专利名称：用于多参数复合试验的环境舱的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于可靠性加速试验系统的环境舱。 技术背景随着科学技术，特别是航空航天技术的发展，对机电元器件产品的可靠性要求越 来越高。而这些元器件产品的应用环境越来越复杂，如航天器在发射和再入大气层飞行时， 会受到诸如线加速度、温度、振动、噪声等复合环境因素的影响。为保证航天器能够在飞行 中正常工作，要求其表面材料及内部电子仪器设备等必须经受得起这种外在的冲击。具有 廉价、高效、可控、可重复等优点的环境试验对于检测产品对环境冲击的响应具有十分重要 的意义。而现有的环境舱均是模拟了单一的环境参数，这种单一参数的环境试验并不能全 面模拟元器件产品的工作环境，影响了环境试验的效果和精度。

实用新型内容为克服现有技术的只能模拟单一的环境参数，无法全面模拟器件的工作环境，试 验效果差、精度低的缺点，本实用新型提供了一种能全面模拟器件的工作环境，试验效果 好、精度高的用于多参数复合试验的环境舱。用于多参数复合试验的环境舱，包括密闭的箱体，所述的箱体与一箱盖密封连接， 所述的箱体和箱盖均包括由金属制成、以确保箱体刚性的外层和由非金属制成、以保持复 合腔内部温度的保温层，所述的箱体的内腔形成与外界独立的环境复合腔；其特征在于所述的复合腔内部从上到下依次设有固定于复合腔的上部的噪声 发生机构和复合腔的腔壁上的温度控制机构，位于复合腔的内部、并与外界的振动源联动 的振动发生机构，和与气泵连接、将气体引入所述的复合腔的内部以形成气压场的入气口 以及与真空发生器密封连接的排气口；所述的振动发生机构包括承载被测试件的测试平台，对称地设置于所述的测试平 台的两端、且伸出复合腔与外界的振动源连接的第一推杆和第二推杆，连接所述的测试平 台与所述的复合腔的内壁的支撑簧片，和固定在测试平台、检测振动加速度的传感器；所述的复合腔的腔壁上设有允许所述的推杆贯穿的通孔，所述的推杆的表面与通 孔壁之间有间隙，所述的推杆的外露段和内含段之间形成台阶；所述的外露段上套接一环 形密封膜，密封膜的内圈与推杆的外露段适配、并通过内圈固定环压紧于所述的台阶，密封 膜的外圈通过外圈固定环压紧于所述的环境舱外壁。进一步，所述的噪声发生机构包括固定在所述的复合腔的上部的噪声发生板，固 定在所述的噪声发生板上的噪音源和检测复合腔内噪声的分贝值的音频传感器，以及控制 所述的噪音源的发生分贝的置于箱体外的控制器；所述的音频传感器的输出信号输入至所 述的控制器中；所述的温度控制机构包括固定在所述的复合腔的外壁的半导体片，紧贴于所述的 半导体片的外表面的散热装置，复合腔的内壁上的将半导体片内表面的热量传递至复合腔
4内的传热翅片，复合腔体内部监测复合腔内的实际温度的温度传感器；所述的温度传感器 与所述的控制器连接，所述的半导体片受控于所述的控制器；所述的复合腔内设有感应其内气压的气压传感器，所述的气压传感器与所述的控 制器连接。进一步，所述的箱体由上段和下段拼接而成，上段保温层的顶部向内延伸形成一 圈能托持所述的噪声发生板的第一凸环，下段保温层的顶部向内延伸形成第二凸环；所述的第一凸环和第二凸环之间设有由导热体制成、以安装半导体片的内层，所 述的内层架设于所述的第二凸环，上段保温层和上段外层均设有允许所述的散热装置外露 的开口 ；所述的内层与所述的上段保温层和下段保温层密封连接，下段保温层和下段外层 之间密封连接。进一步，所述的复合腔内放置有隔流板，所述的隔流板的外壁紧贴所述的第二凸 环的内壁；下段保温层、第二凸环和隔流板围合成与入气口、排气口连通的缓冲气道，所述 的隔流板的底部设有连通所述的缓冲气道和复合腔内部的通气孔；所述的隔流板设有内凸的第三凸环，所述的第三凸环将复合腔分隔为底部的搅拌 子腔和上部的试验子腔，所述的搅拌子腔和试验子腔之间设有将气流从下向上驱赶的风 扇，所述的通气孔位于所述的第三凸环的下方，所述的振动发生机构位于第三凸环之上；所 述的振动发生机构设置于箱体下段。进一步，所述的内层上设有连通所述的试验子腔和缓冲气道的回流气道，所述的 隔流板上设有与所述的回流气道连接的连通气道，所述的连通气道与所述的缓冲气道连 通；所述的连通气道位于所述的第三凸环之上；所述的入气口、缓冲气道、通气孔、搅拌子 腔、风扇、试验子腔和回流气道以及连通气道、排气口构成允许气体在复合腔内部循环的气 流通道。进一步，所述的内层固定有平台安装支架，所述的测试平台的两端均设有支撑簧 片，所述的支撑簧片中部固定于所述的测试平台、两端固定于所述的平台安装支架的内凸 的耳板上。进一步，所述的散热装置包括热管散热器，固定于所述的内层外壁上、紧贴所述半 导体片外表面、以夹持所述的热管的蒸发段的安装座，和固定于所述的外层以定位所述的 热管的冷凝段的固定板。进一步，所述的安装座包括紧贴所述的半导体片的外表面的基座，和顶紧所述的 基座、使热管散热器与所述的半导体片外表面充分接触的夹紧板；所述的基座由上凹部和 下凹部形成能夹紧热管的夹持部；所述的夹持部呈椭圆形。进一步，每个安装座上有两个夹持部，每个夹持部固定一只热管，每个安装座对应 一片半导体片。进一步，所述的上段外层设有密封航空插座、以实现箱体内外的电气连接。密封航空插座可传递箱体内部的温度、气压、振动、噪声等传感器的采集信号到箱 体外部的控制器；与此同时，控制器发出的对安装于箱体内部的噪声源的控制信号也由密 封航空插座传递。进一步，所述的噪声源为扬声器组，所述的音频传感器为传声器组。本实用新型的技术构思是通过密闭、保温的箱体形成一个与外界环境相独立的环境复合腔。通过噪声发生机构、温度控制机构、振动发生机构和气流通道将噪声因素、温 度因素、振动因素和气压因素等多个环境因素复合于同一个腔体内，能全面模拟器件的工 作环境气泵内的气体经入气口进入缓冲气道中，再经通气孔进入搅拌子腔内，搅拌子腔 内的气体被风扇向上驱赶至试验子腔，气体在试验子腔中被半导体片加热(或致冷)形成热 (或冷)空气，最后试验子腔内的气体经回流气道、连通气道流汇至缓冲气道中。当复合腔内 的气压达到预设值时，关闭气泵，则气体经气流通道不断循环。当需要将复合腔内的气体卸 除时，只需开启真空发生器，气体经排气口排入大气中。本实用新型通过设置气流通道，不但形成气压场，而且被半导体片加热或致冷后 的空气不断在复合腔内循环，使复合腔内的温度缓慢升高或下降，且腔内各点的温度均勻，
温差小。本实用新型通过设置缓冲气道，将入气口和排气口与试验子腔隔离，避免了冲放 气的瞬间对试验子腔内的气压产生影响，保证试验环境气压稳定，试验精度高。本实用新型的振动发生机构是将箱外的振动源与第一或第二推杆联动，从而将振 动传递至测试平台。测试平台通过支撑簧片安装于平台安装支架上。使用弹性材料来制造 平台安装支架，当推杆振动时，平台安装支架发生弹性变形，而支撑簧片又起到杠杆放大作 用，从而实现对振动的往复跟随，并限制测试平台的其余自由度。推杆和下段外层之间采用密封膜密封，密封膜的内圈和外圈按0型密封圈的标准 设计，内、外圈之间为内凹的橡胶膜。安装时，密封膜的内圈和外圈分别用内圈固定环和外 圈固定环压紧。这种密封方式在实现密封的同时，由于橡胶膜为弹性件，因此对推杆的运动 影响小，保证振动的传递。本实用新型具有能全面模拟器件的工作环境，试验效果好、精度高的优点。

[0030]图1是本实用新型的正视图。[0031]图2是图1的A-A向剖视图。[0032]图3是上段箱体的示意图。[0033]图3-1是上段箱体的俯视图。[0034]图3-2是图3-1的B-B向剖视图。[0035]图4是下段箱体的示意图。[0036]图4-1是下段箱体的剖视图。[0037]图5是推杆和密封膜的安装示意图。[0038]图6是上段箱体内层的示意图。[0039]图7是上段箱体外层的示意图。[0040]图8是上段箱体保温层的示意图。[0041]图9是密封膜的示意图。
具体实施方式参照附图，进一步说明本实用新型[0043]用于多参数复合试验的环境舱，包括密闭的箱体，所述的箱体与箱盖2密封连接， 所述的箱体和箱盖2均包括由金属制成、以确保箱体刚性的外层和由非金属制成、以保持 复合腔内部温度的保温层，所述的箱体的内腔形成与外界独立的环境复合腔；所述的复合腔内部从上到下依次设有固定于复合腔的上部的噪声发生机构3和 复合腔腔壁上的温度控制机构4，位于复合腔的内部、并与外界的振动源联动的振动发生机 构5，和与气泵连接、将气体引入所述的复合腔的内部以形成气压场的入气口 A以及与真空 发生器密封连接的排气口；所述的振动发生机构5包括承载被测试件的测试平台51，对称地设置于所述的测 试平台51的两端、且伸出复合腔与外界的振动源连接的第一推杆52和第二推杆53，连接所 述的测试平台51与所述的复合腔的内壁的支撑簧片54，和固定在测试平台、检测振动加速 度的传感器；所述的复合腔的腔壁上设有允许所述的推杆52、53贯穿的通孔，所述的推杆53、 52的表面与通孔壁之间有间隙，所述的推杆52的外露段521和内含段522之间形成台阶； 所述的外露段521上套接一环形密封膜55，密封膜55的内圈551与推杆的外露段521适 配、并通过内圈固定环561压紧于所述的台阶，密封膜55的外圈552通过外圈固定环562 压紧于所述的环境舱外壁。所述的噪声发生机构包括固定在所述的复合腔的上部的噪声发生板31，固定在所 述的噪声发生板31上的噪音源32和检测复合腔内噪声的分贝值的音频传感器，以及控制 所述的噪音源32的发生分贝的置于箱体外的控制器；所述的音频传感器的输出信号输入 至所述的控制器中；所述的温度控制机构4包括固定在所述的复合腔的外壁的半导体片，紧贴于半导 体片的外表面的散热装置，紧贴于复合腔的内壁上的将半导体片内表面的热量传递至复合 腔内的传热翅片41，复合腔体内部监测复合腔内的实际温度的温度传感器；所述的温度传 感器与所述的控制器连接，所述的半导体片受控于所述的控制器；所述的复合腔内设有感应其内气压的气压传感器，所述的气压传感器与所述的控 制器连接。所述的箱体由上段11和下段12拼接而成，上段保温层112的顶部向内延伸形成 一圈能托持所述的噪声发生板的第一凸环1121，下段保温层122的顶部向内延伸形成第二 凸环1221 ；所述的第一凸环1121和第二凸环1221之间设有由导热体制成、以安装半导体片 的内层13，所述的内层架设于所述的第二凸环1221，上段保温层112和上段外层111均设 有允许所述的散热装置外露的开口 1121、1111 ；所述的内层13与所述的上段保温层112和 下段保温层122密封连接，下段保温层122和下段外层121之间密封连接。所述的复合腔内放置有隔流板6，所述的隔流板6的外壁紧贴所述的第二凸环 1221的内壁；下段保温层122、第二凸环1221和隔流板6围合成与入气口 A、排气口连通的 缓冲气道B，所述的隔流板6的底部设有连通所述的缓冲气道B和复合腔内部的通气孔C ；所述的隔流板设有内凸的第三凸环61，所述的第三凸环61将复合腔分隔为底部 的搅拌子腔E和上部的试验子腔F，所述的搅拌子腔E和试验子腔F之间设有将气流从下向 上驱赶的风扇，所述的通气孔C位于所述的第三凸环61的下方，所述的振动发生机构位于第三凸环61之上；所述的振动发生机构设置于箱体下段。所述的内层13上设有连通所述的试验子腔F和缓冲气道B的回流气道G，所述的 隔流板6上设有与所述的回流气道G连接的连通气道D，所述的连通气道D与所述的缓冲气 道B连通；所述的连通气道D位于所述的第三凸环61之上；所述的入气口 A、缓冲气道B、通 气孔C、搅拌子腔E、风扇、试验子腔F和回流气道G以及连通气道D、排气口构成允许气体在 复合腔内部循环的气流通道。所述的内层13固定有平台安装支架57，所述的测试平台51的两端均设有支撑簧 片54，所述的支撑簧片54中部固定于所述的测试平台51、两端固定于所述的平台安装支架 57的内凸的耳板571上。所述的散热装置包括热管散热器，固定于所述的内层13外壁上紧贴所述半导体 片外表面、以夹持所述的热管的蒸发段的安装座42，和固定于所述的外层111、定位所述的 热管的冷凝段的固定板43。所述的安装座42包括紧贴于所述的半导体片的外表面基座421，和顶紧所述的基 座421、使热管与所述的半导体片外层充分接触的的夹紧板422 ；所述的基座421的内凹部 和夹紧板的外凸部形成能夹紧热管的夹持部423 ；所述的夹持部呈椭圆形。每个安装座上有两个夹持部，每个夹持部固定一只热管，每个安装座对应一片半 导体片。所述的上段外层111设有密封航空插座1112、以实现箱体内外的电气连接。密封航空插座可将箱体内部的温度、气压、振动、噪声等传感器采集到的信号传递 到箱体外部的控制器中；与此同时，控制器发出的对安装于箱体内部的噪声源的控制信号 也由密封航空插座传递。所述的噪声源32为扬声器组，所述的音频传感器为传声器组。本实用新型的技术构思是通过密闭、保温的箱体形成一个与外界环境箱独立的 环境复合腔。通过噪声发生机构、温度控制机构、振动发生机构和气流通道将噪声因素、温 度因素、振动因素和气压因素等多个环境因素复合于同一个腔体内，能全面模拟器件的工 作环境。气泵内的气体经入气口 A进入缓冲气道B中，再经通气孔C进入搅拌子腔E内，搅 拌子腔E内的气体被风扇向上驱赶至试验子腔F，气体在试验子腔F中被半导体片加热或致 冷，最后试验子腔F内的气体经回流气道G、连通气道D流汇至缓冲气道B中。当复合腔内 的气压达到预设值时，关闭气泵，则气体经气流通道不断循环。当需要将复合腔内的气体卸 除时，只需开启真空发生器，气体经排气口排入大气中。本实用新型通过设置气流通道，不但形成气压场，而且被半导体片加热或致冷过 的热或冷空气不断在复合腔内循环，使复合腔内的温度缓慢升高或降低，且腔内各点的温 度均勻，温差小。本实用新型通过设置缓冲气道，将入气口 A和排气口与试验子腔隔离，避免了冲 放气的瞬间对试验子腔F内的气压产生影响，保证试验环境气压稳定，试验精度高。本实用新型的振动发生机构是将箱外的振动源与第一或第二推杆52、53联动，从 而将振动传递至测试平台41。测试平台41通过支撑簧片54安装于平台安装支架57上。 使用弹性材料来制造平台安装支架57，当推杆52、53振动时，平台安装支架57发生弹性变形，而支撑簧片54又起到杠杆放大作用，从而实现对振动的往复跟随，并限制测试平台的 其余自由度。推杆52、53和下段外层121之间采用密封膜55密封，密封膜55的内圈551和外 圈552按0型密封圈的标准设计，内、外圈551、552之间为内凹的橡胶膜553。安装时，密封 膜的内圈551和外圈552分别用内圈固定环561和外圈固定环562压紧。这种密封方式在 实现密封的同时，由于橡胶膜为弹性件，因此对推杆的运动影响小，保证振动的传递。本说明书实施例所述的内容仅仅是对实用新型构思的实现形式的列举，本实用新 型的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围也及 于本领域技术人员根据本实用新型构思所能够想到的等同技术手段。
权利要求1.用于多参数复合试验的环境舱，包括密闭的箱体，所述的箱体与一箱盖密封连接，所 述的箱体和箱盖均包括由金属制成、以确保箱体刚性的外层和由非金属制成、以保持复合 腔内部温度的保温层，所述的箱体的内腔形成与外界独立的环境复合腔；其特征在于所述的复合腔内部从上到下依次设有固定于复合腔的上部的噪声发生 机构和复合腔的腔壁上的温度控制机构，位于复合腔的内部、并与外界的振动源联动的振 动发生机构，和与气泵连接、将气体引入所述的复合腔的内部以形成气压场的入气口以及 与真空发生器密封连接的排气口；所述的振动发生机构包括承载被测试件的测试平台，对称地设置于所述的测试平台的 两端、且伸出复合腔与外界的振动源连接的第一推杆和第二推杆，连接所述的测试平台与 所述的复合腔的内壁的支撑簧片，和固定在测试平台、检测振动加速度的传感器；所述的复合腔的腔壁上设有允许所述的推杆贯穿的通孔，所述的推杆的表面与通孔壁 之间有间隙，所述的推杆的外露段和内含段之间形成台阶；所述的外露段上套接一环形密 封膜，密封膜的内圈与推杆的外露段适配、并通过内圈固定环压紧于所述的台阶，密封膜的 外圈通过外圈固定环压紧于所述的环境舱外壁。
2.如权利要求1所述的用于多参数复合试验的环境舱，其特征在于所述的噪声发生 机构包括固定在所述的复合腔的上部的噪声发生板，固定在所述的噪声发生板上的噪音源 和检测复合腔内噪声的分贝值的音频传感器，以及控制所述的噪音源的发生分贝的置于箱 体外的控制器；所述的音频传感器的输出信号输入至所述的控制器中；所述的温度控制机构包括固定在所述的复合腔的外壁的半导体片，紧贴于所述的半导 体片的外表面的散热装置，复合腔的内壁上的将半导体片内表面的热量传递至复合腔内的 传热翅片，复合腔体内部监测腔内实际温度的温度传感器；所述的温度传感器与所述的控 制器连接，所述的半导体片受控于所述的控制器；所述的复合腔内设有感应其内气压的气压传感器，所述的气压传感器与所述的控制器 连接。
3.如权利要求2所述的用于多参数复合试验的环境舱，其特征在于所述的箱体由上 段和下段拼接而成，上段保温层的顶部向内延伸形成一圈能托持所述的噪声发生板的第一 凸环，下段保温层的顶部向内延伸形成第二凸环；所述的第一凸环和第二凸环之间设有由导热体制成、以安装半导体片的内层，所述的 内层架设于所述的第二凸环，上段保温层和上段外层均设有允许所述的散热装置外露的开 口 ；所述的内层与所述的上段保温层和下段保温层密封连接，下段保温层和下段外层之间 密封连接。
4.如权利要求3所述的用于多参数复合试验的环境舱，其特征在于所述的复合腔内 放置有隔流板，所述的隔流板的外壁紧贴所述的第二凸环的内壁；下段保温层、第二凸环和 隔流板围合成与入气口、排气口连通的缓冲气道，所述的隔流板的底部设有连通所述的缓 冲气道和复合腔内部的通气孔；所述的隔流板设有内凸的第三凸环，所述的第三凸环将复合腔分隔为底部的搅拌子腔 和上部的试验子腔，所述的搅拌子腔和试验子腔之间设有将气流从下向上驱赶的风扇，所 述的通气孔位于所述的第三凸环的下方，所述的振动发生机构位于第三凸环之上；所述的 振动发生机构设置于箱体下段。
5.如权利要求4所述的用于多参数复合试验的环境舱，其特征在于所述的内层上设 有连通所述的试验子腔和缓冲气道的回流气道，所述的隔流板上设有与所述的回流气道连 接的连通气道，所述的连通气道与所述的缓冲气道连通；所述的连通气道位于所述的第三 凸环之上；所述的入气口、缓冲气道、通气孔、搅拌子腔、风扇、试验子腔和回流气道以及连 通气道、排气口构成允许气体在复合腔内部循环的气流通道。
6.如权利要求3-5之一所述的用于多参数复合试验的环境舱，其特征在于所述的内 层固定有平台安装支架，所述的测试平台的两端均设有支撑簧片，所述的支撑簧片中部固 定于所述的测试平台、两端固定于所述的平台安装支架的内凸的耳板上。
7.如权利要求6所述的用于多参数复合试验的环境舱，其特征在于所述的散热装置 包括热管散热器，固定于所述的内层外壁上、紧贴所述半导体片外表面、以夹持所述的热管 的蒸发段的安装座，和固定于所述的外层以定位所述的热管的冷凝段的固定板。
8.如权利要求7所述的用于多参数复合试验的环境舱，其特征在于所述的安装座包 括紧贴所述的半导体片的外表面的基座，和顶紧所述的基座、使热管散热器与所述的半导 体片外表面充分接触的夹紧板；所述的基座由上凹部和下凹部形成能夹紧热管的夹持部； 所述的夹持部呈椭圆形。
9.如权利要求8所述的用于多参数复合试验的环境舱，其特征在于每个安装座上有 两个夹持部，每个夹持部固定一只热管，每个安装座对应一片半导体片。
10.如权利要求9所述的用于多参数复合试验的环境舱，其特征在于所述的上段外层 设有密封航空插座、以实现箱体内外的电气连接；所述的噪声源为扬声器组，所述的音频传 感器为传声器组。
专利摘要用于多参数复合试验的环境舱，包括密闭的箱体，箱体与一箱盖密封连接，箱体和箱盖均包括由金属制成、以确保箱体刚性的外层和由非金属制成、以保持复合腔内部温度的保温层，箱体的内腔形成与外界独立的环境复合腔；复合腔内部从上到下依次设有固定于复合腔的上部的噪声发生机构，固定于复合腔的腔壁上的温度控制机构，位于复合腔的内部、并与外界的振动源联动的振动发生机构，和与气泵连接、将气体引入复合腔的内部以形成气压场的入气口以及与真空发生器密封连接的排气口。本实用新型具有能全面模拟器件的工作环境，试验效果好、精度高的优点。
文档编号G01R31/00GK201780256SQ201020278019
公开日2011年3月30日 申请日期2010年8月2日 优先权日2010年8月2日
发明者何闻, 沈润杰, 王春宇, 贾叔仕 申请人:浙江大学