试验箱100侧面的四个所述壳体连接脚座170通过螺栓安装在所述加速度试验台200上，使所述温度试验箱100与所述加速度试验台200固定连接。还需要将所述加速度试验台200的信号线与所述电连接器110上通过的信号线进行连接。另外，为保证所述加速度试验台200的配重平衡，防止因为配重问题而导致装置失衡，因此需要安装两个所述温度试验箱100，两个所述温度试验箱100分别设置于所述加速度试验台200直径两边的对称位置上，如图3所示。

(4)进行温度-加速度复合试验。启动所述加速度试验台200，使所述加速度试验台200模拟所述加速度元器件20在实际应用时可能面对的环境加速度应力。同时，位于所述温度试验箱100内部的所述加速度元器件20的样品经受着环境温度应力的作用，并处于正常的带电工作状态。对所述加速度元器件20的试验样品信号进行监测，即可得到所述加速度元器件20的样品在正常工作状态下的电信号数据，检测在温度和环境加速度应力的作用下所述加速度元器件20器件的响应特性。

通过获取所述加速度元器件20的样品在正常工作状态下同时经受温度-加速度复合环境下器件的响应特性，即可对所述加速度元器件20开展设计定型、故障激发、可靠性增长、适用性评价等研究。

本发明提供的所述温度加速度试验系统设置有所述温度传感器140和所述温度显示器130，因此可以保证所述加速度元器件20样品在预设的温度条件下进行试验，提高试验结果的准确性。同时，本试验系统中安装有所述电连接器110，可以连通信号传输线，使所述加速度元器件20样品实现在进行温度-加速度复合试验时带电工作，模拟所述加速度元器件20样品真实的带电工作时经受温度、加速度的环境应力的状态。设置于所述保温壳体120内部的所述温度传感器140在对所述加速度元器件20进行温度-加速度复合试验时，对所述温度试验箱100内部的温度进行采集，并通过信号传输线将采集到的温度数据传输至设置于所述保温壳体120外部的所述温度显示器130，所述温度显示器130对采集到的所述温度数据进行处理与显示，即所述温度显示器130实时显示所述加速度元器件20经受的环境温度应力。试验人员可以通过观察所述温度显示器130上显示的温度数据实时获知所述温度试验箱100内部的温度，并根据观察到的温度数据作出相应的试验记录或调整等操作。另外，所述温度加速度试验系统由于通过所述温度试验箱100使系统达到预设试验温度，从而省去了自加热装置，使本系统具有操作简便、重量轻、体积小的优点。在加速度试验台承载有限的条件下，系统装置的自重越轻，其承载的样品重量范围就越大。因此，本试验系统的最大加速度试验条件达10g，最大承载达2kg，基本满足了绝大多数加速度元器件的规格。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。