電磁繼電器加速壽命試驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

一、引言

　　電磁繼電器廣泛應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)控制、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、國防軍事、空間技術(shù)及日常生活等領(lǐng)域，是遠(yuǎn)控、遠(yuǎn)測、通訊、檢測、保護(hù)等電子設(shè)備不可缺少的基本元件，它是否正常工作將直接關(guān)系到含有該繼電器的設(shè)備或產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性。隨著繼電器技術(shù)的發(fā)展及繼電器應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，對(duì)繼電器的性能、壽命、可靠性等方面的要求越來越高。

　　在整個(gè)壽命期內(nèi)，任何產(chǎn)品都有貯存、運(yùn)輸、待命、工作等任務(wù)階段，每個(gè)任務(wù)階段對(duì)應(yīng)不同的環(huán)境剖面與時(shí)間，要求產(chǎn)品在任何工作階段均能完成規(guī)定的功能。對(duì)長期處于工作狀態(tài)的產(chǎn)品，產(chǎn)品的工作可靠度主要取決于工作階段的環(huán)境與工作時(shí)間。對(duì)一次性使用的產(chǎn)品，由于貯存時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于使用時(shí)間，其工作可靠度與貯存時(shí)間有關(guān)。因此，如何使用更科學(xué)的技術(shù)手段，對(duì)產(chǎn)品的工作可靠性和貯存可靠性進(jìn)行較客觀的猜測與評(píng)估，是產(chǎn)品應(yīng)用與發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。

　　 國內(nèi)部分生產(chǎn)單位開始用微機(jī)檢測系統(tǒng)對(duì)電磁繼電器的壽命及其他參數(shù)進(jìn)行檢測，但它是在正常工作條件下，采用一般壽命試驗(yàn)方法估計(jì)產(chǎn)品的各種可靠性特征。對(duì)壽命特別長的產(chǎn)品來說，這種方法并分歧適。由于它需要花費(fèi)很長的試驗(yàn)時(shí)間，甚至來不及作完壽命試驗(yàn)，新的產(chǎn)品又設(shè)計(jì)出來，老產(chǎn)品就要被淘汰。針對(duì)以上間題，經(jīng)過不斷研究，在壽命試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，本文提出了加大應(yīng)力、縮短時(shí)間的加速壽命試驗(yàn)方法。

　　二、加速壽命試驗(yàn)分析

　　 加速壽命試驗(yàn)就是用人工方法加大試驗(yàn)應(yīng)力（如熱應(yīng)力、濕應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力等）的方法，加快元器件失效，縮短試驗(yàn)時(shí)間，以便在較短的時(shí)間內(nèi)猜測出在正常的（即額定的或?qū)嶋H使用的）條件下的壽命特征。加速壽命試驗(yàn)的分析方法主要是利用元器件的失效數(shù)據(jù)，運(yùn)用加速壽命曲線推算出該批元器件在正常條件下的可靠性壽命特征。這類試驗(yàn)方法應(yīng)用較廣泛，主要原因是研究周期短，可大大縮短試驗(yàn)時(shí)間。

　　加速壽命試驗(yàn)通常分以下3種：

　　（一）恒定應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)

　　 即把一種應(yīng)力加在受試產(chǎn)品樣品上，該應(yīng)力水平在整個(gè)試驗(yàn)中保持不變，為了達(dá)到加速失效縮短試驗(yàn)時(shí)間的目的，要求各組壽命試驗(yàn)的應(yīng)力都高于正常工作條件下的應(yīng)力。即在不改變產(chǎn)品失效機(jī)理的條件下，模擬實(shí)際的環(huán)境因素，適當(dāng)進(jìn)步應(yīng)力等級(jí)，在短期內(nèi)得出與現(xiàn)場長期貯存試驗(yàn)相似的結(jié)果。

　?。ǘ┎竭M(jìn)應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)
　　這是一種隨時(shí)間、分階段逐步在受試樣品上增加應(yīng)力，直到樣品開始出現(xiàn)大量失效為止的試驗(yàn)方法。

　?。ㄈ┬蜻M(jìn)應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)

　　這是一種隨時(shí)間等速增加應(yīng)力到受試產(chǎn)品樣品上，直到樣品開始出現(xiàn)大量失效為止的試驗(yàn)方案。采用該方案時(shí)，產(chǎn)品不分組，應(yīng)力不分檔，應(yīng)力等速升高，直到發(fā)生一定數(shù)目的故障為止。它所施加的應(yīng)力水平將隨時(shí)間等速上升，因此這種試驗(yàn)需要有專門的設(shè)備。

　　在上述3種加速壽命試驗(yàn)中，恒定應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)更為成熟，數(shù)據(jù)易處理，外推精度高。盡管這種試驗(yàn)所需時(shí)間不是最短，但與一般的壽命試驗(yàn)相比還是縮短了不少時(shí)間，因此它較常用。

　　影響電磁繼電器壽命的因素很多。比如，在存貯過程中，產(chǎn)品的各項(xiàng)性能受溫度、濕度、光照、腐蝕、氧化、干裂、軟化、霉變、結(jié)晶等環(huán)境因素的影響很大。特別是非金屬材料，在溫度、濕度、天氣等條件下，更有明顯的老化現(xiàn)象，貯存時(shí)間越長，老化越嚴(yán)重，甚至失效報(bào)廢，其中溫度對(duì)電磁繼電器壽命的影響尤為明顯，因而本試驗(yàn)裝置采用溫度為恒定應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)的加速應(yīng)力，即將測試樣品放進(jìn)一定溫度，丈量在此環(huán)境下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

　　三、硬件設(shè)計(jì)

　　電磁繼電器壽命加速試驗(yàn)裝置包括試驗(yàn)控制柜、負(fù)載、自動(dòng)調(diào)溫箱（提供加速應(yīng)力）3部分，其中控制柜由工控機(jī)、數(shù)據(jù)采集控制電路、線圈驅(qū)動(dòng)電路組成，是設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。硬件電路結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。