第一节 环境试验设备产业界定及主要产品

一、产业定义

环境试验设备是模拟各类环境气候，运输、搬运、振动、等条件下，是企业或机构为验证原材料、半成品、成品质量的一种方法。目的是通过使用各种环境试验设备做试验，来验证材料和产品是否达到在研发、设计、制造中预期的质量目标。广泛用于大专院校、航空、航天、军事、造船、电工、电子、医疗、仪器仪表、石油仪表、石油化工、医疗、汽摩等领域。

环境试验设备能按IEC、MIL、ISO、GB、GJB等各种标准或用户要求进行高温、低温、温度冲击(气态及液态)、浸渍、温度循环、低气压、高低温低气压、恒定湿热、交变湿热、高压蒸煮、砂尘、耐爆炸、盐雾腐蚀、气体腐蚀、霉菌、淋雨、太阳辐射、光老化等。

能进行环境试验的机构主要有苏州电器科学研究所、环境可靠性与电磁兼容试验中心、航天环境可靠性试验中心、301、一通检测等单位。

二、主要产品及应用情况

（一）主要产品

气候环境试验设备：湿热试验箱、盐雾试验箱、长霉试验箱、低温试验箱、低温/低气压试验箱、高温/低气压试验箱、高、低温试验箱、高温试验箱、低气压试验箱。

力学环境试验设备：振动试验设备、冲击试验设备。

可靠性环境试验设备、特种环境试验设备。

（二）环境试验设备应用

1、气候环境试验其项目可分类如下几项：高温，低温，温度循环，温度冲击，低气压，湿热，日光辐射，砂尘，淋雨等，一般将盐雾和霉菌试验包括在其中。

环境试验的试验场地应能具有广泛的代表性，能进行近可能多的试验项目，并且应与将来可能作战的环境近可能地接近。但是，环境试验场往往与真实的使用环境存在差别。在选择模拟试验项目时，应具体地分析对待试验物品的使用要求，应使选择的试验项目既代表了主要的使用环境，又能加快试验速度，节省经费。在试验项目不断标准化的情况下，试验箱产品主要用于下面几个反方面的环境检测：

1）低压（高空）试验：试验适用于在飞机货舱中空运的兵器，在高原上使用的兵器和空运兵器在飞机受伤后发生压力迅速下降的情形。试验的目的是检验兵器在低压环境中的使用性能以及压力迅速下降对兵器性能的影响。模拟的最高高度可达30000m（米），试验时取高度相对应的温度值。

2）低温试验：试验适用于在寿命周期中很可能在低温环境中使用的试件。试验的目的是检验试件能否在长期的低温环境中储藏、操纵控制和作战。

3）热冲击试验：试验适用于在预定的使用区域或使用模式中经常经受极迅速温度变化的兵器。例如：从沙漠机场起飞升到高空的飞机上的电子装备吊仓、导弹、光电设备和炸弹仓中的炸弹；从高空向沙漠地区空投的兵器；在北极地区从室内向室外转移的兵器。目前仅进行空气中的热冲击试验，将来有可能进行从空气进入到水中的热冲击试验。进行热冲击试验的目的是检验环境温度骤然变化对兵器性能的影响。艾思荔品牌HL系列高低温试验箱。

4）高温试验：试验中兵器处于高温空气中，但不受到阳光直接照射。试验针对高温季节在室内或密闭空间中或接近发动机等热源处储藏或使用兵器的情形。仅当太阳辐射试验不能检验高温效应时才进行这项试验。试验的目的是检验在高温环境中储藏或使用的性能。

5）浸水试验：浸水试验包括浸水、滴水和加压水试验。浸水试验适用于要求水密性的装备和全部或部分浸入水中使用的装备。在某些情况下，这项试验可以代替淋雨试验检验水密性。试验的目的是检验兵器浸入水中不漏水的能力。

6）冻雨试验：试验适用于在正常使用中会遇到冻雨的装备。试验的目的是为了检验雨、雾和溅起的海水落在装备上结冰后对装备使用性能的影响，还用于评定除冰装置和技术。

7）太阳辐射（日照）试验：这是一项对暴露在阳光下的兵器及其制造材料进行的试验。太阳辐射可引起光化学效应和热效应。在大多数情况下，这项试验可以代替高温试验。通过日照试验可检验太阳辐射对兵器或有关材料的使用或露天存储的影响。

8）淋雨试验：试验适用于使用过程中有可能受到雨淋的兵器。淋雨试验包括无风时的淋雨试验和有风时的淋雨试验。淋雨试验的目的是检验遮雨器材的防水性能，检验兵器在淋雨期间和淋雨之后的性能。

9）防潮试验：试验适用于可能在温暖潮湿的环境中使用的兵器。热带地区全年、中纬度地区一年有长短不等的季节就是这种温暖潮湿的环境。试验的目的是检验兵器对温暖潮湿的环境的适应能力。

10）沙尘试验：试验适用与在干沙或尘土含量比较高的空气中使用的所有机械的、电的、电子的和电化学的兵器。试验分为扬尘试验和扬沙试验。扬尘试验使用尘土和细沙，细小的尘埃可以进入缝隙、裂缝、轴承和连接处。扬沙试验使用149～850μm（微米）的沙粒，大而锋利的沙粒能产生侵蚀和阻塞作用，降低装备的有效性、可靠性和维修性。沙尘试验的目的是检验兵器在沙尘环境中的使用和存储能力。

11）防霉试验：温暖和潮湿是微生物生长的条件，广泛存在于热带和中纬度地区。所有标准通用兵器装备在设计时都应考虑防霉问题。试验的目的是评定兵器发生霉变的程度和霉变对兵器性能或使用的影响程度。

12）盐雾试验：盐在地球上分布非常广泛。海洋、大气、地面、湖水和河流中都有盐，尤以沿海地区含盐量比较大，海洋中含盐量最大。不与盐接触的兵器是没有的。因此，所有的兵器在其寿命周期中都处于某种形式的盐环境中。盐雾试验的目的是检验含盐潮湿大气对兵器性能的影响，特别是检验涂覆保护层的性能和材料的相容性。

2、力学环境试验是为了保证产品在规定的寿命期间，在预期的使用、运输、流通环境条件下，保持功能可靠性而进行的活动。特点:以力作用为突出特征。考核、评价产品在力作用下的功能可靠性、结构完好性。

三、产业基本属性

环境设备属于电子工业专用设备制造（3662）。

电子工业专用设备制造指生产半导体器件、集成电路、电子元件、电真空器件，以及电子设备整机装配专用设备的制造。

主要产品包括：生产半导体器件和集成电路专用设备：半导体材料制备、外延和化学机械抛光设备、曝光、刻蚀和匀胶显影设备、扩散、离子注入和快速热处理设备、化学、物理气象淀积和镀铜设备、后序组装和封装生产设备、在线工艺检测设备、中间产品和成品测试设备等；生产电子元件设备：电阻、电位器生产设备、电容器生产设备、陶瓷元件生产设备、磁性材料及元件生产设备、印制电路板生产设备、敏感元器件及传感器设备、频率元器件生产设备等；生产电真空器件专用设备：电子管生产设备、液晶显示器件生产设备、真空开关管生产设备、显像管及电子枪生产设备等；例行试验和可靠性试验设备：力学环境试验设备、气候环境试验设备、可靠性试验设备等；电子整机装联设备：插件（片）机、贴片机、装配生产线、波峰焊接设备、再流焊接设备、表面贴装印刷设备、编带设备、屏蔽等设备；电子工业专用通用设备：超声波设备、精密焊接设备。

第二节 环境试验设备产业发展历程

环境试验设备最先出现在美国，之后是日本的仪器仪表制造商跟每个签订技术援助协议，引进美国的一些环境试验设备的资料，从而才掌握先进技术。继而快速发展。

到上世纪五十年代未期，日本环境试验设备制造厂商已发展到约20家，已能独立设计和制造各种环境试验设备，并设立了环境试验中心。

六十年代，在日本工业和科学技术迅速发展的情况下，日本环境试验设备作为提高机电工业产品性能水平和质量的重要环节和手段，得到迅猛发展。

到六十年代末期，日本环境试验设备行业进行了主要依靠本国技术独立研制和制造的新阶段。日本自行研制的P/atinous系列环境试验箱，实现了试验设备的标准化。在新系列中，低温恒温恒湿、恒温恒湿和低温恒温三种环境试验箱，均设计成同一结构形式，而其容积则按倍数分等，程序控制机构和记录监测机构，则另外组成单元。

七十年代初，不仅一些科研机构和高等院校设有研究设计环境试验设备的机构，而且设备制造厂商也开始重视研究设计，生产的环境试验设备品种已达到几十种。除了一般用的湿热箱、日照箱和盐雾箱等摸拟单项环境条件的标准产品外，还开始研制不少综合环境条件试验设备，使环境试验结果更接近于实际使用环境条件影响，如综合气候老化试验箱以及温度、湿度、低气压和振动四因素环境试验箱等。安川电机公司研制的一套特殊模拟环境试验设备，可以对高压成形线圈进行高压、高温、热冲击和吸湿的综合加速试验，可按照专门设计的试验程序，在很短时间内得出相当于产品实际使用20～50年的绝缘寿命。

在七十年代，日本环境试验设备行业产业发生一系列变化，积极采用新技术发展新产品，开发大型试验室，以适应机电工业产品整机试验的要求，并以提高新产品的标准化水平来降低成本，加快研制和生产周期，扩大服务领域和增加内销来弥补出口减少。

到七十年代末，塔巴依爱斯佩克公司生产的气候试验箱品种已包括温度、湿度、低气压、爆炸和沙尘等共50余种。

八十年代的日本环境试验设备产品结构一方面加强产品的标准化、系列化和生产专业化、加快新产品的开发，并抓住大型专用环境试验设备的特殊订货，多品种、高质量高档化产品参与市场竞争和市场开拓，扩大内销，另一方面谋求产品出口、技术出口和海外投资就地生产，使出口多样化。

八十年代在精密机械和电子控制设备等行业中，按产品使用的温度、湿度和其他环境条件进行可靠性试验，已成为发展趋势。例如，过去日本伊丹制作所对变电设备之类的大型产品的耐环境性验证，是在小型环境试验槽中进行模型试验或现场试验的。为适应日本产品剧增的需要，使产品能满足世界各地严酷的气候条件，必须进一步提高在寒带、热带或沙漠地带使用的变电设备、电气车辆和电气设备的可靠性。因此，伊丹制作所研制了一种大型环境试验设备，容积达512m3，征对产品进行高温、低温、雨淋、雪环境下的产品性试验以及采用热循环对设备进行可靠性验证试验。

八十年代日本汽车工业发展迅猛，各种车辆出口到各界各地。为使日产汽车能在各种环境条件下安全可靠地行驶，必须对汽车进行严格的环境试验。因此，日本明电舍公司设计了汽车环境试验系统，包括高温、低温、全天候及减压环境试验装置、全消音及半消音试验、电磁波暗窒和电磁波屏蔽室，及日照模拟装置等。

在国内研制和生产环境试验设备也有了有四十多年的历史。八十年代以前，我国使用的大多数环境试验设备都是从西方国家引进的，价格比较昂贵，而如今，随着电子技术的发展，特别是控制技术的发展，从模拟控制到现在的数字控制；显示方式从指针到数字再到现在的触摸屏显示；控制精度从±1℃提高到0.1℃甚至于0.01℃之内；设备体积从很小的箱体，到几百立方大的房（室），我国的环境试验设备生产厂家已经能生产符合试验要求的设备。性能可以与进口设备相媲美，而价格只有进口设备一半左右。但某些特殊设备,如温度冲击设备、温度快速变化（15℃/min）还不能国产化或生产的设备不能符合要求。略……

第三节 环境试验设备产业产品生产现状

一、2003-2010年产品产量

2003-2010年环境试验设备产业产品产量统计表   

                                                                                                                      单位：台

二、产品产地分布

环境试验设备产业产品产量地区分布图

第四节 环境试验设备产业市场需求现状

一、2003-2010年市场需求量

2003-2010年环境试验设备产业产品需求量统计表     

                                                                                                                            单位：台

二、市场需求分布

环境试验设备产业产品需求市场分布图

略……

第五节 国外环境试验设备产业主要技术成果

在国外气候试验设备的发展经历了三个发展阶段，第一阶段为探索阶段（从20年代至50年代）：这个阶段是从无到有，其结构和电气控制都是较为简单的单因素设备。第二阶段为发展阶段（从50年代末至70年代中期）：这个阶段发展了几十个品种、上百个规格，可以模拟从地面到高空的气候试验设备，这些设备在结构设计和电气控制方面有了明显的改进，基本实现了自动控制，并有了简单的安全保护措施。第三阶段为飞跃发展阶段（从70年代末至今）：这个阶段生产的设备采用了许多新的科学技术成果，微处理机得到广泛应用。从设计到制造，从测试到数据处理全部可以自动化，并出现了许多大型和综合环境试验设备。可以说，这个阶段的设备从量变到质变，得到了突飞猛进的发展。

第六节 环境试验设备产业技术研究热点

1、环境模拟技术是新的综合性工程技术

社会的发展和科学技术的进步，要求人的生存和工作空间不断扩大，对各类产品的数量和质量的要求不断提高，相应地，对人的环境适应性和产品的环境可靠性也提出了更高的要求。为此，需要进行各种类型的环境适应性及可靠性试验，对所有产品（电子及电工产品，常规及非常规兵器，飞行器、舰船及机动车辆等）都制定相应的环境试验规范，并不断地修订和更新。美国2000年元旦正式颁布的新军标MIL-STD-810F代表了目前最新的环境试验要求，据此，各国先后建立了各种类型、不同规模的环境模拟试验设备，在这些设备中再现各种环境条件，进行环境适应性及可靠性试验。最新的进展是进行各类人机系统的综合环境动态试验。

我国自20世纪60年代以来，为了满足兵器、飞机、人造卫星、火车和汽车等的研究、研制和生产的需要，自主生产了相当数量的各类不同规模的环境模拟设备。近十几年来，建成了一些达到国际先进水平、具有自己特色的环模设备，如“重武器环境室”、“某试验场常规兵器大型环模设备”和“KM6大型空间环模设备”等地面、空中和空间环模设备。在国外，50年代以来，为了适应兵器、航空和航天产品的发展，亦先后建立了各类不同规模的环境模拟设备，如英国皇家陆军科学研究院车辆环境实验室、维也纳国际车辆研究试验中心的机车和车厢静动态环境试验设备、美国阿伯丁试验场兵器环境试验设备、法国图鲁兹航空研究中心高空模拟设备、美国格鲁门公司及波音公司的高空试验舱、美国NASA约翰逊空间中心的大型空间环模设备和日本筑波空间环模舱等。

伴随着环模设备和环境试验技术的发展，在实践和解决理论问题的过程中，吸收了多门学科（热学、力学、电学、生物学、医学和光学等）和多项技术（制冷、真空、空调、自动控制、计量等）的相关理论和方法，形成了一个独立的技术理论体系——环境模拟技术。环境模拟技术是一门新的边缘技术，主要研究各种自然环境及诱发环境的人工再现技术和在模拟环境下的试验技术。环境模拟设备和环境试验技术经历了由单参数模拟到多参数模拟，从静态模拟到动态模拟，从产品试验到人机系统环境试验的发展过程。它当前的发展方向是：建立整机多参数综合动态环境模拟设备，进行多参数综合动态环境试验和人机系统综合环境动态试验，以及进行虚拟试验技术的研究和应用。

2、环境模拟设备

1）地面环境模拟设备

地面环境模拟设备主要有低温环境模拟、高温环境模拟、湿热环境模拟、太阳辐照环境模拟、砂尘环境模拟、雨环境模拟、浸渍环境模拟、酸性环境模拟、爆炸性大气环境模拟、积冰/冻雨环境模拟和霉菌环境模拟等设备。

由于地面兵器的空运及机载使用，传统的地面兵器空中使用时可能会遭遇特殊环境，如快速温度变化、温度冲击和温压环境。对于整机，这些环境的模拟在技术上有一定的难度。

当前地面环境模拟的主要发展方向是多参数综合动态环境模拟。美国最新的MIL-STD-810F军标规定了温度、湿度、低气压、振动四综合环境试验；英国皇家陆军科学研究院的车辆环境实验室允许882.6kW的坦克车在开车状态下模拟低气压、温度环境；美国陆军阿伯丁靶场的兵器环境试验设备能让车辆在行驶道路条件下模拟低温、高温、湿热、低气压等单参数环境和多参数组合环境。

该设备有1000m3、145m3和45m33个环境室，采用1套空气制冷系统和各自独立的电加热设备，低温可达到-100℃，高温可达80℃，于1984年建成并经国家验收，在大型环模设备中首次成功采用了空气制冷。该设备试验间尺寸为16m×8m×8m（长×宽×高），温度范围为常温～50℃，湿度可到85×（1±0.05）RH（≤40℃），太阳辐射强度最大1kW/m2，模拟的最大风速为35m/s。

2）空中环境模拟设备

目前，空中环境模拟试验主要有飞机环境控制系统空中环境模拟试验和飞机发动机高空性能试验。

（1）飞机环控系统空中环境模拟试验。这类试验模拟空中飞行时的外界大气压力和温度（蒙皮热附面层恢复温度），以及发动机压气机引气参数和冲压空气参数（温度、压力和流量）。主要的环境试验有部件（附件）试验、环控系统试验和环控系统联合（包括座舱和设备舱）试验。

（2）发动机高空性能试验。发动机高空性能试验在发动机高空性能试验台上进行。

当前，空中环境模拟的发展方向是：模拟飞行器，特别是高速飞行器飞行任务包线确定的气压和温度变化环境；模拟由飞行任务包线与发动机工作状态变化共同确定的压气机引气参数变化和冲压空气参数变化（流量、压力和温度变化）。这是多参数综合的动态环境模拟。

（3）空间环境模拟。空间环境模拟试验主要有：热平衡试验（载人及无人航天器），热真空试验（载人及无人航天器），载人航天器人机组合舱外活动的空间环境试验，微重力试验，空间辐照环境试验，空间高能粒子辐照试验，电子、质子、紫外线综合辐照试验，原子氧、紫外线综合辐照试验，空间碎片及微流星环境试验，空间防污染环境试验，磁环境试验等。目前常用热真空试验、热平衡试验、舱外活动试验和微重力试验。

它的主容器（立式）直径12m，高22.4m，主辅容器总容积3200m3，可以完成载人航天器和大型卫星的热真空及热平衡试验、宇航员舱外活动环境试验和航天器系统及部件试验，已承担“神州号飞船”及我国多种人造卫星的空间环境试验。其规模及技术总体水平排在美国、俄罗斯和欧共体之后，日本及印度之前，居世界第4位。略……

第七节 环境试验设备产业重点发展领域及发展方向

一、重点发展领域

高低温试验箱市场：

在倡导节能减排的今天，各种各样的能源产业正以突飞猛进的速度发展着。风电、核电、太阳能、生物能源等新能源，已成为今天人们关注的焦点能源。其中，高低温试验箱行业市场潜力巨大。

国家发改委多次表示，到2020年，高低温试验箱装机容量可达到6000万KW，高于原先预计的4000万KW。以此估算，到2020年，中国核电建设总投资将达到约7500亿元，其中设备投资约3400亿元，如果设备核岛国产化率达到70%、常规岛国产化率80%、辅助设备国产化率90%计算的话，则国内设备企业至少面临超过2500亿的市场。

二、重点发展方向

工程机械基础环境试验箱业需要政府的鼓励政策和资金支持。在国家发改委、行业协会等指导与协调下，集中行业优势资源，推动企业之间特别是主机厂和低温试验箱供应商之间的合作，加大自主创新力度，共同实现产业突围。

第八节 中国2010-2014年环境试验设备产业发展前景展望

一、产业发展影响因素分析

（一）有利因素

随着企业界追求质量理念的深化，在产品的开发、生产过程中，加大特种环境试验设备和可靠性试验设备应用的投入，是国内相关产品科研单位和生产企业的一道绕不过去门槛。环境试验设备的市场，特别是特种环境试验设备和可靠性试验设备的市场需求由此不断增大。

国家环境试验设备的行业管理部门在组织专家组进行行业（按照当时的产品种类的划分，包括气候环境试验设备、力学环境试验设备、综合环境试验设备和可靠性试验设备）发展规划时预测：国内气候环境试验设备的市场销售额已经超过10亿元人民币。其中气候环境试验设备（包括通用气候环境试验设备和特种环境试验设备）的市场销售量所占的比例约为50%；力学环境试验设备所占的比例约为40%；可靠性试验设备所占的比例约为10%。

按此比例计算（特种环境试验设备以占气候环境试验设备的1/5，即占总销售额的10%计），特种环境试验设备和可靠性试验设备各有2亿元人民币以上的市场需求，而国内这两类环境试验设备，目前实际的生产值只有5,000万元人民币左右，大部分需要进口。

随着科研、生产的不断发展，质量管理水平和意识的不断提高，对环境试验设备的需求还会继续增高；预计在未来的10～20年间，对环境试验设备的需求将一直保持上升的趋势。

（二）不利因素

尽管中国的工程机械市场潜力很大，但受关键环境试验箱发展严重滞后的影响，本土制造商难以突破‘瓶颈’已成为不争的事实，这种情况在环境试验箱业显得尤为突出。

中型环境试验箱业、大型环境试验箱业以及与整机重量小于6吨的环境试验箱业业所配套的液压件和发动机几乎全部依赖进口。对于某个单独的企业来说，液压件、发动机等关键部件国际化采购也许没有问题，但对于一个制造业大国，对于整个环境试验箱产业而言，关键部件不能自给，无疑会失去市场的话语权、发展的主动权。液压部件、特种钢材的国外供应商依靠市场垄断地位，时不时地制定出台“霸王条款”。中联重科的特殊钢材供应商是一家瑞典企业，自2006年开始，供应商不但一再提价，还提前了订货期，要求所有订单提前8个月全额付款。与提价、提前订货相伴的却是中国企业的订单常常被延期交货。略……

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