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恒温恒湿箱选型指南

发布时间：2010-04-23

恒温恒湿箱选型指南
　　一、设备选择依据
　　存在于地球表面及大气层空间中的自然环境因素和诱发环境因素的种类，目前还无法统计出个确切的数目。其中对工程产品（设备）的使用及寿命影响较大的因素不下几十种。从事工程产品环境条件研究的工程师们将自然界存在以及人类活动所诱发的环境条件整理归纳为一系列的试验标准和规范，用以指导工程产品的环境及可靠性试验。如指导**产品进行环境试验的GJB150—中华人民共和国国家**标准《**设备环境试验方法》,指导电工电子产品进行环境试验的GB2423—中华人民共和国国家标准《电工电子产品环境试验方法指南》等。因此，我们选择环境及可靠性试验设备时主要的依据是工程产品的试验规范和试验标准。
　　其次，为了规范试验设备中环境试验条件的容差，保证环境参数的控制精度，国家技术监督机构及各工业部门还制订了一系列的环境试验设备及检测仪器仪表的检定规程。如中华人民共和国国家标准GB5170《电工电子产品环境试验设备基本参数检定方法》,又如国家技术监督局颁布实施的JJG190-89《电动振动试验台系统试行检定规程》等。这些检定规程也是选择环境及可靠性试验设备的重要依据,不符合这些检定规程要求的试验设备是不允许投入使用的。
　　二、设备选择基本原则
　　环境及可靠性试验设备的选择应遵循以下五条基本原则：
　　1．环境条件的再现性
　　在试验室内完整而**地再现自然界存在的环境条件是可望而不可及的事情。但是，在一定的容差范围之内，人们完全可以正确而近似地模拟工程产品在使用、贮存、运输等过程中所经受的外界环境条件，这段话用工程的语言概括，就是“试验设备所创造的围绕被试产品周边的环境条件（含平台环境）应该满足产品试验规范所规定的环境条件及其容差的要求”。如用于**产品试验的温度箱不仅要满足国军标GJB150.3-86、GJB150.4-86中根据不同类型产品所规定的高温、低温的试验量值、试验时间，同时也应满足试验规范中对温度场的均匀性和温度控制精度的要求。只有这样，才能保证在环境试验中环境条件的再现性。
　　2．环境条件的可重复性
　　一台环境试验设备可能用于同一类型产品的多次试验，而一台被试的工程产品也可能在不同的环境试验设备中进行试验，为了保证同一台产品在同一试验规范所规定的环境试验条件下所得试验结果的可比较性，必然要求环境试验设备所提供的环境条件具有可重复性。这也就是说，环境试验设备施用于被试验产品的应力水平（如热应力、振动应力、电应力等）对于同一试验规范的要**一致的。
　　环境试验设备所提供环境条件的可重复性是由国家计量检定部门依据国家技术监督机构所制定的检定规程检定合格后提供保证。为此，必须要求环境试验设备能满足检定规程中的各项技术指标及精度指标的要求，并且在使用时间上不超过检定周期所规定的时限。如使用非常普遍的电动振动台除满足激振力、频率范围、负载能力等技术指标外，还必须满足检定规程中规定的横向振动比、台面加速度均匀性、谐波失真度等到精度指标的要求，而且每次检定后的使用周期为二年，超过二年必须重新检定合格后才能投入使用。
　　3．环境条件参数的可测控性
　　任何一台环境试验设备所提供的环境条件必须是可观测的和可控制的，这不仅是为了使环境参数限制在一定的容差范围之内，保证试验条件的再现性和重复性要求，而且从产品试验的**出发也是必须的，以便防止因环境条件失控导致被试产品的损坏，带来不必要的损失。目前各种试验规范中大体要求参数测试的精度不应低于试验条件允许误差的三分之一。
　　4．环境试验条件的排它性
　　每一次进行的环境或可靠性试验，对环境因素的类别、量值及容差都有严格的规定，并排除非试验所需的环境因素渗透其中，以便在试验中或试验结束后判断和分析产品失效与故障模式时，提供确切的依据，故要求环境试验设备除提供所规定的环境条件外，不允许对被试产品附加其它的环境应力干扰。如电动振动台检定规程中所限定的台面漏磁，加速度信噪比、带内带外加速度总均方根值比。随机信号的检验、谐波失真度等精度指标都是为了保证环境试验条件的**性而制定的检定项目。
　　5．试验设备的**可靠性
　　环境试验，特别是可靠性试验，试验周期长，试验的对象有时是价值很高的**产品，试验过程中，试验人员经常要在现场周围进行操作或测试工作，因此要求环境试验设备必须具有运行**、操作方便、使用可靠、工作寿命长等特点，以确保试验本身的正常进行。试验设备的各种保护、告警措施及**联锁装置应该完善可靠，以保证试验人员、被试产品和试验设备本身的**可靠性。
　　三、温湿度箱的选择
　　1．温湿度箱容积的选择
　　将被试产品（元器件、组件、部件或整机）置入气候环境箱进行试验时，为了保证被试产品周围气氛能满足试验规范所规定的环境条件，气候箱工作空间尺寸与被试产品外廓尺寸之间应遵循以下几点规定：
　　a被试产品的体积（W×D×H）不得超过试验箱有效工作空间的（20-35）（推荐选用20）。对于在试验中发热的产品推荐选用不大于30。
　　b 被试产品的迎风断面积与该断面上试验箱工作腔总面积之比不大于（35-50）（推荐选用35）。
　　c 被试产品外廓表面距试验箱壁的距离至少应保持100-150mm，（推荐选用150mm）。
　　D 总的来说，试验箱的工作空间要比试验样品大3～5倍。
　　操作须知：
　　本试验箱**不能用于自燃物或含有自燃物的试验：
　　1、金属：“锂”、“钾”、“钠”、黄磷、硫化磷、红磷。
　　2、赛璐璐类：碳化钙（电石）、磷化石灰、镁粉、铝粉、亚硫酸氢钠。
工作原理：

　　　恒温恒湿箱由制冷系统，加热系统，控制系统，湿度系统，送风循环系统，和传感器系统等组成，上述系统分属电气和机械制冷两大方面。下面叙述几个主要系统的工作原理和工作过程。
　　1.制冷系统：制冷系统是综合试验箱的关键部分之一。一般来说，制冷方式都是机械制冷以及辅助液氮制冷，机械制冷采用蒸汽压缩式制冷，它们主要由压缩机，冷凝器，节流机构和蒸发器组成。如果我们试验的温度低温要达到-55℃，单级制冷难以满足要求，因此恒温恒湿箱的制冷方式一般采用复叠式制冷。恒温恒湿箱的制冷系统由两部分组成，分别称为高温部分和低温部分，每一部分是一个相对独立的制冷系统。高温部分中制冷剂的蒸发吸收来自低温部分的制冷剂的热量而汽化；低温部分制冷剂的蒸发则从被冷却的对象（试验箱内的空气）吸热以获取冷量。高温部分和低温部分之间是用一个蒸发冷凝器联系起来，它既是高温部分的冷凝器，也是低温部分的冷凝器。
　　2.加热系统：试验箱的加热系统相对制冷系统而言，是比较简单。它主要有大功率电阻丝组成，由于试验箱要求的升温速率较大，因此试验箱的加热系统功率都比较大，而且在试验箱的底板也设有加热器。
　　3.控制系统：控制系统是综合试验箱的核心，它决定了试验箱的升温速率，精度等重要指标。现在试验箱的控制器大都采用PID控制，也有少部分采用PID与模糊控制相组合的控制方式。由于控制系统基本上属于软件的范畴，而且此部分在使用过程中，一般不会出现问题。
　　4.湿度系统：温度系统分为加湿和除湿两个子系统。
　　加湿方式一般采用蒸汽加湿法，即将低压蒸汽直接注入试验空间加湿。这种加湿方法加湿能力，速度快，加湿控制灵敏，尤其在降温时容易实现强制加湿。
　　除湿方式有两种：机械制冷除湿和干燥除湿。机械制冷除湿的除湿原理是将空气冷却到露点温度以下，使大于饱和含湿量的水汽凝结析出，这样就降低了湿度。干燥器除湿是利用气泵将试验箱内的空气抽出，并将干燥的空气注入，同时将湿空气送入可循环利用的干燥进行干燥，干燥完后又送入试验箱内，如此反复循环进行除湿。现在大部分综合试验箱采用前一种除湿方式法，后一种的除湿方法，可以使露点温度达到0℃一下。适用于有特殊要求的场合，但费用较贵。
　　5.传感器系统：传感器主要是温度和湿度传感器。温度传感器应用较多的是铂电组和热电偶。湿度的测量方法有两种：干湿球温度计法和固态电子式传感器直接测量法。由于干湿球法测量精度不高，现在的恒温恒湿箱正逐步的以固态传感器代替干湿球来进行湿度的测量。
　　6.送风循环系统：空气循环系统一般有离心式风扇和驱动其运转的电机构成。它提供了试验箱内空气的循环。

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