異常工作和故障試驗檢測的重要性

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和產(chǎn)品研發(fā)領域，確保設備、系統(tǒng)或產(chǎn)品在極端或非預期工況下的安全性與可靠性至關重要。異常工作和故障試驗檢測正是針對這一需求而發(fā)展起來的關鍵性評估手段。它不同于常規(guī)的功能性測試，而是刻意模擬產(chǎn)品在實際使用中可能遇到的超出設計邊界的條件、人為誤操作、單一或復合故障模式，目的是評估產(chǎn)品在這些不利情境下的反應機制、潛在風險以及自我防護能力。這類試驗是產(chǎn)品安全認證（如CE、UL、CCC等）的核心要求之一，也是提升產(chǎn)品質量、預防安全事故、保護用戶生命財產(chǎn)安全和維護企業(yè)聲譽的重要保障。通過主動“制造”故障和異常，在產(chǎn)品投放市場前充分暴露其潛在弱點，可以有效驅動設計改進，顯著降低后期召回、維修及法律風險的成本。

核心檢測項目

異常工作和故障試驗通常涵蓋一系列針對不同潛在風險的專項測試，主要檢測項目包括但不限于：

• 電氣異常： 模擬過電壓、欠電壓、電壓驟升驟降、電源中斷、反極性、短路（元件間、輸入/輸出端口）、接地故障、絕緣失效等。
• 機械異常： 如過載運行、堵轉（對電機類產(chǎn)品）、卡死、機械部件強制位移或失效模擬、沖擊、振動超限等。
• 熱異常： 散熱失效模擬（如風扇停轉、風道阻塞）、局部過熱（如加熱元件失控）、環(huán)境溫度超限、熱循環(huán)沖擊等。
• 環(huán)境應力異常： 超出產(chǎn)品額定范圍的濕度、溫度、氣壓、鹽霧、粉塵等嚴酷環(huán)境條件。
• 功能異常： 模擬控制信號錯誤、傳感器失效、軟件故障、邏輯錯誤、通訊中斷等。
• 使用者誤操作： 模擬非正常順序操作、錯誤輸入、強制拆卸安全防護裝置等。
• 單一故障條件（SFC）評估： 在設備中模擬單一元件（如電阻、電容、晶體管、保險絲）或單一保護裝置（如熱熔斷體、限溫器）失效，評估系統(tǒng)是否仍能保持安全狀態(tài)（不發(fā)生火災、觸電、機械危險等）。

關鍵檢測儀器

進行異常工作和故障試驗需要專業(yè)、精密的儀器設備來精確模擬故障、施加異常應力并實時監(jiān)測產(chǎn)品的響應：

• 可編程交流/直流電源： 用于精確模擬各種異常電源條件（如電壓波動、波形失真、中斷）。
• 故障注入設備/開關矩陣： 用于自動或手動在電路特定節(jié)點注入短路、開路等故障。
• 大電流發(fā)生裝置： 用于模擬輸出短路、接地故障等需要大電流的場景。
• 高精度溫度監(jiān)控與記錄系統(tǒng)： 包括熱電偶、熱像儀（紅外熱像儀）、溫度巡檢儀等，監(jiān)測關鍵部件和外殼溫度。
• 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAQ）： 同步采集多通道的電壓、電流、溫度、壓力、流量、振動等參數(shù)。
• 絕緣電阻測試儀、耐壓測試儀： 在試驗前后及過程中評估絕緣系統(tǒng)的完整性，防止觸電風險。例如使用Fluke 1507絕緣電阻測試儀或Hipotronics AC/DC耐壓測試儀（可達5kV以上）。
• 泄漏電流測試儀： 監(jiān)測產(chǎn)品在異常條件下可能產(chǎn)生的危險接觸電流。例如使用Chroma 11020系列。
• 環(huán)境試驗箱： 如恒溫恒濕箱、快速溫變箱、溫度沖擊箱、鹽霧試驗箱等，用于模擬異常環(huán)境應力。
• 機械負載裝置： 如測功機、扭矩傳感器、力傳感器等，用于模擬過載、堵轉等機械異常。
• 安全觀察設備： 高速攝像機（記錄起火、爆炸等瞬態(tài)事件）、有毒有害氣體檢測儀、火焰探測器等。

主要檢測方法

異常工作和故障試驗的實施需要嚴謹?shù)姆椒▽W指導：

1. 故障模式與影響分析（FMEA）： 作為試驗設計的起點，識別潛在的故障模式及其影響，確定高風險項目優(yōu)先測試。
2. 邊界條件分析法： 確定產(chǎn)品規(guī)格書中的關鍵參數(shù)（電壓、電流、溫度、轉速等）邊界，在邊界及略超出邊界處施加應力。
3. 單一故障注入法： 在產(chǎn)品正常運行狀態(tài)下，依次、單獨地注入預設的故障（如短接特定元器件引腳、斷開保護裝置），觀察和記錄系統(tǒng)反應。
4. 組合應力法： 在施加電氣故障（如短路）的同時，可能疊加環(huán)境應力（如高溫），以考察更嚴苛條件下的綜合效應。
5. 逐步加壓/加載法： 對于過壓、過流、過載等測試，逐步增加應力水平直至發(fā)生故障或達到預定極限，記錄臨界點。
6. 失效判據(jù)監(jiān)測： 在整個試驗過程中，持續(xù)監(jiān)測關鍵安全指標，如：
   • 外殼、繞組、關鍵元器件溫升是否超過限值（依據(jù)材料等級，如Class A: 105K）。
   • 是否有明火、持續(xù)電弧或可燃性氣體/顆粒物產(chǎn)生。
   • 絕緣電阻是否崩潰（如低于2MΩ），耐壓測試是否擊穿。
   • 接觸電流（泄漏電流）是否超過安全限值（如0.5mA AC, 2mA DC）。
   • 外殼是否因內部壓力、熔融金屬等產(chǎn)生危險變形或破裂。
   • 保護裝置（保險絲、斷路器、熱熔斷體）是否按預期動作。
7. 試驗后檢查： 試驗結束后，對產(chǎn)品進行全面的目視檢查、功能測試和電氣安全測試（絕緣、耐壓），評估其是否還能恢復基本功能或是否已永久性損壞。

遵循的檢測標準

異常工作和故障試驗的實施必須嚴格依據(jù)相關的國際、國家、行業(yè)或特定產(chǎn)品的安全標準，這些標準明確規(guī)定了測試項目、條件、方法、判據(jù)和儀器要求。主要標準包括：

• 通用安全標準：
  • IEC/EN/UL 62368-1： 音視頻、信息和通信技術設備安全標準（取代60950-1和60065），其第4章和第5章對異常工作和故障條件有詳細規(guī)定。
  • IEC/EN 60335-1： 家用和類似用途電器的安全 第1部分：通用要求，第19章專門規(guī)定“異常工作”。
  • IEC/EN 61010-1： 測量、控制和實驗室用電氣設備的安全要求，第9章規(guī)定“機械危險的防護”和第10章規(guī)定“耐機械應力”。
• 特定產(chǎn)品標準： 如針對醫(yī)療器械的IEC 60601-1，針對工業(yè)設備的IEC 60204-1，針對信息設備的GB 4943.1等，都包含專門的異常工作和故障試驗章節(jié)。
• 基礎安全標準：
  • IEC/EN 60529： 外殼防護等級（IP代碼）。
  • IEC/EN 60068系列： 環(huán)境試驗方法（如溫度、濕度、振動）。
  • IEC/EN 60950： 信息技術設備安全（雖被62368-1取代，但部分產(chǎn)品仍適用）。
• 國家強制性認證標準： 如中國的GB 4706.1（家電）、GB 8898（音視頻）等，其異常工作章節(jié)通常等同采用IEC/EN標準。

在進行檢測時，必須仔細研讀適用標準的精確條款，確保試驗條件（如測試電壓值、持續(xù)時間、環(huán)境溫度、故障注入點）、監(jiān)測參數(shù)和接受判據(jù)完全符合要求。標準的更新也需密切關注，如IEC 62368-1相比其前身標準，在能量源分級和防護理念上就有顯著變化。

總之，異常工作和故障試驗檢測是保障產(chǎn)品全生命周期安全的關鍵環(huán)節(jié)。它通過科學嚴謹?shù)哪M、監(jiān)測和評估，在產(chǎn)品

檢測機構資質證書

CMA認證

檢驗檢測機構資質認定證書

證書編號：241520345370

有效期至：2030年4月15日

CNAS認可

實驗室認可證書

證書編號：CNAS L22006

有效期至：2030年12月1日

ISO認證

質量管理體系認證證書

證書編號：ISO9001-2024001

有效期至：2027年12月31日

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