一、概述

    為評價元器件、設備、系統在實際的運輸、存儲、使用環境下的性能，將電子電工產品（包括材料、元器件等）暴露在特定環境中進行試驗，這樣的一種評估產品的可靠性和質量的試驗稱為 環境試驗。
    通過試驗發現產品的缺陷從而可以提供產品質量方面的信息，是質量保證的重要手段。環境試驗作為評價材料和產品在自然環境條件下的環境適應性和可靠性的一種重要手段，對提高產品質量、開發新材料、研制新產品、掌握產品存儲使用壽命起到關鍵性的作用，在新科技開發領域具有重要的價值。
    環境試驗可分為自然環境試驗及人工模擬試驗。其中，自然環境試驗又可分為天然暴露試驗和現場天然暴露試驗是試驗。運行將產品或材料在自然氣候條件下暴露，考核其環境適應性，試驗期間試驗樣品一般不工作，試驗的時間很長，評估其結果往往需要很多年后，天然暴露試驗準確、嚴格、真實，其結論比較權威，多為國家或大的工業集團所采用。現場運行試驗多由于試驗設備受到各種限制，無法在實驗室中進行環境試驗，即使能夠試驗，實驗室試驗也不可能完全真實地模擬現場的使用環境，為了進行真實的考核，需要進行現場環境試驗，以補充試驗室的不足，充分驗證設備在現場使用環境中的可靠性與環境適應性。人工模擬試驗即實驗室環境試驗，通常在模擬環境條件的實驗室中進行，試驗樣品在人工模擬創造的某種氣候環境或機械環境中試驗。人工模擬試驗不僅具有與天然暴露試驗相似的優點，而且能加速試驗過程，大大縮短試驗時間，其環境應力、負載條件的施加都可以控制在容差范圍內，保證全部試驗在受控條件下進行，故重現性良好，具有強可比性。其缺點是受到設備的限制，一般是試驗一些體積較小、質量較小的產品，且有時對真實的綜合環境的模擬性比較差。

    二、天然暴露試驗

    天然暴露試驗是將樣品（產品或材料）在自然環境條件下進行暴露和測試。這種試驗的周期長，通常要在兩年以上。
    天然暴露試驗可分為無氣候防護試驗和有氣候防護試驗兩種。無氣候防護是指樣品在室外暴露，直接受氣候影響。有氣候防護是指在一定防護條件下的試驗暴露，又可分為完全氣候防護和部分氣候防護。完全氣候防護是指在空調和半空調室內暴露，能保護樣品免受氣候直接影響。部分氣候防護是指在棚下、掩蔽所內暴露，僅能部分保護產品免受氣候直接影響。
    天然暴露試驗可在靜止狀態下進行，也可以在定期運行或滿負荷狀態下進行，視試驗的要求而定。通過天然暴露試驗，可以獲得產品在自然環境條件下電參數的變化規律、失效情況、失效水平和失效原因，還可以了解產品制造過程中材料、工藝、涂覆層等性能的穩定性和防護能力。
    天然暴露試驗可以為研究人工模擬試驗方法及其轉換關系提供數據資料，還可以用來驗證和比較加速試驗的有效性。
    天然暴露試驗也存在許多不足之處，例如，試驗條件不能控制，每年同一季節的氣候及其他因素總有不同程度的變化，因而在一定程度上影響了試驗的再現性。其次是試驗周期長，有時跟不上產品的發展。

    三、人工模擬試驗

    天然暴露試驗是將樣品長期暴露在自然環境條件下進行測試。現場運行試驗是將樣品裝置在各種典型的使用現場并使它處于正常運行狀態進行測試。這兩種試驗都能直接反映產品實際使用中的性能和可靠性，也是驗證人工模擬試驗準確性的基礎。但是試驗周期都較長，花費人力物力大，并且前者試驗條件不能控制，影響試驗的再現性，且有時跟不上產品的發展；后者數據反饋慢。因此，為了在較短時間內能鑒定產品對環境的適應能力，在科研和生產工作中多采用人工模擬環境試驗，即在實驗室的試驗設備（箱或室）內模擬一個或多個環境因素的作用，并予以適當的強化。人工模擬試驗的試驗條件的確定，要求既能模擬環境中主要因素影響的真實性，又能在時間上起一定的加速作用，但是加速的程度不應改變產品實際損壞機理的規律。為此，人工模擬試驗的試驗條件和方法必須與產品環境條件的等級、數值有機地聯系起來。
    電子電工產品在運輸、存儲、使用過程中所經受的環境條件是多種多樣、錯綜復雜的。影響產品的環境因素可分為如下幾種：
    （1）氣候條件：高低溫、濕度、氣壓、風、雨、冰霜等。
    （2）機械條件：沖擊、振動、搖擺、恒定加速度等。
    （3）生物條件：霉菌、有害動物、海洋生物等。
    （4）輻射條件：太陽輻射、電磁輻射、核輻射等。
    （5）化學活性物質：硫化氫、二氧化硫、鹽霧等。
    （6）機械活性物質：沙粒、塵等。
    人工模擬試驗就是將上述環境因素在實驗室內重現出來。然而，這不是一件簡單的事情，特別是上述這些因素對產品的作用往往不是單一的，而經常是多種環境因素同時作用在產品上。例如，在濕熱帶地區，高溫、高濕、霉菌是同時并存而起作用的。又如，機載電子設備在高空受到低溫、低壓、振動的綜合作用。
    通過不斷的實踐，總結出了如下兩種人工模擬方法：
    （1）重現現場的環境條件；
    （2）重現現場環境的影響。
    前者指實驗室的環境條件及其變化和現場的一樣，后者是指實驗室人工模擬試驗的結果與現場環境條件對產品影響的結果等效。由于重現環境條件在技術、經費、時間上往往存在一些問題，有時甚至無這種必要。因此，當前大多數人工模擬試驗都采用重現現場環境的影響，根據影響來制定試驗方法。
    目前按上述方法制訂的人工模擬試驗方法有如下幾種。
    1）單因素試驗
    單因素試驗是指一次試驗中只有一個環境因素作用在樣品上。這種試驗易于模擬，試驗設備簡單，試驗費用低，應用廣泛。目前有 高溫試驗、低溫試驗、溫度變化試驗、濕熱試驗、低氣壓試驗、太陽輻射試驗、鹽霧試驗、霉菌試驗、二氧化硫試驗、硫化氫試驗、浸水試驗、淋雨試驗、砂塵試驗、沖擊試驗、碰撞試驗、傾跌與翻倒試驗、跌落試驗、彈跳試驗、正弦振動試驗、隨機振動試驗、地震試驗、聲振試驗、搖擺試驗、恒定加速度試驗和運輸試驗等。
    2）綜合試驗
    綜合試驗是指兩個或兩個以上的環境因素同時作用在樣品上。這種試驗比較復雜，試驗費用高，但模擬真實，不少在單因素條件作用下不易暴露的缺陷，在綜合試驗中便暴露出來。這種試驗目前有高低溫/低氣壓試驗、低溫/振動試驗、高溫/振動試驗和振動/溫度循環/潮濕試驗等。
    3）組合試驗
    組合試驗是指兩個或兩個以上的環境因素按一定的規律組合后依次作用在樣品上。這種試驗要明確規定兩個相鄰環境因素之間的間隔時間，因為它對試驗結果有顯著的影響。目前，這種試驗有溫度-濕度-高度試驗等。
    人工模擬試驗與天然暴露試驗相比，可以加速和強化試驗，因此節省時間，不受季節的影響，隨時都可以進行，試驗參數易控制，再現性好。不足之處是當條件和試驗程序選擇不當時，會使試驗失真，以致得出錯誤的結論。所以，人工模擬試驗的有效性取決于選擇的試驗條件和方法、試驗技術、試驗結果的分析。

    四、現場運行試驗

    現場運行試驗是將產品放在實際使用條件下進行考核。產品在現場運行期間，受到各種環境因素的綜合作用，因此，比單一或組合試驗更能暴露產品存在的問題。現場運行試驗的結果是真實的，也是有說服力的。現場運行試驗可以驗證人工模擬試驗，許多產品在人工模擬試驗中沒有暴露出來的缺陷，往往會在現場運行試驗中暴露出來。但現場運行試驗存在周期長、數據反饋慢等不足，所以，通常是可靠性要求高的產品才進行現場運行試驗。

來源：可靠性雜壇