沙塵試驗箱（xiāng）（Dust and Sand Test Chamber）通過可（kě）控風速將特定粒徑的（de）塵或砂噴射至（zhì）試（shì）件表（biǎo）麵，用以考核整機、外殼、密封圈及內部電子（zǐ）組件（jiàn）在沙漠、戈壁、礦區等多塵環境下（xià）的可靠性（xìng）。風速作為唯一能（néng）把“顆粒動（dòng）能”定量傳遞給試件的物理量，其大小、穩定性及空間均勻（yún）度直接決（jué）定試驗嚴苛度與複現性。依（yī）據現行三大標準，對“吹塵（chén）（Dust Blow）”“吹砂（Sand Blow）”“降塵（Dust Settling）”三種程序的風速要求進行係統歸納，並給出工程調試（shì）方法及常見（jiàn）誤區，供實驗（yàn）室編製作業指（zhǐ）導書時（shí）引用。
二、標（biāo）準（zhǔn）溯源與術語界定
顆粒分類（lèi）
‑ 塵（Dust）：粒徑（jìng） ≤ 150 μm，以懸浮態為主，模擬長期揚塵；
砂（Sand）：粒徑（jìng） 150 μm ~ 850 μm，以躍移態為主，模擬高速撞擊；
降塵（chén）（Settling Dust）：粒徑 1 ~ 75 μm，模擬自然（rán）沉降沉積量。
風速定義
均指試件安裝（zhuāng）平麵中心點 50 mm 前方處的穩態水平風（fēng）速，采用經（jīng）校準（zhǔn）的葉輪風速儀（精度 ±0.1 m/s）或熱膜風速儀測量；數據記錄頻率 ≥ 1 Hz，采（cǎi）樣（yàng）時長 ≥ 30 s，取算術平均值。
三、各程序（xù）風速要求與工程解讀
吹塵程序（Dust Blow）
1.1 標準區間
MIL-STD-810H Method 510.7：1.5 m/s（低）、8.9 m/s（典型（xíng）沙漠（mò）風）；
IEC 60068-2-68：1 ± 0.25 m/s（低）、6 ± 1 m/s（中）、9 ± 1 m/s（高）；
GB/T 2423.37：1 ~ 10 m/s，按產品標準選（xuǎn）取（qǔ）。
1.2 技術解讀（dú）
1.5 m/s：對應揚塵懸浮臨界速度，用於考核設（shè）備長期積塵後的散熱阻（zǔ）塞；
8.9 m/s：對應 5 級風（Fresh Breeze），可模擬沙丘（qiū）遷移（yí）環境，對密封條產生“滲透壓差（chà）”；
允許線性可調：在箱體內建立 0 ~ 12 m/s 連續曲線，驗證風扇轉速 PID 輸出與風（fēng）速的線性度 R² ≥ 0.98。
1.3 調試（shì）要點
采用變頻離心風機+矩陣導（dǎo）風板，確保 9 點均勻度 ≤ ±10 %；
粉塵濃度 10 ± 5 g/m³，與風速聯動控製：風速每升高 1 m/s，給料電機轉速提升 8 %，保持（chí）質量流量恒定。
吹砂程序（Sand Blow）
2.1 標準區間
MIL-STD-810H：18 ~ 29 m/s（40 ~ 65 mph），推薦（jiàn） 21 m/s；
IEC 60068-2-68：18 ± 2 m/s、23 ± 2 m/s、29 ± 2 m/s 三檔；
GB/T 2423.37：18 ~ 29 m/s，默認（rèn） 21 m/s。
2.2 動能等效原則
砂粒撞擊動能 E_k = ½·m·v²。粒徑 250 μm 石英砂密度 2.65 g/cm³，在 21 m/s 下單（dān）位顆粒動能（néng） 1.1 × 10⁻⁵ J，與（yǔ）天然沙漠 23 m/s 陣風等效，故標準以 21 m/s 為基準。
2.3 空間距離要（yào）求
砂注入口至試件前端 ≥ 3 m，用於顆粒（lì）充（chōng）分（fèn）加速；若試驗箱尺寸受限，可采用 L 型亞克力（lì）加速管（內徑 φ150 mm，長 2 m），管出口處皮托靜壓管實測速度達到 18 m/s 以上即可縮短至 1.5 m。
2.4 安全與磨（mó）損
風速 > 25 m/s 時（shí），箱體觀（guān）察窗須用 10 mm 耐磨亞克力+316L 防護網；
噴嘴（zuǐ）采（cǎi）用可旋轉 360° 鎢鋼嵌套，120 h 後磨損量 ≤ 0.1 mm，可快速更換。
降塵程序（Dust Settling）
3.1 標準區間
MIL-STD-810H：≤ 0.2 m/s；
IEC 60068-2-68：0.05 ~ 0.2 m/s；
GB/T 2423.37：≤ 0.2 m/s。
3.2 機理說明
該程（chéng）序模擬自然沉降，需避免二（èr）次揚塵；風速 > 0.2 m/s 會將已沉積塵再次（cì）卷起，導（dǎo）致（zhì）沉積量失控。
3.3 實施方法
關閉主循環風機，啟用頂部微孔板（bǎn）靜壓層流送風，風速儀置於試件上方（fāng） 100 mm，任（rèn）一點讀數 ≤ 0.2 m/s；
沉積量控製：24 h 內單位麵積落塵 6 ± 1 g/m²，用稱重法（精度 0.1 mg）驗證。
四、風速閉（bì）環控製（zhì）架構
傳感器層（céng）：熱線風速儀 4 通道，實時（shí）輸出 4 ~ 20 mA，響應時間 50 ms；
控製層：PLC 采（cǎi）用 PID+前饋算法，風速設（shè）定值與反饋值偏差 ≤ 0.1 m/s；
執行層：變頻風機 0 ~ 1500 rpm 連續可調，砂塵給料螺杆與風速聯動；
校準層：每 12 個月使用 0.1 級標準（zhǔn）皮托管進行 5 點線性校準，確保示值誤差 ≤ ±3 %。
五（wǔ）、常見問題與糾正措施
風速達（dá）標但濃度不足
原因：給料電機轉（zhuǎn）速未隨風速聯動（dòng）；糾正（zhèng）：在 PLC 中建立“風速-給料”線性表，R² ≥ 0.98。
吹砂程序（xù）側向風速差異 > 15 %
原因：箱壁直角反射形成渦（wō）流；糾正：加裝 45°導流（liú）楔+蜂窩整流器，均勻度可降至 8 %。
降塵程（chéng）序（xù）風速超 0.2 m/s
原因：靜（jìng）壓箱泄漏；糾正：更換 EPDM 密封條，漏風率 ≤ 1 %（壓差 200 Pa）。
沙塵試驗箱的風（fēng）速（sù）並非“越（yuè）高越（yuè）嚴”，而是需要與顆粒粒徑、濃度、撞擊能量及沉積量（liàng）形成閉環匹配。操作人（rén）員應依據產（chǎn）品規範先選定“試驗程序”，再按標準區間設定風速，並通過標準皮（pí）托管與粉塵濃度同步校（xiào）準，確保“動能（néng）等效+沉積量等效”雙指標可追溯。隻有（yǒu）這樣，沙塵試驗才能真正成（chéng）為戶外多塵（chén）環境可靠性的“等效加速器”，而非“數（shù）據漂移源”。
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