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摘要：恒溫恒濕試驗箱是環(huán)境可靠性試驗中的核心設備之一，廣泛應用于電子、電器、汽車、航空航天、科研等領域，用于測試產(chǎn)品或材料在設定的恒定溫度、恒定濕度或交變溫濕度環(huán)境下的性能及可靠性。本文將深入解析其工作原理，并提供詳盡的操作使用指南與注意事項。
一、 工作原理
恒溫恒濕試驗箱的核心在于精確控制箱體內(nèi)的溫度和濕度，其系統(tǒng)主要由制冷系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、加濕系統(tǒng)、除濕系統(tǒng)和控制系統(tǒng)五大模塊構(gòu)成。
（恒溫恒濕試驗箱組成結(jié)構(gòu)）
1. 制冷系統(tǒng)
制冷系統(tǒng)是實現(xiàn)低溫功能的核心，通常采用成熟的機械式壓縮制冷循環(huán)。
核心組件：壓縮機、冷凝器、節(jié)流裝置（毛細管或膨脹閥）、蒸發(fā)器。
工作流程：
1）壓縮：低溫低壓的制冷劑氣體被壓縮機吸入并壓縮成高溫高壓的過熱氣體。
2）冷凝：高溫高壓的制冷劑氣體進入冷凝器，通過風冷或水冷方式向外界散熱，凝結(jié)成中溫高壓的液體。
3）節(jié)流：中溫高壓的液態(tài)制冷劑通過節(jié)流裝置（如膨脹閥），壓力驟降，迅速變?yōu)榈蜏氐蛪旱钠夯旌衔铩?/span>
4）蒸發(fā)：低溫低壓的制冷劑進入箱體內(nèi)的蒸發(fā)器，吸收箱內(nèi)空氣的熱量而蒸發(fā)，重新變?yōu)榈蜏氐蛪旱臍怏w，從而使箱內(nèi)溫度下降。
5）此后，氣體再次被壓縮機吸入，完成一個制冷循環(huán)。
技術(shù)特點：為了獲得更低的溫度和更精確的控制，設備通常采用復疊式制冷系統(tǒng)，即包含高溫級和低溫級兩套獨立的制冷循環(huán)，通過蒸發(fā)冷凝器進行熱交換，以實現(xiàn)-70℃甚至更低的極限低溫。
2. 加熱系統(tǒng)
加熱系統(tǒng)相對簡單，通常采用電阻絲加熱。當控制系統(tǒng)需要升溫時，會接通安裝在空氣循環(huán)風道中的電熱絲，通過鼓風機將熱空氣均勻地吹入工作室，實現(xiàn)對箱體的快速、精確加熱。
3. 加濕系統(tǒng)
加濕系統(tǒng)是實現(xiàn)高濕環(huán)境的關(guān)鍵。最常見的加濕方式是淺槽式蒸汽加濕。
工作流程：
1）位于箱體底部或側(cè)部的加熱器對水槽內(nèi)的純凈水進行加熱，產(chǎn)生純凈的水蒸氣。
2）水蒸氣在鼓風機的作用下，被均勻地送入工作室，提高箱內(nèi)空氣的絕對含濕量，從而實現(xiàn)濕度升高。
供水系統(tǒng)：配備自動補水功能，由水位傳感器和電磁閥控制，確保加濕過程持續(xù)穩(wěn)定。
4. 除濕系統(tǒng)
除濕系統(tǒng)主要依賴于制冷除濕原理。
工作流程：當需要降低濕度時，系統(tǒng)啟動制冷循環(huán)，使蒸發(fā)器的表面溫度降低到箱內(nèi)空氣的露點溫度以下。當潮濕空氣流經(jīng)低溫的蒸發(fā)器時，空氣中的水蒸氣會冷凝成水珠，附著在蒸發(fā)器表面并排出箱外，從而有效降低箱內(nèi)空氣的絕對濕度。
5. 控制系統(tǒng)
控制系統(tǒng)是整個設備的“大腦”，通常由PLC（可編程邏輯控制器）或高性能微處理器、溫度/濕度傳感器、執(zhí)行元件（如接觸器、固態(tài)繼電器）和人機界面（觸摸屏）組成。
傳感器：采用鉑電阻（PT100）或熱電偶測量溫度，高分子薄膜電容式傳感器測量濕度。
控制邏輯：控制系統(tǒng)實時采集箱內(nèi)的溫濕度數(shù)據(jù)，與用戶設定的目標值進行比較，通過PID（比例-積分-微分）算法精確計算輸出量，動態(tài)調(diào)節(jié)壓縮機、加熱器、加濕器等工作狀態(tài)，實現(xiàn)溫濕度的精確、穩(wěn)定控制。
（恒溫恒濕試驗箱系統(tǒng)循環(huán)路線圖）
二、 使用說明
正確的操作是保證試驗結(jié)果準確性和設備壽命的前提。
1. 開機前準備
設備安裝：將設備安置在通風良好、無直射陽光、遠離熱源的環(huán)境。確保四周有足夠的空間（通常建議>60cm）以利于散熱。
供電檢查：確認電源電壓與設備要求一致，并可靠接地。
供水準備：為加濕系統(tǒng)注入電阻率≥500Ω·m的純凈水或蒸餾水，嚴禁使用自來水，以防結(jié)垢堵塞管路或污染傳感器。
樣品放置：
將待測樣品平穩(wěn)放置在工作室內(nèi)的樣品架上，樣品總體積不應超過工作室有效容積的1/3（除非另有標準規(guī)定）。
樣品之間、樣品與箱壁之間應留有足夠空間，以確保空氣流通，避免溫濕度不均。
對于有發(fā)熱量的樣品，其功率需在設備允許范圍內(nèi)。
2. 操作流程
開機：合上總電源開關(guān)，按下控制面板上的“電源”或“開機”鍵。
參數(shù)設定：
1）在人機界面上，根據(jù)試驗標準或需求，設定所需的溫度值、濕度值。
2）如需要進行溫濕度循環(huán)測試，則需在程序控制器中編寫程序步，設定每個步驟的運行時間、目標溫濕度及斜率（升降溫速率）。
3）設定報警保護值（如超溫保護、漏電保護等），這是保障設備和樣品安全的重要措施。
啟動運行：參數(shù)設定無誤后，點擊“運行”或“啟動”按鈕，設備開始工作。此時可通過觸摸屏實時監(jiān)控箱內(nèi)實際溫濕度曲線。
試驗結(jié)束：
1）程序運行完畢后，設備會自動停止。
2）若需中途停止，請先停止程序運行，再進行后續(xù)操作。
3）重要：在取出樣品前，如果試驗溫度與室溫相差巨大，必須先進行回溫操作。即讓設備自然升溫或降溫至接近室溫，以避免樣品因驟冷驟熱而損壞，或箱門因內(nèi)外壓差過大而難以打開，同時防止開門時大量水汽凝結(jié)進入箱體。
3. 日常維護與保養(yǎng)
定期清潔：
箱體內(nèi)部：試驗結(jié)束后，用干布擦拭干凈，保持清潔。
冷凝器：每月用吸塵器或軟毛刷清除冷凝器散熱網(wǎng)上的灰塵，保證良好的散熱效果。
加濕水槽：每月清洗一次，防止水垢積聚。
水質(zhì)監(jiān)控：始終堅持使用純凈水，并定期更換水箱中的存水。
傳感器校準：建議每半年或一年一次，由專業(yè)人員對溫濕度傳感器進行校準，確保測量精度。
密封條檢查：定期檢查箱門密封條是否老化、破損，如有問題及時更換，以防漏氣影響精度。
長期停用：若設備長期不使用，應排干水箱和水路中的余水，并定期（如每月一次）通電運行半小時，以驅(qū)除電器元件潮氣，延長設備壽命。
三、 安全注意事項
1、禁止測試物品：嚴禁將易燃、易爆、易揮發(fā)性及腐蝕性物品放入箱內(nèi)測試。
2、安全操作：在設備運行過程中，除非必要，請勿隨意打開箱門，以免造成燙傷、凍傷或溫濕度波動。
3、緊急情況：遇到任何異常（如冒煙、異響、漏電），應立即切斷總電源，并聯(lián)系專業(yè)維修人員。
4、專業(yè)維護：非專業(yè)人員不得擅自拆卸、改裝或維修設備，尤其是制冷系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)。
結(jié)語
恒溫恒濕試驗箱是現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品可靠性驗證不可少的工具。深入理解其“制冷、加熱、加濕、除濕、控制”五位一體的工作原理，并嚴格遵守規(guī)范的操作流程與維護保養(yǎng)制度，不僅能確保試驗數(shù)據(jù)的準確可靠，更能最大限度地保障設備安全，延長其使用壽命，為產(chǎn)品質(zhì)量的提升提供堅實的技術(shù)支撐。
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