高低溫濕熱交變試驗(yàn)箱工作原理

高低溫濕熱交變試驗(yàn)箱是用于模擬高溫、低溫、濕度交替變化環(huán)境的設(shè)備，主要用于測試材料、零部件或整機(jī)在復(fù)雜氣候條件下的性能穩(wěn)定性。其工作原理涉及溫度控制、濕度控制及環(huán)境交變?nèi)齻€(gè)核心模塊，以下是詳細(xì)解析：

一、整體工作邏輯

通過溫控系統(tǒng)和濕控系統(tǒng)的協(xié)同作用，在密閉試驗(yàn)箱內(nèi)形成目標(biāo)溫濕度環(huán)境，并根據(jù)設(shè)定程序?qū)崿F(xiàn)交變，同時(shí)通過控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測與調(diào)節(jié)，確保環(huán)境參數(shù)符合試驗(yàn)要求。

二、核心系統(tǒng)工作原理

1. 溫度控制原理

升溫模塊

通過電加熱管（鎳鉻合金等材質(zhì)）通電發(fā)熱，熱量經(jīng)風(fēng)扇強(qiáng)制循環(huán)，均勻分布至箱內(nèi)空間。

控制系統(tǒng)根據(jù)溫度傳感器（如 PT100 熱電阻）反饋的實(shí)時(shí)溫度，與設(shè)定值對比后，通過固態(tài)繼電器或調(diào)壓器調(diào)節(jié)加熱功率，實(shí)現(xiàn)升溫與恒溫控制。

降溫模塊

采用壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)，原理類似空調(diào)：

壓縮機(jī)將低溫低壓制冷劑（如 R404A）壓縮成高溫高壓氣體；

冷凝器將氣體散熱冷凝為液態(tài)，釋放熱量至箱外；

膨脹閥使液態(tài)制冷劑降壓膨脹，變?yōu)榈蜏氐蛪阂后w / 氣體混合物；

蒸發(fā)器中制冷劑吸熱汽化，吸收箱內(nèi)熱量，實(shí)現(xiàn)降溫；

風(fēng)扇將蒸發(fā)器冷量吹入箱內(nèi)，通過 PID 控制調(diào)節(jié)壓縮機(jī)啟停或變頻運(yùn)行，精準(zhǔn)控制降溫速率與溫度。

溫度均勻性保障

箱內(nèi)設(shè)置風(fēng)道和循環(huán)風(fēng)扇，強(qiáng)制空氣對流，減少溫度梯度；加熱與制冷模塊分布在箱體兩側(cè)或背部，避免局部過熱 / 過冷。

2. 濕度控制原理

加濕模塊

蒸汽加濕（常用）：通過電加熱水箱中的水產(chǎn)生蒸汽，經(jīng)管道送入箱內(nèi)。控制系統(tǒng)根據(jù)濕度傳感器（如電容式或電阻式傳感器）反饋，調(diào)節(jié)蒸汽發(fā)生量，實(shí)現(xiàn)濕度控制。

噴霧加濕：將水霧化后噴入箱內(nèi)，適用于低濕度場景，但濕度均勻性略差。

除濕模塊

制冷除濕：當(dāng)箱內(nèi)濕度高于設(shè)定值時(shí)，降溫系統(tǒng)啟動(dòng)，使空氣溫度降至露點(diǎn)以下，水蒸氣凝結(jié)成水排出，再通過升溫恢復(fù)目標(biāo)溫度（避免溫度過低影響試驗(yàn)）。

分子篩除濕（可選）：利用分子篩物理吸附水分，適用于低濕度高精度場景，通過加熱分子篩再生重復(fù)使用。

3. 交變環(huán)境實(shí)現(xiàn)原理

程序設(shè)定與執(zhí)行

用戶通過控制面板或上位機(jī)軟件設(shè)定溫濕度變化曲線（如升溫速率、保溫時(shí)間、濕度波動(dòng)范圍等），形成 “交變程序”。

控制系統(tǒng)按程序順序觸發(fā)加熱、制冷、加濕、除濕模塊動(dòng)作，例如：

從 25℃/50% RH 升溫至 80℃/90% RH，保持 2 小時(shí)；

快速降溫至 - 20℃/30% RH，保持 1 小時(shí)；

重復(fù)循環(huán)指定次數(shù)。

動(dòng)態(tài)補(bǔ)償技術(shù)

溫濕度交變時(shí)，系統(tǒng)會根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)變化速率，提前調(diào)整設(shè)備輸出（如預(yù)加熱、預(yù)加濕），減少過沖或滯后，確保參數(shù)快速穩(wěn)定在目標(biāo)值。

三、關(guān)鍵組件與功能

四、應(yīng)用場景與典型標(biāo)準(zhǔn)

應(yīng)用領(lǐng)域：電子電器（如芯片、電路板）、汽車零部件（耐高低溫測試）、航空航天材料、塑膠制品（抗老化測試）等。

參考標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 2423.3（恒定濕熱試驗(yàn)）、GB/T 2423.4（交變濕熱試驗(yàn)）、IEC 60068-2-30（環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)）等。

五、關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)

溫度范圍：常見 - 40℃~150℃，設(shè)備可達(dá) - 70℃~200℃；

濕度范圍：20%~98% RH（低溫時(shí)濕度下限受露點(diǎn)限制）；

升降溫速率：1℃/min~10℃/min（可調(diào)，快速溫變試驗(yàn)箱可達(dá) 20℃/min 以上）；

均勻性：溫度 ±1℃，濕度 ±3% RH（空載條件下）。

總結(jié)

高低溫濕熱交變試驗(yàn)箱通過 “溫控 - 濕控 - 程序控制” 的協(xié)同工作，模擬自然環(huán)境中的氣候交變，為材料與產(chǎn)品的可靠性測試提供標(biāo)準(zhǔn)化環(huán)境。其核心在于精準(zhǔn)的溫濕度控制算法、高效的熱濕交換系統(tǒng)，以及動(dòng)態(tài)補(bǔ)償技術(shù)，確保試驗(yàn)結(jié)果的可重復(fù)性與準(zhǔn)確性。