1.4 电子设备的工作环境

电子设备的应用领域十分广泛，储存、运输和工作过程中所处的环境条件是复杂而多变的，除了自然环境以外，影响产品的因素还包括气候、机械、辐射、生物和人员条件。制订设备的环境要求，必须以它实际可能遇到的各种环境及工作条件作为依据。例如，温度和湿度的要求由设备使用地区的气候和季节情况决定；振动和冲击等方面的要求与设备可能承受的机械强度及运输条件有关；还要考虑有无化学气体、盐雾和灰尘等特殊要求。

电子设备所处的环境，大体上可分为使用环境、自然环境和特殊使用环境3大类。

在使用环境中，电子设备主要受到的影响因素有：腐蚀性介质（如二氧化硫、二氧化碳、工业排放液体和腐蚀性粉尘等）；高低温因素（如冶炼厂的工业高温和冷冻厂的工业低温等）；高低压因素（如各类液体和气体输送管道等）；固体颗粒粉尘（如磨损性粉尘、导电性粉尘和可燃性粉尘等）。由于电子设备用途广泛和运输工具的不同，其使用环境相当复杂，其中包括一般室内环境、一般室外环境、恶劣的工业环境、地面车辆环境、水域舰船环境、地下坑道环境、空间飞行环境和原子辐射环境等。

在自然环境中，设备主要受到下面一些因素影响：温度（高温、低温和交变温度等）、湿度、气压（高气压和低气压）、辐射（太阳辐射和放射性物质辐射）、风沙、降水（如降雨、雪、霜、露、雹和浸水等）、盐雾和生物等因素。

在特殊使用环境中设备主要受到下面一些因素影响：飞机的飞行与作战状态；坦克的行驶与作战状态；地面电子设备运输及野战工作状态；沙漠地区；丛林地区；水下航行的舰艇；宇宙飞行器航行的环境等。

必须指出，在对环境影响因素进行分析时，既要考虑一般的情况，又要确定主要影响因素。例如，温度的影响，有夏季野外作业持续性的高温作用、冬季或高寒野外作业持续性低温作用、有瞬态高温或低温的作用（热冲击）及周期性变化温度的作用等，这些都要进行具体的分析。在对客观因素进行估计时，应考虑各个作用因素的强度、作用时间及重复次数等。所以，在产品设计中，选择电子设备的允许最高温度时，既要考虑一般的自然条件（自然环境），又要考虑使用条件（使用环境），确定其主要影响因素，根据自然环境和使用环境中各个因素可能出现的最恶劣情况进行结构设计，以保证产品在受到多种环境因素的长期综合作用下，仍能稳定而可靠地工作，所采取的防护措施是安全、可靠的。

我国疆域辽阔，南北跨越的纬度近50度，大部分在温带和亚热带，小部分在热带。根据我国地理位置分布，产品的气候条件分为热带、亚热带、温带和亚寒带4个气候带及湿热区、亚湿热区、亚干热区、高原区、温和区和干燥区6个气候区。

在实际环境中，各种环境因素（高温、湿度、盐雾、太阳辐射、霉化冲击振动和沙尘等）不是单一的，至少是两种或两种以上环境因素同时出现的。

电子设备重要的失效原因是各种环境因素造成的腐蚀。潮湿、高温、盐雾、电化学反应及各种污染性杂质等都可能造成腐蚀。腐蚀的速率决定于这些环境因素的强弱。例如，相对湿度大于60%常常可以引起材料腐蚀速率的显著增加。热应力可能使材料发生裂缝，污染性杂质乘虚而入。环境因素对电子电气元器件和材料的主要影响如表1-1所示。

表1-1 环境因素对电子电气元器件和材料的主要影响

环境因素造成的设备故障和失效可分为两类：①功能故障指设备的各种功能出现不利的变化，如受环境条件的影响，功能不能正常发挥；但一旦外界因素消失，功能仍能恢复。②永久性损坏，如机械损坏等。