恒溫恒濕試驗箱通過精密設計的制冷、加熱與加濕系統協同工作,實現對溫度(-70℃至+180℃)和濕度(10%RH至98%RH)的精準控制,其核心在于多系統動態平衡與智能反饋調節,具體協同機制如下:
一、制冷系統:低溫環境的“降溫引擎”
制冷系統采用復疊式壓縮機制冷技術,由高溫級(R404A)和低溫級(R23)壓縮機串聯組成,通過冷凝器、蒸發器與節流裝置形成閉環循環。當試驗箱需降溫時,低溫級蒸發器吸收箱內熱量,使溫度下降;同時,高溫級壓縮機將低溫級排出的高溫氣體冷凝為液體,確保低溫級持續制冷。例如,在-40℃低溫測試中,制冷系統需在10分鐘內將箱內溫度從25℃降至目標值,此時壓縮機全負荷運行,蒸發器表面溫度可低至-50℃,快速抽離箱內熱量。
二、加熱系統:溫度穩定的“補償器”
加熱系統由鎳鉻合金電加熱管與固態繼電器(SSR)組成,通過PID算法實現精準控溫。當箱內溫度低于設定值時,SSR接通加熱管電源,電流通過電阻絲產生焦耳熱(Q=I²Rt),熱量通過強制對流風扇均勻擴散至箱內。例如,在+85℃高溫測試中,若溫度波動至+84℃,系統會立即啟動加熱管,以1℃/min的速率補償熱量損失,確保溫度穩定在±0.5℃范圍內。
三、加濕系統:濕度控制的“濕度源”
加濕系統采用電極式蒸汽加濕器,通過電解水產生蒸汽。當箱內濕度低于設定值時,加濕器通電,電極加熱儲水罐中的水至沸騰,蒸汽經管道噴入箱內,迅速提升濕度。例如,在85%RH高濕測試中,若濕度降至84%,加濕器會在30秒內啟動,以2g/min的速率注入蒸汽,同時通過濕度傳感器實時監測,避免過濕導致冷凝水積聚。
四、多系統協同:動態平衡的“智能大腦”
試驗箱的控制系統通過PLC與傳感器網絡(溫度、濕度、壓力)實現多系統聯動。例如,在溫度從+25℃降至-40℃的過程中,制冷系統優先啟動,加熱系統暫停;當溫度接近目標值時,加熱系統以微功率運行,防止過沖。濕度控制則需與溫度協同:在低溫高濕測試中,加濕系統需降低蒸汽輸出速率,避免蒸汽在蒸發器表面結冰;同時,制冷系統需調整壓縮比,確保箱內溫度均勻性。通過PID算法與模糊控制技術,系統可實時計算各系統輸出功率,實現溫度、濕度的動態平衡,確保試驗條件符合IEC60068等國際標準。