物聯網設備環境溫度條件下保存時間的探討

鄭志國，林美蓉

（1.海南科技職業大學信息工程學院，海口 570100； 2.海南大學信息與通信工程學院，海口 510500）

引言

物聯網通信設備需要在特定的環境條件下的可靠的工作一定時間，以滿足環境試驗和國家標準。然而在進行試驗時現有標準并未具體規定不同設備的維持溫度時間，因此在進行環境試驗或者新產品定型試驗時常常參考同類設備的測試時間作為參考。顯然這樣的方法無法保證準確性。若選擇時間過短，無法準確評估設備的環境適應性，以及內部溫度的穩定性。過長的選擇時間則會帶來試驗資源的浪費，并對設備造成一定的傷害。

因此，準確選擇合理的保持時間對于評估物聯網設備在環境條件下的能否充分試驗至關重要。因此，在選擇時間時，需要確保設備在特定溫度下達到預期要求的表現，并保證穩定時間足夠長，以覆蓋設備在實際應用中由于地域的差異可能遇到的各種情況。

此外，了解設備內部溫度的分布情況對于設備熱設計也是至關重要的。在設備長時間工作的情況下，熱設計時需要參考相應的參考資料，以確保設備能夠有效地散熱。通過了解溫度分布情況，可以進行合理的熱管理和熱設計，避免溫度過高對設備性能和可靠性造成的不利影響。

1 實驗原則及步驟

1.1 標準中的試驗時間問題

根據GJB 367A-2001 標準，圖1 和圖2 呈現了低溫和高溫測試的示意圖。標準規定了低溫24 h 和高溫48 h 的儲存時間，以測試設備在長時間存儲后的性能。然而，該標準沒有明確規定環境測試中的工作溫度時間，即圖表中標記為t 的時間。

圖1 GJB 367A-2001 低溫試驗圖

圖2 GJB 367A-2001 高溫試驗圖

為了確定適當的工作溫度時間，我們需要根據具體設備的特性進行試驗。關鍵問題在于找到設備內部溫度穩定所需的時間，并基于這個時間確定測量方法。這需要綜合考慮設備的熱容量、熱傳導特性以及溫度變化的速率。在實踐中，可以通過以下步驟來確定工作溫度時間。首先，選擇合適的溫度范圍，根據設備的規格和應用場景確定高溫和低溫的極限。然后，將設備置于目標溫度環境中，并記錄設備內部溫度的變化。可以使用溫度傳感器或熱像儀等工具進行測量。持續觀察設備內部溫度，直到溫度變化趨于穩定。這表示設備已經適應了環境溫度，并且內部溫度不再有顯著的變化。一旦確定了設備內部溫度穩定所需的時間，就可以制定相應的測量方法。

需要注意的是，由于每個設備的特性和工作條件可能不同，確定工作溫度時間的過程可能會有所差異。因此，建議根據具體設備和應用場景進行實踐和測試，以確保得到準確和可靠的結果。

1.2 設備內部穩定測量原則和方法

通過實踐和適當的測試，可以根據設備內部溫度的穩定性來確定適當的工作溫度時間，并制定相應的測量方法。本文提出了一種物聯網設備內部測溫方法，可同時測量多個測試點的溫度，實現準確可靠的測溫。具體步驟如下：

根據設備情況選擇合適的測溫點是確定工作溫度時間的重要步驟。這可以通過遵循由大到小的原則進行操作。

1）根據設備的特性和應用場景，選擇需要測量溫度的板件。在高溫條件下，應注意找到導致設備過熱的板件，并考慮其自身的散熱特性。同樣，在低溫環境下，需要找到溫度最低的板件和元器件。根據上述選取原則，可以確定適合作為板件穩定溫度參考的測量點。

一旦確定了板件，下一步是在選定的板件上部署多個溫度探針，以準確測量溫度。在選擇探針位置時，應遵循設備外部和內部測溫點的“穩定原則”。這意味著只有當所有測溫點的溫度趨于穩定，并且保持穩定狀態持續30 min 以上，才能將該時間記錄為工作時間的評估依據。這樣做可以確保所測量的溫度是可靠和準確的。

在部署溫度探針時，應注意選擇合適的位置，以確保探針與板件接觸緊密且穩定。這可以通過使用導熱膠或熱導片等材料來提高接觸性能。此外，為了獲得更全面和準確的溫度數據，可以在選定的板件上分布多個溫度探針，以覆蓋更廣泛的區域。

2）一旦所有測溫點的溫度趨于穩定，并且保持穩定狀態持續30 min 以上，可以將此時間作為工作時間的評估依據。這樣可以確保在確定工作溫度時間時考慮到了板件的溫度穩定性。這樣的評估依據對于確定設備在不同溫度條件下的性能和可靠性至關重要。需要注意的是，每個設備和場景可能存在差異，因此在實踐中需要根據具體情況進行調整。此外，建議參考相關的標準和指南，并與領域專家進行討論和交流，以獲得更準確和可靠的結果。

通過根據設備情況選擇測溫點，并在選定的板件上部署多個溫度探針，遵循溫度穩定原則，可以確保準確評估工作時間。這將有助于設備的溫度管理和性能評估，并提高設備在不同溫度條件下的可靠性。記住，在進行這項工作時，始終注重實踐和測試，并根據實際情況進行調整和改進。

通過以上方法，可以在物聯網設備中實施多點測溫，確保測溫結果的準確性和可靠性，為設備工作時間提供科學依據，并為性能評估提供參考。

2 試驗結果分析

某型號物聯網設備的內部高溫板件測試結果如圖3所示。測試開始時的外部溫度為25 ℃，并保持穩定。在測試過程中，試驗箱溫度從09 ∶15 開始逐漸升高，達到55 ℃。設備表現出固有的穩定性，溫度持續上升，直到11 ∶00 時達到了70 ℃，并保持在該溫度附近。由上述測量結果可見，在11 ∶00 開始設備內部溫度和試驗箱的溫度均達到穩定值，因此，可將此物聯網設備工作的這段時間（09 ∶00～11 ∶30，共2.5 h）作為該條件下的工作時間（即圖1 中第一個t 的時間）。

圖3 某型號的物聯網設備高溫測試結果

3 結束語

本文提出了物聯網設備在低溫和高溫環境下的工作時間計算的一種試驗方法，旨在提高環境試驗效率和準確度，避免資源浪費問題。該方法通過測量聯網設備內部溫度從而確定環境條件下的工作時間問題，彌補了國軍標等標準的不足，為物聯網設備的環境溫度測試提供了一種方便可行的操作方法。該方法不僅可以用在環境試驗階段，也可以用于設計階段進行熱仿真時，通過使用上述的方法可以提供可靠的設備熱設計數據，為設備的熱設計提供支撐。