鄭志國(guó)，林美蓉

（1.海南科技職業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院，海口 570100； 2.海南大學(xué)信息與通信工程學(xué)院，海口 510500）

引言

物聯(lián)網(wǎng)通信設(shè)備需要在特定的環(huán)境條件下的可靠的工作一定時(shí)間，以滿(mǎn)足環(huán)境試驗(yàn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。然而在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)并未具體規(guī)定不同設(shè)備的維持溫度時(shí)間，因此在進(jìn)行環(huán)境試驗(yàn)或者新產(chǎn)品定型試驗(yàn)時(shí)常常參考同類(lèi)設(shè)備的測(cè)試時(shí)間作為參考。顯然這樣的方法無(wú)法保證準(zhǔn)確性。若選擇時(shí)間過(guò)短，無(wú)法準(zhǔn)確評(píng)估設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)性，以及內(nèi)部溫度的穩(wěn)定性。過(guò)長(zhǎng)的選擇時(shí)間則會(huì)帶來(lái)試驗(yàn)資源的浪費(fèi)，并對(duì)設(shè)備造成一定的傷害。

因此，準(zhǔn)確選擇合理的保持時(shí)間對(duì)于評(píng)估物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在環(huán)境條件下的能否充分試驗(yàn)至關(guān)重要。因此，在選擇時(shí)間時(shí)，需要確保設(shè)備在特定溫度下達(dá)到預(yù)期要求的表現(xiàn)，并保證穩(wěn)定時(shí)間足夠長(zhǎng)，以覆蓋設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用中由于地域的差異可能遇到的各種情況。

此外，了解設(shè)備內(nèi)部溫度的分布情況對(duì)于設(shè)備熱設(shè)計(jì)也是至關(guān)重要的。在設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間工作的情況下，熱設(shè)計(jì)時(shí)需要參考相應(yīng)的參考資料，以確保設(shè)備能夠有效地散熱。通過(guò)了解溫度分布情況，可以進(jìn)行合理的熱管理和熱設(shè)計(jì)，避免溫度過(guò)高對(duì)設(shè)備性能和可靠性造成的不利影響。

1 實(shí)驗(yàn)原則及步驟

1.1 標(biāo)準(zhǔn)中的試驗(yàn)時(shí)間問(wèn)題

根據(jù)GJB 367A-2001 標(biāo)準(zhǔn)，圖1 和圖2 呈現(xiàn)了低溫和高溫測(cè)試的示意圖。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了低溫24 h 和高溫48 h 的儲(chǔ)存時(shí)間，以測(cè)試設(shè)備在長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)后的性能。然而，該標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有明確規(guī)定環(huán)境測(cè)試中的工作溫度時(shí)間，即圖表中標(biāo)記為t 的時(shí)間。

圖1 GJB 367A-2001 低溫試驗(yàn)圖

圖2 GJB 367A-2001 高溫試驗(yàn)圖

為了確定適當(dāng)?shù)墓ぷ鳒囟葧r(shí)間，我們需要根據(jù)具體設(shè)備的特性進(jìn)行試驗(yàn)。關(guān)鍵問(wèn)題在于找到設(shè)備內(nèi)部溫度穩(wěn)定所需的時(shí)間，并基于這個(gè)時(shí)間確定測(cè)量方法。這需要綜合考慮設(shè)備的熱容量、熱傳導(dǎo)特性以及溫度變化的速率。在實(shí)踐中，可以通過(guò)以下步驟來(lái)確定工作溫度時(shí)間。首先，選擇合適的溫度范圍，根據(jù)設(shè)備的規(guī)格和應(yīng)用場(chǎng)景確定高溫和低溫的極限。然后，將設(shè)備置于目標(biāo)溫度環(huán)境中，并記錄設(shè)備內(nèi)部溫度的變化。可以使用溫度傳感器或熱像儀等工具進(jìn)行測(cè)量。持續(xù)觀察設(shè)備內(nèi)部溫度，直到溫度變化趨于穩(wěn)定。這表示設(shè)備已經(jīng)適應(yīng)了環(huán)境溫度，并且內(nèi)部溫度不再有顯著的變化。一旦確定了設(shè)備內(nèi)部溫度穩(wěn)定所需的時(shí)間，就可以制定相應(yīng)的測(cè)量方法。

需要注意的是，由于每個(gè)設(shè)備的特性和工作條件可能不同，確定工作溫度時(shí)間的過(guò)程可能會(huì)有所差異。因此，建議根據(jù)具體設(shè)備和應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行實(shí)踐和測(cè)試，以確保得到準(zhǔn)確和可靠的結(jié)果。

1.2 設(shè)備內(nèi)部穩(wěn)定測(cè)量原則和方法

通過(guò)實(shí)踐和適當(dāng)?shù)臏y(cè)試，可以根據(jù)設(shè)備內(nèi)部溫度的穩(wěn)定性來(lái)確定適當(dāng)?shù)墓ぷ鳒囟葧r(shí)間，并制定相應(yīng)的測(cè)量方法。本文提出了一種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備內(nèi)部測(cè)溫方法，可同時(shí)測(cè)量多個(gè)測(cè)試點(diǎn)的溫度，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確可靠的測(cè)溫。具體步驟如下：

根據(jù)設(shè)備情況選擇合適的測(cè)溫點(diǎn)是確定工作溫度時(shí)間的重要步驟。這可以通過(guò)遵循由大到小的原則進(jìn)行操作。

1）根據(jù)設(shè)備的特性和應(yīng)用場(chǎng)景，選擇需要測(cè)量溫度的板件。在高溫條件下，應(yīng)注意找到導(dǎo)致設(shè)備過(guò)熱的板件，并考慮其自身的散熱特性。同樣，在低溫環(huán)境下，需要找到溫度最低的板件和元器件。根據(jù)上述選取原則，可以確定適合作為板件穩(wěn)定溫度參考的測(cè)量點(diǎn)。

一旦確定了板件，下一步是在選定的板件上部署多個(gè)溫度探針，以準(zhǔn)確測(cè)量溫度。在選擇探針位置時(shí)，應(yīng)遵循設(shè)備外部和內(nèi)部測(cè)溫點(diǎn)的“穩(wěn)定原則”。這意味著只有當(dāng)所有測(cè)溫點(diǎn)的溫度趨于穩(wěn)定，并且保持穩(wěn)定狀態(tài)持續(xù)30 min 以上，才能將該時(shí)間記錄為工作時(shí)間的評(píng)估依據(jù)。這樣做可以確保所測(cè)量的溫度是可靠和準(zhǔn)確的。

在部署溫度探針時(shí)，應(yīng)注意選擇合適的位置，以確保探針與板件接觸緊密且穩(wěn)定。這可以通過(guò)使用導(dǎo)熱膠或熱導(dǎo)片等材料來(lái)提高接觸性能。此外，為了獲得更全面和準(zhǔn)確的溫度數(shù)據(jù)，可以在選定的板件上分布多個(gè)溫度探針，以覆蓋更廣泛的區(qū)域。

2）一旦所有測(cè)溫點(diǎn)的溫度趨于穩(wěn)定，并且保持穩(wěn)定狀態(tài)持續(xù)30 min 以上，可以將此時(shí)間作為工作時(shí)間的評(píng)估依據(jù)。這樣可以確保在確定工作溫度時(shí)間時(shí)考慮到了板件的溫度穩(wěn)定性。這樣的評(píng)估依據(jù)對(duì)于確定設(shè)備在不同溫度條件下的性能和可靠性至關(guān)重要。需要注意的是，每個(gè)設(shè)備和場(chǎng)景可能存在差異，因此在實(shí)踐中需要根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整。此外，建議參考相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和指南，并與領(lǐng)域?qū)＜疫M(jìn)行討論和交流，以獲得更準(zhǔn)確和可靠的結(jié)果。

通過(guò)根據(jù)設(shè)備情況選擇測(cè)溫點(diǎn)，并在選定的板件上部署多個(gè)溫度探針，遵循溫度穩(wěn)定原則，可以確保準(zhǔn)確評(píng)估工作時(shí)間。這將有助于設(shè)備的溫度管理和性能評(píng)估，并提高設(shè)備在不同溫度條件下的可靠性。記住，在進(jìn)行這項(xiàng)工作時(shí)，始終注重實(shí)踐和測(cè)試，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整和改進(jìn)。

通過(guò)以上方法，可以在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中實(shí)施多點(diǎn)測(cè)溫，確保測(cè)溫結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，為設(shè)備工作時(shí)間提供科學(xué)依據(jù)，并為性能評(píng)估提供參考。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

某型號(hào)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的內(nèi)部高溫板件測(cè)試結(jié)果如圖3所示。測(cè)試開(kāi)始時(shí)的外部溫度為25 ℃，并保持穩(wěn)定。在測(cè)試過(guò)程中，試驗(yàn)箱溫度從09 ∶15 開(kāi)始逐漸升高，達(dá)到55 ℃。設(shè)備表現(xiàn)出固有的穩(wěn)定性，溫度持續(xù)上升，直到11 ∶00 時(shí)達(dá)到了70 ℃，并保持在該溫度附近。由上述測(cè)量結(jié)果可見(jiàn)，在11 ∶00 開(kāi)始設(shè)備內(nèi)部溫度和試驗(yàn)箱的溫度均達(dá)到穩(wěn)定值，因此，可將此物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備工作的這段時(shí)間（09 ∶00～11 ∶30，共2.5 h）作為該條件下的工作時(shí)間（即圖1 中第一個(gè)t 的時(shí)間）。

圖3 某型號(hào)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備高溫測(cè)試結(jié)果

3 結(jié)束語(yǔ)

本文提出了物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在低溫和高溫環(huán)境下的工作時(shí)間計(jì)算的一種試驗(yàn)方法，旨在提高環(huán)境試驗(yàn)效率和準(zhǔn)確度，避免資源浪費(fèi)問(wèn)題。該方法通過(guò)測(cè)量聯(lián)網(wǎng)設(shè)備內(nèi)部溫度從而確定環(huán)境條件下的工作時(shí)間問(wèn)題，彌補(bǔ)了國(guó)軍標(biāo)等標(biāo)準(zhǔn)的不足，為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的環(huán)境溫度測(cè)試提供了一種方便可行的操作方法。該方法不僅可以用在環(huán)境試驗(yàn)階段，也可以用于設(shè)計(jì)階段進(jìn)行熱仿真時(shí)，通過(guò)使用上述的方法可以提供可靠的設(shè)備熱設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，為設(shè)備的熱設(shè)計(jì)提供支撐。