可程式高低溫試驗(yàn)箱
一、 核心工作原理

其工作原理主要基于四個(gè)核心系統(tǒng)協(xié)同工作：

1. 加熱系統(tǒng)：

• 通常采用鎳鉻合金電加熱絲作為發(fā)熱元件，安裝在試驗(yàn)箱的空氣循環(huán)通道中。

• 通過(guò)控制器輸出信號(hào)，控制固態(tài)繼電器（SSR）的通斷，從而精確控制加熱絲的功率，實(shí)現(xiàn)對(duì)工作室的加熱。

2. 制冷系統(tǒng)： 這是技術(shù)核心，通常采用機(jī)械式壓縮制冷，根據(jù)溫度范圍的不同，主要有兩種形式：

• 單級(jí)壓縮制冷： 適用于降溫下限在-40℃以上的情況。通常使用一臺(tái)或一組壓縮機(jī)。

• 復(fù)疊式壓縮制冷： 適用于-40℃至-70℃甚至更低的低溫。它由兩個(gè)（或以上）獨(dú)立的制冷循環(huán)系統(tǒng)組成，分別稱(chēng)為高溫級(jí)和低溫級(jí)。通過(guò)一個(gè)“蒸發(fā)冷凝器"將兩級(jí)循環(huán)耦合起來(lái)，高溫級(jí)為低溫級(jí)提供冷源，從而使低溫級(jí)能達(dá)到更低的溫度。

3. 循環(huán)風(fēng)系統(tǒng)：

• 由離心風(fēng)機(jī)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

• 作用是將經(jīng)過(guò)加熱或冷卻的空氣強(qiáng)制在工作室內(nèi)部進(jìn)行循環(huán)，確保箱內(nèi)各點(diǎn)的溫度均勻性。這是保證測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確可靠的關(guān)鍵。

4. 控制系統(tǒng)：

• 大腦 部分。現(xiàn)代設(shè)備普遍采用觸摸屏+PLC（可編程邏輯控制器） 或?qū)Ｓ玫臏囟瓤刂破鳌?/p>

• 它接收用戶設(shè)定的程序指令，并實(shí)時(shí)采集箱內(nèi)的溫度傳感器（通常是鉑電阻PT100）反饋的信號(hào)，通過(guò)PID（比例-積分-微分）算法，精確控制加熱系統(tǒng)的輸出和制冷系統(tǒng)的運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度曲線的跟蹤。

二、 主要結(jié)構(gòu)與組成部分

1. 箱體結(jié)構(gòu)：

• 工作室： 測(cè)試樣品放置的空間，內(nèi)壁通常采用SUS304不銹鋼，耐腐蝕、耐高溫。

• 保溫層： 采用高強(qiáng)度聚氨酯泡沫或玻璃棉填充，確保良好的隔熱性能，減少能量損失。

• 大門(mén)： 帶大觀察窗（多層中空玻璃，帶加熱防霜），并配有高效的密封條。

• 測(cè)試孔： 用于引線，方便在測(cè)試過(guò)程中對(duì)樣品進(jìn)行通電或信號(hào)監(jiān)測(cè)。

2. 核心系統(tǒng)： 如上文所述的制冷、加熱、循環(huán)、控制四大系統(tǒng)。

3. 保護(hù)系統(tǒng)： 為確保安全，通常配備多重保護(hù)：

• 超溫保護(hù)器

• 壓縮機(jī)過(guò)載/過(guò)熱/高壓保護(hù)

• 風(fēng)機(jī)過(guò)流保護(hù)

• 漏電/短路保護(hù)

• 缺水保護(hù)（對(duì)水冷機(jī)型）

三、 主要功能與性能指標(biāo)

1. 溫度范圍： 設(shè)備能達(dá)到的低溫度和高溫度，如：-70℃ ~ +150℃。

2. 升溫/降溫速率：

• 線性升降溫： 指在整個(gè)溫度范圍內(nèi)，平均的升/降溫速度。例如：3℃/min。

• 非線性升降溫（全程平均）： 計(jì)算從低溫到高溫（或反之）的總時(shí)間得出的平均值。通常非線性速率更快。

3. 溫度均勻度： 在穩(wěn)定狀態(tài)下，工作空間內(nèi)任意兩點(diǎn)之間的溫度的差值。是衡量箱體性能的關(guān)鍵指標(biāo)，通常要求≤2℃。

4. 溫度波動(dòng)度： 控制點(diǎn)溫度在穩(wěn)定后，在一個(gè)周期內(nèi)的變化范圍。通常要求≤±0.5℃。

5. 程式功能：

• 多段編程： 可設(shè)定多達(dá)幾十甚至上百個(gè)溫度-時(shí)間步驟。

• 循環(huán)運(yùn)行： 可設(shè)定程序自動(dòng)重復(fù)運(yùn)行多次。

• 鏈接運(yùn)行： 可將多個(gè)已保存的程序按順序鏈接起來(lái)運(yùn)行。

• 預(yù)約啟動(dòng)/停止功能。

四、 主要應(yīng)用領(lǐng)域

可程式高低溫試驗(yàn)箱是可靠性測(cè)試的基石設(shè)備，廣泛應(yīng)用于：

• 汽車(chē)電子： 發(fā)動(dòng)機(jī)艙控制器、車(chē)載娛樂(lè)系統(tǒng)、傳感器等高低溫度下的性能測(cè)試。

• 消費(fèi)電子： 手機(jī)、電腦、家電等在高溫、低溫環(huán)境下的功能、壽命測(cè)試。

• 航空航天： 機(jī)載設(shè)備、衛(wèi)星元器件在太空或高空高低溫環(huán)境下的適應(yīng)性測(cè)試。

• 半導(dǎo)體與集成電路： 芯片、PCB板在高低溫循環(huán)下的焊接可靠性、材料熱膨脹系數(shù)測(cè)試。

• 新材料： 塑料、橡膠、金屬、復(fù)合材料在溫度變化下的物理化學(xué)性能研究。

• 科研、質(zhì)檢機(jī)構(gòu)： 作為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試設(shè)備，用于產(chǎn)品的定型、驗(yàn)收和質(zhì)量監(jiān)督。

五、 選型指南

在選擇設(shè)備時(shí)，需綜合考慮以下因素：

1. 測(cè)試需求：

• 溫度范圍： 根據(jù)產(chǎn)品實(shí)際可能遇到的環(huán)境或相關(guān)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)（如ISO, IEC, MIL等）確定。

• 箱體容積： 根據(jù)被測(cè)樣品的大小和數(shù)量決定，需留出足夠的空間以保證空氣流通。

• 升降溫速率： 是否需要快速溫變？快速溫變箱的成本遠(yuǎn)高于普通標(biāo)準(zhǔn)箱。

2. 性能指標(biāo)： 重點(diǎn)關(guān)注溫度均勻度和溫度波動(dòng)度，這直接關(guān)系到測(cè)試的重復(fù)性和準(zhǔn)確性。

3. 控制系統(tǒng)與功能：

• 控制器界面是否友好，編程是否方便？

• 是否支持遠(yuǎn)程控制（如RS-232/485, Ethernet）和數(shù)據(jù)記錄導(dǎo)出？

4. 制冷方式：

• 風(fēng)冷： 適用于中小型設(shè)備，環(huán)境溫度不高的場(chǎng)合。安裝簡(jiǎn)單。

• 水冷： 適用于大型設(shè)備、高功率或環(huán)境溫度較高的場(chǎng)合。制冷效率高，但需要配置冷卻水塔或冷水機(jī)。

5. 品牌與售后： 選擇有信譽(yù)的品牌和能提供完善技術(shù)支持和備件服務(wù)的供應(yīng)商。

六、 安全操作與日常維護(hù)

• 安全操作：

• 禁止測(cè)試易燃、易爆、易揮發(fā)性物品。

• 樣品放置不應(yīng)堵塞風(fēng)道，應(yīng)離箱壁一定距離。

• 高溫測(cè)試時(shí)，切勿直接用手觸摸箱體內(nèi)部和樣品，防止?fàn)C傷。

• 定期檢查電源線和接地是否良好。

• 日常維護(hù)：

• 定期清潔： 保持箱體內(nèi)部和冷凝器（散熱器）的清潔。

• 定期檢查： 檢查壓縮機(jī)運(yùn)行聲音是否正常，循環(huán)風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)是否平穩(wěn)。

• 制冷系統(tǒng)： 長(zhǎng)期不使用時(shí)應(yīng)定期開(kāi)機(jī)運(yùn)行，防止壓縮機(jī)內(nèi)部潤(rùn)滑油沉淀。

• 密封條： 檢查門(mén)密封條是否有老化、破損，確保密封性。

總結(jié)來(lái)說(shuō)，可程式高低溫試驗(yàn)箱是現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品可靠性工程中的關(guān)鍵設(shè)備。 它通過(guò)精確模擬嚴(yán)苛的溫度環(huán)境，在短時(shí)間內(nèi)暴露產(chǎn)品的潛在缺陷，為改進(jìn)設(shè)計(jì)、提升品質(zhì)提供了科學(xué)依據(jù)，是保障產(chǎn)品質(zhì)量和贏得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要工具。