沙尘试验箱（Dust and Sand Test Chamber）通过可控风速将特定粒径的尘或砂喷射至试件表面，用以考核整机、外壳、密封圈及内部电子组件在沙漠、戈壁、矿区等多尘环境下的可靠性。风速作为唯一能把“颗粒动能”定量传递给试件的物理量，其大小、稳定性及空间均匀度直接决定试验严苛度与复现性。依据现行三大标准，对“吹尘（Dust Blow）”“吹砂（Sand Blow）”“降尘（Dust Settling）”三种程序的风速要求进行系统归纳，并给出工程调试方法及常见误区，供实验室编制作业指导书时引用。
二、标准溯源与术语界定
颗粒分类
‑ 尘（Dust）：粒径 ≤ 150 μm，以悬浮态为主，模拟长期扬尘；
砂（Sand）：粒径 150 μm ~ 850 μm，以跃移态为主，模拟高速撞击；
降尘（Settling Dust）：粒径 1 ~ 75 μm，模拟自然沉降沉积量。
风速定义
均指试件安装平面中心点 50 mm 前方处的稳态水平风速，采用经校准的叶轮风速仪（精度 ±0.1 m/s）或热膜风速仪测量；数据记录频率 ≥ 1 Hz，采样时长 ≥ 30 s，取算术平均值。
三、各程序风速要求与工程解读
吹尘程序（Dust Blow）
1.1 标准区间
MIL-STD-810H Method 510.7：1.5 m/s（低）、8.9 m/s（典型沙漠风）；
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，按产品标准选取。
1.2 技术解读
1.5 m/s：对应扬尘悬浮临界速度，用于考核设备长期积尘后的散热阻塞；
8.9 m/s：对应 5 级风（Fresh Breeze），可模拟沙丘迁移环境，对密封条产生“渗透压差”；
允许线性可调：在箱体内建立 0 ~ 12 m/s 连续曲线，验证风扇转速 PID 输出与风速的线性度 R² ≥ 0.98。
1.3 调试要点
采用变频离心风机+矩阵导风板，确保 9 点均匀度 ≤ ±10 %；
粉尘浓度 10 ± 5 g/m³，与风速联动控制：风速每升高 1 m/s，给料电机转速提升 8 %，保持质量流量恒定。
吹砂程序（Sand Blow）
2.1 标准区间
MIL-STD-810H：18 ~ 29 m/s（40 ~ 65 mph），推荐 21 m/s；
IEC 60068-2-68：18 ± 2 m/s、23 ± 2 m/s、29 ± 2 m/s 三档；
GB/T 2423.37：18 ~ 29 m/s，默认 21 m/s。
2.2 动能等效原则
砂粒撞击动能 E_k = ½·m·v²。粒径 250 μm 石英砂密度 2.65 g/cm³，在 21 m/s 下单位颗粒动能 1.1 × 10⁻⁵ J，与天然沙漠 23 m/s 阵风等效，故标准以 21 m/s 为基准。
2.3 空间距离要求
砂注入口至试件前端 ≥ 3 m，用于颗粒充分加速；若试验箱尺寸受限，可采用 L 型亚克力加速管（内径 φ150 mm，长 2 m），管出口处皮托静压管实测速度达到 18 m/s 以上即可缩短至 1.5 m。
2.4 安全与磨损
风速 > 25 m/s 时，箱体观察窗须用 10 mm 耐磨亚克力+316L 防护网；
喷嘴采用可旋转 360° 钨钢嵌套，120 h 后磨损量 ≤ 0.1 mm，可快速更换。
降尘程序（Dust Settling）
3.1 标准区间
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 机理说明
该程序模拟自然沉降，需避免二次扬尘；风速 > 0.2 m/s 会将已沉积尘再次卷起，导致沉积量失控。
3.3 实施方法
关闭主循环风机，启用顶部微孔板静压层流送风，风速仪置于试件上方 100 mm，任一点读数 ≤ 0.2 m/s；
沉积量控制：24 h 内单位面积落尘 6 ± 1 g/m²，用称重法（精度 0.1 mg）验证。
四、风速闭环控制架构
传感器层：热线风速仪 4 通道，实时输出 4 ~ 20 mA，响应时间 50 ms；
控制层：PLC 采用 PID+前馈算法，风速设定值与反馈值偏差 ≤ 0.1 m/s；
执行层：变频风机 0 ~ 1500 rpm 连续可调，砂尘给料螺杆与风速联动；
校准层：每 12 个月使用 0.1 级标准皮托管进行 5 点线性校准，确保示值误差 ≤ ±3 %。
五、常见问题与纠正措施
风速达标但浓度不足
原因：给料电机转速未随风速联动；纠正：在 PLC 中建立“风速-给料”线性表，R² ≥ 0.98。
吹砂程序侧向风速差异 > 15 %
原因：箱壁直角反射形成涡流；纠正：加装 45°导流楔+蜂窝整流器，均匀度可降至 8 %。
降尘程序风速超 0.2 m/s
原因：静压箱泄漏；纠正：更换 EPDM 密封条，漏风率 ≤ 1 %（压差 200 Pa）。
沙尘试验箱的风速并非“越高越严”，而是需要与颗粒粒径、浓度、撞击能量及沉积量形成闭环匹配。操作人员应依据产品规范先选定“试验程序”，再按标准区间设定风速，并通过标准皮托管与粉尘浓度同步校准，确保“动能等效+沉积量等效”双指标可追溯。只有这样，沙尘试验才能真正成为户外多尘环境可靠性的“等效加速器”，而非“数据漂移源”。
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