電磁繼電器加速壽命試驗系統的設計

一、引言

　　電磁繼電器廣泛應用于產業控制、農業、交通運輸、國防軍事、空間技術及日常生活等領域，是遠控、遠測、通訊、檢測、保護等電子設備不可缺少的基本元件，它是否正常工作將直接關系到含有該繼電器的設備或產品的穩定性和可靠性。隨著繼電器技術的發展及繼電器應用范圍的不斷擴大，對繼電器的性能、壽命、可靠性等方面的要求越來越高。

　　在整個壽命期內，任何產品都有貯存、運輸、待命、工作等任務階段，每個任務階段對應不同的環境剖面與時間，要求產品在任何工作階段均能完成規定的功能。對長期處于工作狀態的產品，產品的工作可靠度主要取決于工作階段的環境與工作時間。對一次性使用的產品，由于貯存時間遠遠大于使用時間，其工作可靠度與貯存時間有關。因此，如何使用更科學的技術手段，對產品的工作可靠性和貯存可靠性進行較客觀的猜測與評估，是產品應用與發展的關鍵環節之一。

　　 國內部分生產單位開始用微機檢測系統對電磁繼電器的壽命及其他參數進行檢測，但它是在正常工作條件下，采用一般壽命試驗方法估計產品的各種可靠性特征。對壽命特別長的產品來說，這種方法并分歧適。由于它需要花費很長的試驗時間，甚至來不及作完壽命試驗，新的產品又設計出來，老產品就要被淘汰。針對以上間題，經過不斷研究，在壽命試驗的基礎上，本文提出了加大應力、縮短時間的加速壽命試驗方法。

　　二、加速壽命試驗分析

　　 加速壽命試驗就是用人工方法加大試驗應力（如熱應力、濕應力、機械應力等）的方法，加快元器件失效，縮短試驗時間，以便在較短的時間內猜測出在正常的（即額定的或實際使用的）條件下的壽命特征。加速壽命試驗的分析方法主要是利用元器件的失效數據，運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。這類試驗方法應用較廣泛，主要原因是研究周期短，可大大縮短試驗時間。

　　加速壽命試驗通常分以下3種：

　　（一）恒定應力加速壽命試驗

　　 即把一種應力加在受試產品樣品上，該應力水平在整個試驗中保持不變，為了達到加速失效縮短試驗時間的目的，要求各組壽命試驗的應力都高于正常工作條件下的應力。即在不改變產品失效機理的條件下，模擬實際的環境因素，適當進步應力等級，在短期內得出與現場長期貯存試驗相似的結果。

　　（二）步進應力加速壽命試驗
　　這是一種隨時間、分階段逐步在受試樣品上增加應力，直到樣品開始出現大量失效為止的試驗方法。

　　（三）序進應力加速壽命試驗

　　這是一種隨時間等速增加應力到受試產品樣品上，直到樣品開始出現大量失效為止的試驗方案。采用該方案時，產品不分組，應力不分檔，應力等速升高，直到發生一定數目的故障為止。它所施加的應力水平將隨時間等速上升，因此這種試驗需要有專門的設備。

　　在上述3種加速壽命試驗中，恒定應力加速壽命試驗更為成熟，數據易處理，外推精度高。盡管這種試驗所需時間不是最短，但與一般的壽命試驗相比還是縮短了不少時間，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，產品的各項性能受溫度、濕度、光照、腐蝕、氧化、干裂、軟化、霉變、結晶等環境因素的影響很大。特別是非金屬材料，在溫度、濕度、天氣等條件下，更有明顯的老化現象，貯存時間越長，老化越嚴重，甚至失效報廢，其中溫度對電磁繼電器壽命的影響尤為明顯，因而本試驗裝置采用溫度為恒定應力加速壽命試驗的加速應力，即將測試樣品放進一定溫度，丈量在此環境下的試驗數據。

　　三、硬件設計

　　電磁繼電器壽命加速試驗裝置包括試驗控制柜、負載、自動調溫箱（提供加速應力）3部分，其中控制柜由工控機、數據采集控制電路、線圈驅動電路組成，是設計的主要內容。硬件電路結構框圖如圖1所示。