IP防护，和你想的有点不同
在工业生产领域，特别是户外使用的电子电器产品，都会有不同等级的防尘防水要求；在装备生产领域，尤其是面临恶劣环境的武器装备，对环境防护要求更为苛刻。但还有很多企业和人员搞不懂IP65、IP66……这些防护等级的涵义，也弄不清通过什么试验来验证，今天我们就一起来捋捋相关标准，说说IP防护等级那点事儿。
一、IP防护等级的由来和标准
IP (INGRESS PROTECTION) 防护等级依据电子电器防尘防水的特性进行分级，定义了电子产品和机械设备能提供对固态异物侵入和液体渗入不同程度的防护能力。IP防护等级最早来源于国际电工委员会IEC起草的IEC 60529标准，该标准在2004年被采用为美国国家标准。中国现行的仪器防水防尘等级标准为GB/T 4208-2017/IEC 60529:2013《外壳防护等级(IP代码)》，该标准对额定电压不超过72.5千伏的电气设备机壳所提供的安全防护性能进行分级，明确了对各类产品外壳防护等级进行合格评定性判定试验的要求，其目的是防止人体接近壳内的危险部件、防止固体异物进入壳内设备、防止由于水进入壳内对设备造成有害影响。
二、IP防护等级的内涵
IP代码一般包括四个部分，如下图所示。
图1 IP防护等级代码示意图
防护等级的第一位特征数字表示防止接近危险部件和防止固体异物进入的防护等级（两个内涵，一是通过防止人体的一部分或人手持物体接近危险部件对人提供防护，二是通过防止固体异物进入设备对设备提供防护），最高级别为6，涵义如下表。
表1 第一位特征数字代表的防护等级
防护等级的第二个数字表示防止由于进水而对设备造成有害影响的防护等级，最高等级为9（敲黑板，每个防护等级应单独考虑，高防护等级不是自动具有低防护），等级涵义如下表。
表2 第二位特征数字代表的防护等级
附加字母表示对人接近危险部件的防护等级，附加字母仅用于：接近危险部件的实际防护高于第一位特征数字代表的防护等级。其中：A表示防止手背接近，B表示防止手指接近，C表示防止工具接近，D表示防止金属线接近。
补充字母一般在有关产品标准中明确补充的内容，其中：H表示高压设备，M表示防水试验在设备的可动部件（如旋转电子的转子）运动时进行，S表示防水试验在设备的可动部件（如旋转电机的转子）静止时进行，W表示提供附加防护或处理以适用于规定的气候条件。
三、IP防护等级的试验
关于防水防尘试验的环境条件，应在GB/T 2421.1-2008规定的标准环境条件下进行，推荐的环境条件为：温度范围：15°C∽35°C，相对湿度：25%∽75%，大气压力：86kPa∽106kPa（860mbar∽1060mbar）。
1）第一位特征数字所表示的对接近危险部件防护的试验
当试具被推入或插入外壳的任何开口时（推力与附加字母相关，A对应50±5N，B对应10±1N，C对应3±0.3N，D对应1±0.1N），采用三种方式判断是否合格：① 试具不得触及危险的机械或带电部件，并留有足够间隙，② 如果足够的间隙是通过试具与危险部件之间的指示灯电路来检验，指示灯不亮，③ 高压设备应保证在最不利的电场分布下通过耐电压试验，具体的试验要求参见GB/T 4208，不再赘述。
2）第一位特征数字所表示的防止固体异物进入的试验
防止固体异物进入试验的方法和条件如下表所示，对于特征数字为1、2、3、4的试验，试具直径不通过任何开口认为试验合格；对于特征数字为5的防尘试验，试验后灰尘不影响设备的正常操作和安全即为合格；对于特征数字为6的防尘试验，试验后壳内无明显的灰尘沉积认为合格，具体的试验要求参见GB/T 4208，不再赘述。
表3 防止固体异物进入的试验方法
3）第二位特征数字所表示的防止水进入的试验
IPX1（第二位特征数字为1的滴水试验，下同）垂直滴水试验，试验设备：滴水试验装置及其试验方法；试样放置：按试样正常工作位置摆放在以1r/min的旋转样品台上，样品顶部至滴水口的距离不大于200mm；水流量：1.0+0.5mm/min；试验持续时间：10min。
IPX2倾斜15°滴水试验，试验设备：滴水试验装置及其试验方法；试样放置：使试样的一个面与垂线成15°角，样品顶部至滴水口的距离不大于200mm，每完成一个面的试验后，换另一个面，共四次；水流量：3.0+0.5mm/min；试验持续时间：4×2.5min，共10min。
IPX3淋雨试验，可分为摆管式和喷头式，两者选择其一即可，本文以喷头式淋雨试验为例，试验设备：手持式淋水溅水试验装置；试样放置：使试验顶部到手持喷头喷水口的平行距离在300mm至500mm之间；试验条件：试验时应安装带平衡重物的挡板，水流量为10L/min；试验持续时间：按被检样品外壳表面积计算，每平方米为1min(不包括安装面积)，最少5min。
IPX4溅水试验，可分为摆管式和喷头式，两者选择其一即可，本文以喷头式淋雨试验为例，试验设备：手持式淋水溅水试验装置；试样放置：设备上安装带平衡重物的挡板应拆去，使试验顶部到手持喷头喷水口的平行距离在300mm至500mm之间；试验条件：试验时应安装带平衡重物的挡板，水流量为10L/min；试验时间：即按被检样品外壳表面积计算，每平方米为1min(不包括安装面积)，最少5min。
IPX5喷水试验，试验设备：喷嘴的喷水口内径为6.3mm；试验条件：使试验样品至喷水口相距为2.5~3m，水流量为12.5L/min(750L/h)；试验时间：按被检样品外壳表面积计算，每平方米为1min(不包括安装面积)，最少3min。
IPX6强烈喷水试验，试验设备：喷嘴的喷水口内径为12.5mm；试验条件：使试验样品至喷水口相距为2.5～3m，水流量为100L/min(6000L/h)；试验时间：按被检样品外壳表面积计算，每平方米为1min（不包括安装面积），最少3min。
IPX7短时浸水试验，试验设备：浸水箱；试验条件：其尺寸应使试样放进浸水箱后，样品底部到水面的距离至少为1m，试样顶部到水面距离至少为0.15m；试验时间：30min。
IPX8持续潜水试验，试验设备、试验条件和试验时间：由供需（买卖）双方商定，其严酷程度应比IPX7高。
IPX9高压喷射试验，试验设备：喷嘴的喷水口内径为12.5mm；试验条件：喷水角度:0°，30°，60°，90°(4个位置），每个位置30秒；喷水距离：175±25mm；样品台转速：5±1r.p.m；流量：14～16L/min；水温要求：80±5℃；试验时间：小型外壳每个位置30秒，共120s，大型外壳1min/m2，最少3min。
四、相关军标的要求
在GB/T 4208标准的基础上，多项军用标准依据不同的使用需求，定义了部分防水、淋雨等试验要求，这些要求的内容包含于GB/T 4208的范围内，但试验要求和试验条件各有差异，在引用相关标准时应加以关注。
GJB 3947A-2009《军用电子测试设备通用规范》针对设备使用环境级别，把设备分为四个级别，针对1级设备（用于极为恶劣的工作环境条件，通常用于大气条件无控制的环境，在运输或使用中可能承受较严重的机械振动和冲击，如飞机、舰船甲板上或地面露天使用的设备）提出了两方面防水要求：① 水密性要求在0.9m浸没条件下浸水60分钟，然后测试性能特性；② 防溅水要求进行5分钟溅水试验后测试功能性能。
GJB4.13-83《舰船电子设备环境试验外壳防水试验》规定了舰船电子设备的外壳防水试验要求，按使用条件把电子设备分为五种防水等级：保护式、防滴式、防溅式、防水式、水密式，规定了五种设备的试验条件和要求，通过外壳是否进水来评定舰船电子设备外壳的防水能力。
GJB 150.8A-2009《军用装备实验室环境试验方法 第8部分：淋雨试验》通过淋雨试验，考核军用装备的环境适应性。程序I（降雨和吹雨）适用于户外没有防降雨和吹雨措施的装备，程序II（强化）适用于大型（指试件尺寸）装备、不能使用降雨和吹雨装置的装备，程序III（滴水）适用于通常能防雨，但可能暴露于由于冷凝或上表面泄露而产生滴水的装备。标准详细规定了三类淋雨试验程序的条件和要求，详情请参见标准，本文不再赘述。
五、最后的话
IP防护在军工装备、工业环境、消费电子等领域都得到了广泛的引用，防护试验也越来越多，不同标准的试验条件和要求也各不相同，各位朋友在进行防护试验时，一定要搞清楚客户要求的标准，也要搞清楚各标准的具体要求，千万不能出现经验注意错误。
