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检测认证专业知识分享

环境、机械、寿命、密封性——四大类可靠性测试一文讲透


一、为什么需要分类做可靠性测试?

产品的失效原因千差万别,单一测试无法覆盖所有风险。
通过分类施测、精准打击,才能真正提升产品质量和用户体验。


测试类别
主要应对风险
典型失效表现
环境类
温度、湿度、盐雾等气候影响
性能漂移、材料老化、腐蚀
机械类
振动、冲击、跌落等物理应力
结构件断裂、焊点开裂、连接松动
寿命类
长期使用导致的老化退化
功能下降、响应迟缓、彻底失效
密封类
水汽、灰尘侵入
短路、霉变、绝缘下降




二、第一类:环境适应性测试 —— 让产品经得起“风吹雨打”

这类测试模拟产品在各种自然气候条件下的工作能力,重点考核其环境耐受性

常见项目:

1. 高低温测试

  • 目的:验证极端温度下能否正常启动和运行

  • 标准:GB/T 2423.1(低温)、GB/T 2423.2(高温)

  • 典型条件:

    • 低温:-40°C,保持2小时
    • 高温:+85°C,保持2小时
  • 应用场景

    :车载设备、户外终端、极地仪器


2. 温度循环测试(TCT)

  • 原理:反复切换高低温,诱发热胀冷缩带来的结构疲劳

  • 关键指标:温变速率、驻留时间、循环次数

  • 可发现:PCB分层、焊点裂纹、封装脱层

  • 行业要求:

    • 汽车电子:AEC-Q100 要求芯片通过1000次循环
    • 工业设备:通常500次以上


3. 湿热试验

  • 恒定湿热

    (GB/T 2423.3):40°C, 93%RH, 96h —— 考核长期潮湿储存能力
  • 交变湿热

    (GB/T 2423.4):带温度变化,易产生凝露 —— 更严酷,适合热带地区产品

风险提示:湿气进入会导致:

  • 绝缘电阻下降
  • 金属部件氧化
  • 微生物滋生(尤其医疗设备)


4. 盐雾试验

  • 目的:评估金属材料及涂层的抗腐蚀能力

  • 标准:GB/T 2423.17 / ISO 9227

  • 常用类型:

    • 中性盐雾(NSS):5% NaCl溶液,35°C
    • 循环盐雾(CASS):更接近真实大气腐蚀环境
  • 应用领域

    :船舶设备、沿海基站、汽车外饰件




三、第二类:机械强度测试 —— 抗震抗摔才是真耐用

产品在运输、安装、使用过程中不可避免地受到机械冲击,这类测试就是为了验证其“皮实程度”。

核心项目:

1. 振动测试

  • 目的:模拟运输或运行中的持续震动

  • 方式:正弦扫频 or 随机振动(更贴近实际)

  • 标准:ISO 16750-3、GB/T 2423.10

  • 常见频率范围:10Hz ~ 2000Hz

  • 可发现:

    • 螺丝松动
    • 接插件接触不良
    • 元器件脱落


2. 冲击测试

  • 定义:瞬间高加速度载荷(如碰撞、急刹)

  • 参数:峰值加速度(如50g)、脉冲宽度(11ms)、方向(X/Y/Z)

  • 标准:GB/T 2423.5

  • 应用场景:军工设备、轨道交通、工业机器人


3. 跌落测试

  • 目的:评估手持类产品抗意外跌落能力

  • 高度:根据重量设定(如500g以下跌1.5米)

  • 表面:钢板 or 木板(不同硬度)

  • 角度:角、边、面六面体跌落

  • 标准:GB/T 2423.8 / IEC 60068-2-31


4. 插拔力与耐久测试

  • 适用对象:连接器、卡槽、按键、旋转开关

  • 方法:自动化设备反复操作数千至上万次

  • 判定标准:

    • 插拔力是否稳定
    • 是否出现接触不良
    • 外观磨损是否超标




四、第三类:寿命耐久性测试 —— 不只是“能用”,更要“久用”

性能决定一时,寿命决定长久。
这一类测试的核心是:加速老化,预测长期可靠性

关键技术路径:

1. 加速寿命试验(ALT)

  • 原理:提高温度、电压、负载等应力,加快老化进程

  • 模型支持:

    • 阿伦尼乌斯模型(Arrhenius)→ 温度相关失效
    • 逆幂律模型(Inverse Power Law)→ 电压/电流相关失效
  • 输出结果

    :MTBF(平均无故障时间)、L70/B50寿命等


2. 开关机循环测试

  • 目的:验证电源管理系统、主控芯片的长期稳定性

  • 典型次数:5,000 ~ 10,000次

  • 监测项:

    • 开机成功率
    • 启动时间是否延长
    • 是否出现死机或数据丢失


3. 充放电循环测试

  • 标准:GB/T 31484(动力电池)、IEC 62133(便携式电池)

  • 目标:测定容量衰减至80%时的循环次数

  • 常见要求:

    • 手机电池:≥500次
    • 动力电池:≥1000次(满足8年质保)


4. 光老化 & 材料老化测试

  • UV紫外老化:考核塑料外壳是否黄变、脆化

  • 氙灯老化:模拟日光全光谱照射,用于车灯、户外标识

  • 臭氧老化:橡胶密封圈




五、第四类:密封防护性测试 —— 守住最后一道防线

一旦水汽、灰尘侵入内部,轻则性能下降,重则直接报废。
因此,密封性是高端产品的“生命线”。

主要检测方法:

1. IP防护等级测试(IEC 60529)

  • IPXX格式

    :第一位防尘,第二位防水
  • 常见等级:

    • IP54:防溅水、防尘
    • IP67:完全防尘,短时浸水(1m深,30分钟)
    • IP68:持续潜水(厂家自定义条件)


2. 气密性检测(压力衰减法)

  • 非破坏性、可量化

  • 向产品内充气,监测压力下降速率
  • 泄漏率单位:Pa·mL/s 或 SCCM
  • 应用:手机、手表、传感器、电池包


3. 真空负压检测

  • 适用于怕正压的产品(如薄壁塑料件)
  • 将产品放入密闭腔抽真空,检测外部空气是否渗入
  • 标准:ASTM F2338(医药包装常用)


4. 示踪气体检测(氦质谱法)

  • 使用氦气作为示踪气体,配合质谱仪检测
  • 应用:航天器、核设施、高端MEMS器件




六、写在最后:可靠性,是看不见的竞争壁垒

在这个功能同质化的时代,
拼的不再是“谁更快”,而是“谁更稳”。

用户不会因为你的产品多一个功能而记住你,
但一定会因为“用了三年还没坏”而信赖你。

环境、机械、寿命、密封性——
这四大类可靠性测试,就像四位守护者,
分别守卫着产品在气候、物理、时间和防护上的底线。


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