一种综合应力试验装置的制作方法

本发明涉及民用航空设备和军用设备试验技术领域，尤其涉及一种综合应力试验装置。

背景技术：

温度-湿度-振动-高度试验目的在于确定温度、湿度、振动及高度对机载电子装备在地面和飞行工作期间的安全性、完整性以及性能的综合影响，更真实地模拟电子设备的工作环境，是试验验证技术发展的趋势。而目前国内尚无温度、湿度、振动及高度四种应力同时施加的设备，因此，如何提供一种能够满足四种应力同时施加的设备以降低开发成本提高开发效率成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种综合应力试验装置，以解决现有技术中的问题。

作为本发明的第一个方面，提供一种综合应力试验装置，其中，所述综合应力试验装置包括：测试箱、振动台、试验箱控制器、振动台控制器、温度试验单元、湿度试验单元和气压试验单元，所述测试箱与所述振动台通过接口组件连接，所述振动台的运动部件位于所述测试箱内，所述温度试验单元、湿度试验单元和气压试验单元均位于所述测试箱外且均与所述振动台的运动部件以及所述试验箱控制器连接，所述振动台与所述振动台控制器连接；

所述测试箱用于盛放待测试样品；

所述振动台用于在所述振动台控制器的控制下对所述待测试样品进行振动试验；

所述温度试验单元用于在所述试验箱控制器的控制下对所述待测试样品进行温度试验；

所述湿度试验单元用于在所述试验箱控制器的控制下对所述待测试样品进行湿度试验；

所述气压试验单元用于在所述试验箱控制器的控制下对所述待测试样品进行气压试验。

优选地，所述温度试验单元包括加热试验单元、制冷试验单元和温度传感器，所述加热试验单元、制冷试验单元和温度传感器均与所述试验箱控制器电连接，所述温度传感器设置在所述测试箱内，所述温度传感器用于实时监测所述测试箱内的温度，所述加热试验单元用于在所述试验箱控制器的控制下对测试箱进行加热，所述制冷试验单元用于在所述试验箱控制器的控制下对测试箱进行制冷。

优选地，所述加热试验单元包括硅油箱、动力泵、硅油加热器、冷凝器、加热蒸发器和热沉，所述测试箱包括测试室和温度室，所述测试室与所述温度室通过镂空隔板隔开，所述测试室用于盛放待测试样品，所述热沉位于所述测试室内，所述硅油箱的第一出口通过所述动力泵连接至所述硅油加热器，所述硅油加热器的输出端通过第一硅油管路连接至所述热沉，所述硅油箱的第二出口通过第二硅油管路连接至所述热沉，所述加热蒸发器设置在所述温度室内，所述加热蒸发器分别与所述第一硅油管路和所述第二硅油管路连接，所述动力泵的输出端通过所述冷凝器连接至所述硅油加热器的输出端，所述硅油箱内的硅油经过所述动力泵和所述硅油加热器后进入到所述热沉内进行热交换。

优选地，所述硅油加热器内设置有超温保护传感器，所述超温保护传感器与所述试验箱控制器电连接，所述超温保护传感器用于监测硅油的加热温度。

优选地，所述制冷试验单元包括第一制冷蒸发器、第二制冷蒸发器、第一复叠式制冷系统、第二复叠式制冷系统和风机，所述风机设置在所述温度室的顶壁上，所述第一制蒸发器和第二制冷蒸发器均位于所述温度室内，所述第一复叠式制冷系统和所述第二复叠式制冷系统均位于所述测试箱外，且均与所述试验箱控制器电连接，所述第一复叠式制冷系统与所述第一制冷蒸发器连接，所述第二复叠式制冷系统与所述第二制冷蒸发器连接，所述第二复叠式制冷系统还与所述冷凝器通过制冷管路连接，第一复叠式制冷系统在所述试验箱控制器的控制下向所述第一制冷蒸发器提供冷量，第二复叠式制冷系统在所述试验箱控制器的控制下向所述第二制冷蒸发器提供冷量，所述风机用于向所述温度室内吹风以搅拌所述冷量。

优选地，所述湿度试验单元包括湿度传感器、加湿装置、除湿蒸发器和排水箱，所述湿度传感器设置在所述测试室内，所述湿度传感器和所述加湿装置均与所述试验箱控制器电连接，所述加湿装置通过加湿管道与所述测试室连通，所述除湿蒸发器设置在所述温度室内，且与所述第二复叠式制冷系统连接，所述排水箱设置在所述测试箱外，且与所述测试室通过排水管连通，所述加湿装置能够在所述试验箱控制器的控制下向所述测试室内喷入热蒸汽，所述第二复叠式制冷系统能够在所述试验箱控制器的控制下通过所述除湿蒸发器向所述温度室提供冷量，所述排水箱用于收集所述测试室内的冷凝水。

优选地，所述气压试验单元包括气压传感器和试验箱真空机组，所述气压传感器和所述试验箱真空机组均与所述试验箱控制器电连接，所述气压传感器设置在所述测试箱内，所述试验箱真空机组设置在所述测试箱外，且与所述测试箱通过抽真空管路连通，所述试验箱真空机组在所述试验箱控制器的控制下通过所述抽真空管路抽吸所述测试箱内的空气。

优选地，所述综合应力试验装置还包括功率放大器、位置控制装置和冷却装置，所述功率放大器和振动台控制器电连接，所述冷却装置和所述功率放大器连接，所述位置控制装置、冷却装置和所述功率放大器均与所述振动台连接，所述功率放大器能够在所述振动台控制器的控制下将所述振动台的振动信号转换为电信号，所述位置控制装置用于调整所述振动台的位置，所述冷却装置用于在所述振动台控制器的控制下对所述振动台进行散热。

优选地，所述位置控制装置包括位置传感器、动圈位置控制器和动圈真空机组，所述位置传感器设置在所述振动台上，所述位置传感器和所述动圈真空机组均与所述动圈位置控制器连接，所述位置传感器用于实时监测所述振动台的位置信号，所述动圈位置控制器用于根据所述振动台的位置信号控制所述动圈真空机组向所述振动台的腔体内注入压缩空气或者抽压。

优选地，所述冷却装置包括振动台冷却机组。

本发明提供的综合应力试验装置，通过同时设置温度试验单元、湿度试验单元、气压试验单元和振动台，能够在一台综合应力试验装置中实现对待测试样品的温度-湿度-振动-高度试验，且该综合应力试验装置的研制可满足gjb150.24、gjb150.24a、do160g第24章标准的试验能力，可以快速、完整地验证产品在综合应力条件下的性能，缩短产品的开发周期、降低开发费用。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明提供的综合应力试验装置的结构框图。

图2为本发明提供的加热试验单元的结构框图。

图3为本发明提供的制冷试验单元、湿度试验单元和气压试验单元的结构框图。

图4为本发明提供的振动试验的结构示意图。

图5为本发明提供的接口组件的结构示意图。

图6为本发明提供的综合应力试验装置的总结构框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

作为本发明的一个方面，提供一种综合应力试验装置，其中，如图1所示，所述综合应力试验装置100包括：测试箱110、振动台120、试验箱控制器130、振动台控制器140、温度试验单元150、湿度试验单元160和气压试验单元170，所述测试箱110与所述振动台120通过接口组件121连接，所述振动台120的运动部件位于所述测试箱110内，所述温度试验单元150、湿度试验单元160和气压试验单元170均位于所述测试箱110外且均与所述振动台120的运动部件以及所述试验箱控制器130连接，所述振动台120与所述振动台控制器140连接；

所述测试箱110用于盛放待测试样品；

所述振动台120用于在所述振动台控制器140的控制下对所述待测试样品进行振动试验；

所述温度试验单元150用于在所述试验箱控制器130的控制下对所述待测试样品进行温度试验；

所述湿度试验单元160用于在所述试验箱控制器130的控制下对所述待测试样品进行湿度试验；

所述气压试验单元170用于在所述试验箱控制器130的控制下对所述待测试样品进行气压试验。

本发明提供的综合应力试验装置，通过同时设置温度试验单元、湿度试验单元、气压试验单元和振动台，能够在一台综合应力试验装置中实现对待测试样品的温度-湿度-振动-高度试验，且该综合应力试验装置的研制可满足gjb150.24、gjb150.24a、do160g第24章标准的试验能力，可以快速、完整地验证产品在综合应力条件下的性能，缩短产品的开发周期、降低开发费用。

具体地，如图2和图3所示，所述温度试验单元150包括加热试验单元151、制冷试验单元152和温度传感器153，所述加热试验单元151、制冷试验单元152和温度传感器153均与所述试验箱控制器130电连接，所述温度传感器153设置在所述测试箱110内，所述温度传感器153用于实时监测所述测试箱110内的温度，所述加热试验单元151用于在所述试验箱控制器130的控制下对测试箱110进行加热，所述制冷试验单元152用于在所述试验箱控制器130的控制下对测试箱110进行制冷。

应当理解的是，所述温度传感器设置在所述测试箱110内，将实时监测到的测试箱110内的温度信号发送至试验箱控制器130，试验箱控制器130根据接收到的测试箱110的当前温度控制所述加热试验单元151或者制冷试验单元152工作。当需要进行加热试验时，通过加热试验单元实现，当需要进行制冷试验时，通过制冷试验单元实现。

具体地，作为加热试验单元151的具体实施方式，如图2和图6所示，所述加热试验单元151包括硅油箱1511、动力泵1512、硅油加热器1513、冷凝器1514、加热蒸发器1515和热沉1516，所述测试箱110包括测试室111和温度室112，所述测试室111与所述温度室112通过镂空隔板113隔开，所述测试室111用于盛放待测试样品，所述热沉1516位于所述测试室111内，所述硅油箱1511的第一出口通过所述动力泵1512连接至所述硅油加热器1513，所述硅油加热器1513的输出端通过第一硅油管路1517连接至所述热沉1516，所述硅油箱1511的第二出口通过第二硅油管路1518连接至所述热沉1516，所述加热蒸发器1515设置在所述温度室112内，所述加热蒸发器1515分别与所述第一硅油管路1517和所述第二硅油管路1518连接，所述动力泵1512的输出端通过所述冷凝器1514连接至所述硅油加热器1513的输出端，所述硅油箱1511内的硅油经过所述动力泵1512和所述硅油加热器1513后进入到所述热沉1516内进行热交换。

具体地，所述硅油加热器1513设置有超温保护传感器1519，所述超温保护传感器1513与所述试验箱控制器130电连接，所述超温保护传感器1519用于监测硅油的加热温度。

可以理解的是，加热控制时，试验箱控制器130控制打开氮气入口阀门，向硅油箱1511内提供一定氮气及压力，并控制硅油加热器1513工作，使动力泵1512运行，循环的热硅油进入测试室111内的热沉1516进行热交换，从而使测试室111内温度升高，过程中第二复叠式制冷系统1524按需提供冷量进入冷凝器1514，从而达到快速调节硅油温度。在硅油加热器1513内装有超温保护传感器防止过加热温度的发生及防止干烧。

具体地，如图2所示，所述硅油加热器1513、冷凝器1514和热沉1516之间设置三通控制阀实现对热交换的控制。

应当理解的是，所述硅油加热器1513和所述第二复叠式制冷系统1524与所述试验箱控制器130之间可以通过控制电缆连接。

作为所述制冷试验单元152的具体实施方式，如图2、图3和图6所示，所述制冷试验单元152包括第一制冷蒸发器1521、第二制冷蒸发器1522、第一复叠式制冷系统1523、第二复叠式制冷系统1524和风机1525，所述风机1525设置在所述温度室112的顶壁上，所述第一制冷蒸发器1521和第二制冷蒸发器1522均位于所述温度室112内，所述第一复叠式制冷系统1523和所述第二复叠式制冷系统1524均位于所述测试箱110外，且均与所述试验箱控制器130电连接，所述第一复叠式制冷系统1523与所述第一制冷蒸发器1521连接，所述第二复叠式制冷系统1524与所述第二制冷蒸发器1522连接，所述第二复叠式制冷系统1524还与所述冷凝器1524通过制冷管路连接，第一复叠式制冷系统1523在所述试验箱控制器130的控制下向所述第一制冷蒸发器1521提供冷量，第二复叠式制冷系统1524在所述试验箱控制器130的控制下向所述第二制冷蒸发器1522提供冷量，所述风机1525用于向所述温度室内吹风以搅拌所述冷量。

具体地，用户在试验箱控制器130中设定低温值时，试验箱控制器130采集测试室110内温度传感器值与设定值比较，当差值需求的制冷量超过单套复叠式制冷系统时1525进行搅拌，使内承压式的测试室111内温度快速降低；当接近目标温度后主要由第一复叠式制冷系统1523根据试验箱控制器130的控制指令进行冷量定量供给，减少平衡时控制波动值，实现了快速温度降低超过17℃/min和平衡时温度波动值≤0.5℃两个参数的指标。

作为所述湿度试验单元160的具体实施方式，如图3所示，所述湿度试验单元160包括湿度传感器161、加湿装置162、除湿蒸发器163和排水箱164，所述湿度传感器161设置在所述测试室111内，所述湿度传感器161和所述加湿装置162均与所述试验箱控制器130电连接，所述加湿装置162通过加湿管道与所述测试室111连通，所述除湿蒸发器163设置在所述温度室112内，且与所述第二复叠式制冷系统1524连接，所述排水箱164设置在所述测试箱110外，且与所述测试室111通过排水管连通，所述加湿装置162能够在所述试验箱控制器130的控制下向所述测试室111内喷入热蒸汽，所述第二复叠式制冷系统1524能够在所述试验箱控制器130的控制下通过所述除湿蒸发器163向所述温度室112提供冷量，所述排水箱164用于收集所述测试室111内的冷凝水。

具体地，用户在试验箱控制器130中设定湿度值时，试验箱控制器130采集测试室111内湿度传感器161的值与设定值比较，控制加湿装置162的蒸汽阀，蒸汽阀打开时即向测试室111内喷入热蒸汽，使测试室111内空气的含湿量增加，当湿度过高时试验箱控制器130将第一复叠式制冷系统1523提供冷量进入除湿蒸发器163降低温度，测试室111内的空气在风机1525的搅拌后经过冷的除湿蒸发器163表面冷凝通过排水箱164排出，从而使测试室111内湿度降低。

作为所述气压试验单元170的具体实施方式，所述气压试验单元170包括气压传感器171和试验箱真空机组172，所述气压传感器171和所述试验箱真空机组172均与所述试验箱控制器130电连接，所述气压传感器171设置在所述测试箱110内，所述试验箱真空机组172设置在所述测试箱110外，且与所述测试箱110通过抽真空管路连通，所述试验箱真空机组172在所述试验箱控制器130的控制下通过所述抽真空管路抽吸所述测试箱110内的空气。

具体地，用户在试验箱控制器130中设定气压值时，试验箱控制器130采集测试箱110内气压传感器171的值与设定值比较，试验箱控制器130将使试验箱真空机组172运行，并根据气压传感器171的测量值，控制抽真空管路的阀门的开关，从而使测试箱110内的气压降低。针对测试箱110内存在高湿的情况，试验箱真空机组172在吸入测试箱110空气时对其进行降温除湿，并采取了干燥处理，保证试验箱真空机组172长期可靠运行。

排水箱164上、下端的阀门在非气压控制时常开，当测试箱110进行气压试验时，上端阀门常开，下端阀门常闭，将测试箱110内水排入排水箱164，从排水箱164内水排出时则将上端阀门闭合，下端阀门打开，从而实现排水箱164内加湿水的排放。

应当理解的是，如图3所示，所述试验箱控制器130与所述加湿装置162之间可以通过控制电缆连接，所述试验箱控制器130与所述温度传感器、湿度传感器和气压传感器之间可以通过测试电缆连接，所述试验箱真空机组172与所述测试箱控制器130之间可以通过控制电缆连接。

作为振动台的具体实施方式，如图1所示，所述综合应力试验装置还包括功率放大器123、位置控制装置122和冷却装置124，所述功率放大器123和振动台控制器140电连接，所述冷却装置124和所述功率放大器123连接，所述位置控制装置122、冷却装置124和所述功率放大器123均与所述振动台120连接，所述功率放大器123能够在所述振动台控制器140的控制下将振动谱转换为驱动振动台的电信号，所述位置控制装置122用于调整所述振动台120的位置，所述冷却装置124用于在所述振动台控制器140的控制下对所述振动台120进行散热。

应当理解的是，所述振动台120上设置有振动传感器125，所述振动传感器125能够将振动谱通过电荷放大器1224发送至振动台控制器140，振动台控制器140根据当前的振动谱进行分析转换为驱动振动台的电信号实现对振动台120的控制。

具体地，如图4和图6所示，所述位置控制装置122包括位置传感器1221、动圈位置控制器1222和动圈真空机组1223，所述位置传感器1221设置在所述振动台120上，所述位置传感器1221和所述动圈真空机组1223均与所述动圈位置控制器1222连接，所述位置传感器1221用于实时监测所述振动台120的位置信号，所述动圈位置控制器1222用于根据所述振动台120的位置信号控制所述动圈真空机组1223向所述振动台120的腔体内注入压缩空气或者抽压。

具体地，所述冷却装置124包括振动台冷却机组1241。

振动试验时，振动台控制器140按用户需求值输出信号给振动台功率放大器123，功率放大器驱动动圈在励磁场中进行往复运动，并通过振动传感器将振动转换为电荷信号经电荷放大器1224放大后输送给振动台控制器140，振动台控制器140经计算并调整输出，形成闭环控制过程。振动过程中振动台120台体的散热由振动台冷却机组1241负责冷却。

低气压下进行振动控制时，动圈真空机组1223需启动工作，动圈位置控制器1222将根据位置传感器1221反馈的信号，控制相应阀门往振动台120的腔体内注入压缩空气或抽压，从而保证动圈不受测试箱110内气压影响始终处于安全范围内。

可以理解的是，所述振动台控制器140与所述功率放大器123之间可以通过控制电缆连接，所述电荷放大器1224与所述振动传感器125之间可以通过测试电缆连接，所述功率放大器123与所述振动台120之间可以通过动力电缆连接。

优选地，所述试验箱控制器130具体可以包括plc控制器，所述振动台控制器140具体可以包括美国vr公司的vr9500型号的振动台控制器。

下面结合图5对振动台120与测试箱110之间的连接进行详细描述。振动台120与测试箱110之间接口组件113连接，具体地，所述接口组件113包括柔性金属连接件1131，振动台120与测试箱110的连接面间通过密封圈1132进行密封，并通紧固连接孔1133分别与振动台120和测试箱110进行紧固，在箱体与振动台120间安装隔水胶布1134，防止积水进入下凹空间内，下凹空间与测试箱110的抽真空管路相连，从而使两个空间内压力平衡，防止对隔水胶布1134造成破坏。

通过上述的组成部分，实现了对待测试样品的温度-湿度-振动-高度试验，模拟了试验件遇到的综合自然环境，评价试验件耐受综合环境的能力。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。