环境类仪器温湿度试验箱：容积选择要遵循这些规定

环境类仪器温湿度试验箱：容积选择要遵循这些规定

摘要：有关环境类仪器温湿度试验箱的选择，首先是容积的选择。当把被试产品，也就是元器件、组件、部件或者整机放在气候环境箱里做试验时，为了确保被试产品周围的气氛能够符合试验规范而定下的环境试验条件，气候箱的工作尺寸跟被试产品的外廓尺寸之间要遵守下面几点规定：其一，被试产品的体积，是长乘以宽乘以高，其数值不能超过试验箱有效工作空间的百分之（二十到三十五），这里推荐选用百分之二十。对于在试验期间会发热的产品，推荐选用不超过百分之十。b），被试产品的向风断面面积，跟此断面上试验箱工作室总的面积相比，比值小于或等于（35至50）％（建议选35％）。c），被试产品外部的轮廓表。

环境类仪器温湿度试验箱的选择

1、容积的选择

把被试产品，也就是元器件、组件、部件或者整机，放置到气候环境箱里进行试验的时候，为了确保被试产品周边的气氛能够符合试验规范所规定的环境试验条件，气候箱的工作尺寸与被试产品的外廓尺寸之间，应当遵循下面这几点规定：

b）被试产品的宽度乘以深度乘以高度得出的体积，不可以超过试验箱有效工作空间的百分之二十到三十五，注意当中推荐选择百分之二十。针对于在试验里会发热这样的产品，推荐选择不大于百分之十。

b）被试产品的迎风断面积，与该断面上试验箱工作室的总面积相比，这个比值不大于（35～50）％，其中推荐选用35％。

c），被试产品外廓表面呢跟试验箱壁的距离，起码得保持在100到150毫米之间，（这里推荐选用150毫米哟）。

上述的这三点规定，实际上是彼此相互依存，并且是统一的。拿1立方米正方体箱子当作例子，那个面积比为1比上处于0.35至0.5范围的数值，相当于体积之比是1比上处于0.207至0.354范围的数值，距离箱壁100至150mm，相当于体积之比为1比上处于0.343至0.512范围的数值。

综上所述，关于环境类仪器温湿度试验箱的选择，具有三点规定，其一，气候环境试验箱的工作腔容积，起码应当是被试产品外廓体积的3至5倍，其二，作出这种规定，存在以下几点理由。

试验件被放入箱体后，挤占了原本流畅的通道，致使通道变窄。通道变窄会使气流流速增加，进而加速气流与试验件间的热交换。如此情况与环境条件的再现不相符，毕竟在相关标准里，针对涉及温度的环境试验明确规定，试验箱内试验样件周围的空气流速不应超过1.7m/s，其目的是防止试验样件和周围气氛出现不符合实际的热传导。空载时，试验箱内平均风速处于0.6至0.8m/s之间，且不超过1m/s，当满足a）、b）两点所规定的那由具体要求所决定的特定空间及独特面积比时，流场的风速竟然有可能出现增大，幅度在（50至100）％这个范围，这时的平均风速竟能变为（在1至1.7）m/s之间，而这是满足相应标准规定所给定要求这样的一个状况。要是在那个试验进行期间不带有任何限制地去加大试验件所处的体积或者迎风断面积方面的值，那么在实际试验开始的时候气流风速将会增大到超出试验自身标准所明确规定的特定风速界限，如此一来其试验最终所得到结果的有效性就会受到人们的怀疑。

气候箱工作腔内，环境参数像温度、湿度、盐雾沉降率等的精度指标，皆是在空载状态下检测得出的结果，一旦放进被试验件，就会对实验箱工作腔内的环境参数均匀性产生影响，试验件所占空间越大，这种影响就越厉害；实测试验数据显示，流场中迎风面与背风面的温差能达到3至8℃，严重时能大到10℃以上，所以，必须尽力满足a〕、b〕两项要求，来保证被试产品周围环境参数的均匀性。

首先，依据热传导所用原理，箱壁附近气流温度，一般情况下与流场中心温度相差能有2至3℃ ，在高低温的上下限之时 ，这温度差值还能够达到5℃。其次，箱壁温度和箱壁附近流场温度又会相差2至3℃ ，此情况视箱壁的结构以及材料而定。再者，试验温度跟外界大气环境相差越大 ，上述所说的温差也就越大。所以，距离箱壁位于100至150mm距离范围之内的空间属于不可利用空间。

2、温度范围的选择

当下，国外温度试验箱所涵盖的范围大致是－73～＋177℃，又或者是－70～＋180℃。国内多数厂家通常的范围是－80～＋130℃，－60～＋130℃，－40～＋130℃，也存在高温能达150℃这种情况。这些给定的温度范围，一般情况下，能够满足国内绝大多数相关产品及民用产品在温度试验方面的需求，除了确实有特殊需求外像安装位置靠近发动机这类热源的产品另外的情况，是不可以盲目去提升温度上限的。这是由于上限温度越高，箱体内外所形成的温差也就越大，并且箱体内部流场的均匀性同样也是越差的。能被利用起来的工作室的体积，也就变得越小。另外一方面，上限的温度数值越高，对于箱壁夹层当中的保温材料诸如玻璃棉等的耐热性要求是越高的。对于箱体密封性的要求也是越高的，这就让箱体的制作成本有所增加。

3、湿度范围的选择

国外和国内的环境试验箱所给出的湿度指标大多是20至98％RH，或者是30至98％RH，要是湿热试验箱没有除湿系统，那么其湿度范围便是60至98％，这一种试验箱仅仅能够去做高湿试验，然而它的价格要低得多，需要注意的是在湿度指标之后应当注明相应的温度范围，或者给出露点温度。相对湿度是和与温度直接关联的，针对同样的含湿量而言，温度越高的话，相对湿度就会越小，比如说含湿量为5g/Kg（确切来说指1公斤干空气中容纳有5克水蒸汽），当温度处于29℃的时候，相对湿度为20％RH，当温度是6℃的时候，相对湿度为90％RH，当温度下降到4℃以下，相对湿度就会超过100％，在箱体内就会出现结露现象。

达成高温以及高湿，仅需朝着箱体里的空气喷洒水蒸汽又或者雾化的水珠，以此来实施加湿，低温低湿相对而言要更难操控，这是由于此刻的含湿量极低，有时比起大气中的含湿量还要低许多，得对箱体内流动着的空气给以除湿，从而让空气变得干结，目前国内外相当多数的温湿度箱均采用制冷除湿的原理，也就是在箱体的空气预调室内增设一组制冷光管，当湿空气流经冷管的时候，其相对湿度会到达100％RH，因其空气饱和于光管上凝露，让空气变得更为干燥。这种除湿方式，从理论上来说，能够达到零度以下的露点温度。然而，当冷点表面温度抵达 0℃的时候，光管表面结露所形成的水滴会结冰，进而影响光管表面的热交换情况，致使除湿能力降低下降趋势。又鉴于箱体绝对不可能处于完全密封状态，所以大气当中的湿空气会渗透进入到箱体内，进而导致露点温度又重新回升。另一方面来讲，处于光管之间进行流动的湿空气，仅仅是在和光管也就是冷点相与接触的那个瞬间才达到饱和状态而析出了水蒸汽。所以呢，这样的一种除湿方法非常难让箱体内的露点温度到达 0℃以下。实际所能够达到的露点温度是在 5到 7℃这个范围。露点温度5℃，其对应着含湿量为0.0055g/Kg ，而与其相对湿度20％RH所对应的温度为30℃。若要求在温度20℃时，相对湿度达到20％RH ，那么此时的露点温度是－3℃，采用致冷方式进行除湿是非常困难的，必须选用空气干燥系统才能够实现。

4、控制方式的选择

温度、湿度试验箱有恒定试验箱、交变试验箱两种情况。

平常所说的普通高低温试验箱，通常指的是恒定高低温试验箱，它的控制方式是，去设定一个目标温度，处在这样情况下的试验箱具备自动恒温至目标温度点的能力。恒定温湿度试验箱的控制方式与之相仿，也是设定一个目标温度以及湿度点，处于这种控制方式下的试验箱具有自动恒温至目标温度以及湿度点的能力。高、低温交变试验箱能设定一条或者多条高低温变化、循环的程序，它有据此完成试验过程的能力，且能在升温、降温速率可行的范围内，控制此间升温、降温的速率，可以按所设定的曲线斜率施行管制，同样情况，高低温交变湿热试验箱也具备预置温度，预置湿度方面曲线，以及依据预置条件展开管制的能力。当然，交变试验箱具备恒定试验箱的功能，然而交变试验箱制造所需成本偏高，这是由于交变试验箱需要配备曲线自动记录装置，还要有程序控制仪，并且要解决试验箱在工作室内温度较高时开启制冷机这类问题。所以，交变试验箱的价格通常比恒定试验箱的价格高出20%以上。故而，我们要实事求是地依据试验方法的需求作为出发点，去选用恒定试验箱或者交变试验箱。

5、变温速率的选择

普通的高低温试验箱不存在降温速度的指标，从环境温度降至标称的温度所需时间一般是90～。高低温交变试验箱以及高低温交变湿热试验箱均具备变温速度的要求，其变温速率通常要求在1℃/min，处于该速率范围内速度能够调节。而快速温度变化试验箱的变温速率相对较快，升温速度以及降温速度能够达到3℃/min～15℃/min，在某些温度段升温、降温速率甚至于可达到30℃/min以上。

各种规格的快速温度变化试验箱，其速度不同，温度范围一般相同，是－60～＋130℃，但是，用于考核降温速度的变温范围不一样，依据不同的试验要求来看，有的快速温度变化试验箱变温范围是－55～＋80℃，还有的变温范围是－40～＋80℃。

关于快速温度变化试验箱的变温速率有着两种不同的提法，一种是全程平均升降温速度，另一种是线形升降温速度，而线形升降温速度实际上是每5分钟平均速度。全程平均速度是这般的情况，具体来讲是在试验箱的变温范围之内，温度与温度之间存在差值，该差值与时间相比得到的数值。目前各个环境试验设备生产厂家所提供的变温速率的那些技术参数全部指的都是全程平均速率。线形升降温速度所指的是在任意的每5分钟时间段之中，能够确保维持的变温速率。当涉及到快速温度变化试验箱，确保线形升降温速度存在难度，关键的部分在于，温度下降阶段，某5分钟时间段，试验箱所能达成的降温速率。从某种层面来讲，线形升降温速度（每5分钟平均速度）更具科学性。所以试验设备具备全程平均升降温速度以及线形升降温速度（每5分钟平均速度）这两项参数。一般情形下，线形升降温速度（每5分钟平均速度）乃是全程平均升降温速度的二分之一。

按照标准的相关规定，在开展环境试验之际，温湿箱内部的风速应当小于1.7m/s，就试验本身来讲，风速越小越有益于试验，要是风速过大，就会加快试验件表面与箱体内流动气流之间的热交换，对试验的真实性产生不利影响。然而，为了确保试验箱工作室内的均匀性，试验箱内具备循环风是必不可少的。不过，对于快速温度变化试验箱以及温度、湿度、振动等多因素综合环境试验箱而言，为了能够实现变温速率，就得加快箱体内循环气流的流速，其中风速一般处于2～3m/s。因此，对于不同的使用目的，风速的限制是不一样的。

7、温度波动度

温度波动，是一个相对容易达成的参数，众多环境试验设备厂家所制造的多数试验箱，其实际的温度波动，皆能够控制在正负零点三摄氏度的范围之内。

8、温度均匀度

为了能更精准地模拟产品于自然界所遭遇的真实环境情形，在环境试验里必定要确保被试产品的周边处于相同的温度环境条件中，鉴于此，一定要对试验箱内的温度梯度以及温度的波动量予以限定。在国标.1－86**设备环境试验方法总则里明确规定，“试验样品附近测量系统的温度应当在试验温度的正、负2℃范围以内，其温度的变化幅度不超过1℃/m或者总的**值是2.2℃（试验样品处于不工作状态）”。

9、湿度的精度控制

多数在环境试验箱中进行湿度测量时采用干湿球法，环境试验设备的制造拟定标准有所要求，相对湿度的偏差应当处于±２３％RH 的范畴之中。为了能够满足湿度被控制保持精确程度的要求，湿度试验箱针对温度的控制有着较高的精确程度，温度出现波动的情况通常是小于±0.2℃。若不然的话，是很难去达到湿度被控制保持精确程度的要求的。

10、冷却方式选择

若是带有制冷系统的试验箱，那制冷系统得进行冷却，试验箱存在风冷、水冷这样两种形式。