ทำไมตัวชี้วัดของกล่องทดสอบความร้อนและหนาวจึงส่งผลต่อผลลัพธ์การทดลองจริง

ข้อมูลทางเทคนิคของกล่องทดสอบความร้อนและหนาวมีผลกระทบต่อผลลัพธ์การทดลองอย่างเป็นระบบและหลายมิติ หัวใจสำคัญอยู่ที่ว่ากล่องทดสอบสามารถจำลองสภาพแวดล้อมเป้าหมายได้อย่างถูกต้องและรักษาความสามารถควบคุมในระหว่างการทดลองได้หรือไม่ ต่อไปนี้คือการวิเคราะห์กลไกการส่งผลกระทบและตัวอย่างในโลกความจริงจากตัวชี้วัดสำคัญหลายอย่าง:

I. ความเหมาะสมของช่วงอุณหภูมิและค่าสุดขั้ว
ช่วงอุณหภูมิกำหนดว่ากล่องทดสอบสามารถครอบคลุมสภาพอุณหภูมิสุดขั้วที่ผลิตภัณฑ์ใช้งานจริงหรือไม่ ตัวอย่างเช่น:
ช่วงอุณหภูมิไม่เพียงพอ: หากเครื่องมีอุณหภูมิสูงสุดที่ 150 องศาเซลเซียส แต่ผลิตภัณฑ์ต้องทดสอบที่ 200 องศาเซลเซียส (เช่น ชิ้นส่วนยานอวกาศ) จะไม่สามารถตอบสนองความต้องการของการทดลอง ทำให้ผลการทดสอบไม่สามารถใช้ได้
การออกแบบความชันของอุณหภูมิ: มาตรฐานของประเทศ GB 10592 กำหนดให้ความคลาดเคลื่อน ≤±2 องศาเซลเซียส หากเครื่องมีความคลาดเคลื่อนจริงเกินมาตรฐาน จะทำให้เงื่อนไขการทดลองไม่สอดคล้องกับพารามิเตอร์การออกแบบ ตัวอย่างเช่น การทดสอบประสิทธิภาพของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่ -65 องศาเซลเซียส หากอุณหภูมิจริงถึงแค่ -60 องศาเซลเซียส อาจทำให้ไม่เห็นความเสี่ยงการล้มเหลวในอุณหภูมิต่ำสุดขั้ว
ตัวอย่าง: ในการทดสอบการชาร์จ-ปล่อยประจุของแบตเตอรี่รถยนต์ในช่วงอุณหภูมิ -40 องศาเซลเซียส ถึง +85 องศาเซลเซียส หากเครื่องมีค่าต่ำสุดของอุณหภูมิต่ำเพียง -30 องศาเซลเซียส ข้อมูลการใช้งานแบตเตอรี่ในอุณหภูมิต่ำจะไม่สามารถสะท้อนให้เห็นถึงการใช้งานจริงในพื้นที่หนาวจัด
II. ผลกระทบของความสม่ำเสมอของอุณหภูมิและความสอดคล้องกันในพื้นที่
ความสม่ำเสมอของอุณหภูมิ (ซึ่งปกติจะต้อง ≤2 องศาเซลเซียส) ส่งผลกระทบโดยตรงต่อความสอดคล้องกันของเงื่อนไขการทดลองในพื้นที่:
ผลจากการไม่สม่ำเสมอ: ในการทดสอบความเครียดความร้อนของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ หากมีความต่างของอุณหภูมิในตำแหน่งต่างๆ ของกล่องเกิน ±2 องศาเซลเซียส บางชิ้นส่วนอาจเกิดการเสื่อมสภาพเร็วขึ้นจากการที่อยู่ในอุณหภูมิสูงเฉพาะที่ ในขณะที่ชิ้นส่วนในพื้นที่อื่นไม่ถึงค่าทดสอบ ทำให้การประเมินอายุการใช้งานโดยรวมไม่ถูกต้อง
การกำหนดพื้นที่ทำงาน: ตามมาตรฐาน พื้นที่ทำงานต้องหักพื้นที่ 10% จากผนังกล่อง หากวางตัวอย่างเกินขอบเขตดังกล่าว อาจได้รับผลกระทบจากความแปรปรวนของอุณหภูมิในพื้นที่ใกล้ผนังกล่อง ซึ่งนำไปสู่ข้อมูลที่ผิดปกติ
ตัวอย่าง: ในการทดสอบหลอดไฟ LED ในกล่องทดสอบที่ไม่ได้มาตรฐานเรื่องความสม่ำเสมอ บริเวณขอบของหลอดไฟไม่สามารถทำให้เกิดข้อบกพร่องในระบบการระบายความร้อน เนื่องจากอุณหภูมิต่ำ ในขณะที่ส่วนกลางร้อนเกินไป ทำให้ตัดสินผิดว่า “ผ่าน”

III. การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและความมั่นคงในระยะยาว
การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ (เช่น ±0.5 องศาเซลเซียส) สะท้อนถึงความมั่นคงในระยะสั้นของเครื่องมือในการรักษาอุณหภูมิที่ตั้งไว้:
การเปลี่ยนแปลงที่มากเกินไป: ในการทดสอบความเหนื่อยล้าของวัสดุ การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิที่บ่อย (เช่น ±2 องศาเซลเซียส) อาจทำให้เกิดความเครียดความร้อนเพิ่มเติม ทำให้รอยร้าวในวัสดุขยายตัวเร็วขึ้น ทำให้ผลการทดลองไม่สอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิอย่างช้าๆ ในสภาพการใช้งานจริง
ความสัมพันธ์กับระบบควบคุม: ระบบควบคุมอุณหภูมิที่ใช้ขั้นตอนวิธีการควบคุมแบบ PID (ตามที่กล่าวไว้) สามารถลดการเปลี่ยนแปลงได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในขณะที่เครื่องมือคุณภาพต่ำอาจทำให้ตัวอย่างทางชีวภาพ (เช่น วัคซีน) ไม่สามารถใช้งานได้ในการทดสอบการเก็บรักษา เนื่องจากการที่อุณหภูมิเกินค่าITICAL อย่างต่อเนื่อง
IV. ความสามารถในการจำลองการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิอย่างรวดเร็ว
อัตราการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ (เช่น 1-3 องศาเซลเซียส/นาที) กำหนดว่าการทดลองสามารถจำลองการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิในสภาพแวดล้อมจริงได้หรือไม่:
ความเสี่ยงจากการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว: วัสดุโพลิเมอร์อาจเกิดรอยร้าวเล็กๆ ภายในเนื่องจากความเครียดที่ไม่เท่ากันจากการทำความเย็นอย่างรวดเร็ว ในขณะที่การทำความเย็นอย่างช้าๆ ในสภาพการใช้งานจริงอาจไม่ทำให้เกิดปัญหาดังกล่าว ทำให้ผลการทดสอบมีความเข้มงวดเกินความจำเป็น
ความสอดคล้องกับมาตรฐาน: บางมาตรฐานในอุตสาหกรรม (เช่น IEC 60068) กำหนดให้อัตราการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ≤1 องศาเซลเซียส/นาที หากอัตราการเปลี่ยนแปลงของเครื่องมือจริงเร็วเกินไป ผลการทดสอบจะไม่สามารถผ่านการรับรองได้
ตัวอย่าง: ตัวตรวจจับของรถยนต์บางตัวเกิดการแตกของบรรจุภัณฑ์ที่อัตราการลดอุณหภู