恒溫恒濕試驗(yàn)箱選型指南

　　實(shí)現(xiàn)高溫、高濕只需要往箱體空氣中噴水蒸汽或霧化的水珠，進(jìn)行加濕。低溫低濕則相對(duì)難于控制，因?yàn)榇藭r(shí)的含濕量很低，有時(shí)比大氣中的含濕量低很多，需要對(duì)箱體內(nèi)流動(dòng)空氣除濕，使空氣變得更干燥。目前國(guó)內(nèi)外絕大多數(shù)的溫濕度箱都是采用制冷除濕的原理，是在箱體的空氣預(yù)調(diào)室內(nèi)加一組制冷光管。當(dāng)濕空氣經(jīng)過(guò)冷管時(shí)，其相對(duì)濕度會(huì)達(dá)到100% RH，因空氣飽和在光管上結(jié)露，使空氣變得更干燥。這種除濕方式理論上可達(dá)到零度以下的露點(diǎn)溫度，但是當(dāng)冷點(diǎn)表面溫度到達(dá)0℃以下。實(shí)際所達(dá)到的zui低露點(diǎn)溫度為5~7℃。露點(diǎn)溫度5℃相當(dāng)于含濕量為0.0055g/kg ，對(duì)應(yīng)相對(duì)濕度20%RH 的溫度為30℃。如果要求溫度20℃時(shí)相對(duì)濕度達(dá)到20% RH ，此時(shí)的露點(diǎn)溫度為-3℃，采用致冷方式除濕是很困難的，必須選用空氣干燥系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)。
4． 風(fēng)速
　　有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，進(jìn)行環(huán)境試驗(yàn)時(shí)溫濕箱內(nèi)的風(fēng)速應(yīng)小于1.7m/s，風(fēng)速過(guò)大會(huì)加速試驗(yàn)件表面與箱體內(nèi)流動(dòng)氣流的熱交換，于試驗(yàn)不利，但是在溫度、濕度、振動(dòng)等多因素綜合環(huán)境試驗(yàn)中，為追求高的變溫速率，必須加快箱體內(nèi)循環(huán)氣流的流速，風(fēng)速通常在2.5~3.0m/s。因此，對(duì)于不同的使用目的，風(fēng)速的限制是不一樣的。
5． 溫度場(chǎng)
　　為了更正確地模擬產(chǎn)品在自然界所遭受的實(shí)際環(huán)境狀況，在環(huán)境試驗(yàn)中必須保證被試產(chǎn)品的周邊能處在同一溫度環(huán)境條件下，為此，必須對(duì)試驗(yàn)箱內(nèi)的溫度梯度和溫度的波動(dòng)度加以限制。在國(guó)軍標(biāo)GJB150.1-86軍用設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)方法總則中明確規(guī)定“試驗(yàn)樣品附近測(cè)量系統(tǒng)的溫度應(yīng)在試驗(yàn)溫度的±2℃以?xún)?nèi),其溫度梯度不超過(guò)1℃/m或總的zui大值為2.2℃（試驗(yàn)樣品不工作）"。如上面所述，對(duì)溫度場(chǎng)的要求包括三個(gè)方面：
　　a） 溫度量值的準(zhǔn)確性。
試驗(yàn)規(guī)范給定的是試驗(yàn)溫度名義值（標(biāo)稱(chēng)溫度值），試驗(yàn)設(shè)備測(cè)出的是溫度場(chǎng)中心蹼（或出風(fēng)口、回風(fēng)口） 試驗(yàn)溫度實(shí)際值（工作空間指示點(diǎn)溫度），這兩者之間存在一個(gè)誤差。
　　b 溫度波動(dòng)度。
　　溫度實(shí)際值的數(shù)據(jù)不是一個(gè)常值，是一個(gè)隨時(shí)間的延續(xù)上下波動(dòng)的量，用時(shí)間統(tǒng)計(jì)平均可以得到一個(gè)數(shù)學(xué)期望值（均值），和一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差。

　　按試驗(yàn)規(guī)范的要求，上述兩項(xiàng)，即包含數(shù)學(xué)期望值與名義值的誤差即系統(tǒng)誤差）加上標(biāo)準(zhǔn)差（即隨機(jī)誤差）的總和（溫度控制精度）不大于所規(guī)定的誤差范圍，GJB150.1-86中規(guī)定為±2℃。
　　按國(guó)標(biāo)GB/T5170.1-1995規(guī)定試驗(yàn)箱的溫度偏差是指試驗(yàn)箱在穩(wěn)定狀態(tài)下，工作空間各測(cè)試點(diǎn)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)實(shí)測(cè)zui高溫度和zui低溫度與標(biāo)稱(chēng)溫度的上下偏差。高溫溫度偏差不大于±2℃，低溫溫度偏差不大于±3℃。
　　c 溫度場(chǎng)梯度。
　　這個(gè)指標(biāo)是控制箱體內(nèi)溫度場(chǎng)的均勻性。也就是在空間的延拓上保證被試產(chǎn)品周邊的溫度具有一致性。國(guó)軍標(biāo)GJB150中規(guī)定溫度梯度為1℃/m的要求通常用于3m3以上的試驗(yàn)箱，而zui大值為2.2℃則多用3m3以下的試驗(yàn)箱。
　　從理論上講，溫度梯度對(duì)所有的產(chǎn)呂試驗(yàn)都適用，但是在風(fēng)速大于1.7m/s的試驗(yàn)箱內(nèi)，由于流場(chǎng)內(nèi)氣流旋窩作用增強(qiáng)，流場(chǎng)的均勻性變壞，很難達(dá)到國(guó)軍標(biāo)GJB150要求。另一方面，在追求高變溫速率（如大于10℃/m）的試驗(yàn)箱內(nèi)，必需加大氣流的風(fēng)速（大于2m/s），此時(shí)被試產(chǎn)品迎風(fēng)面和背風(fēng)面的溫差隨著風(fēng)速的增大而增加，因此，在有關(guān)試驗(yàn)規(guī)范及檢定規(guī)程中對(duì)追求高變溫速率的溫濕度箱沒(méi)有提出嚴(yán)格的溫度場(chǎng)均勻性的要求。當(dāng)然對(duì)于環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備制造商而言，都在努力實(shí)現(xiàn)高的變溫速率和好的溫度場(chǎng)均勻性兼而有之的產(chǎn)品，以滿(mǎn)足用戶(hù)的要求。如美國(guó)環(huán)測(cè)公司（Envirotronics）生產(chǎn)的溫濕度箱，變溫速率15℃/m時(shí)，溫度場(chǎng)的均勻性在±2.2℃之內(nèi)。
6． 濕度的精度控制。
　　環(huán)境試驗(yàn)箱中測(cè)量濕度多數(shù)是采用價(jià)格低廉的干濕球法，在高濕（80~100%RH）情況下，干濕球溫差1℃，對(duì)應(yīng)于相對(duì)濕度相差5%左右。根據(jù)測(cè)試裝置的精度不應(yīng)低于試驗(yàn)條件允差三分之一原則（見(jiàn)國(guó)軍標(biāo)GJB150.1-86），溫差1℃要求干球和濕球本身溫度測(cè)量的允差為±0.7℃，則溫度的測(cè)量精度液壓達(dá)到0.2℃。依此類(lèi)推，相對(duì)濕度誤差為±3%RH。要求溫度測(cè)量精度應(yīng)達(dá)到±0.1℃。故采用干濕球法測(cè)量相對(duì)濕度的誤差通常為±（3~5）% RH，溫度測(cè)量精度如此，濕度的控制精度也就可想而知了。
　　為克服干濕球法測(cè)量精度不高，且受人為操作影響過(guò)大的缺點(diǎn)，近十幾年固體式濕度敏感頭（如電容式濕度傳感器）在解決了低溫（-55~70℃）下使用的問(wèn)題后，已開(kāi)始應(yīng)用到環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備中，其測(cè)量精度可達(dá)到±1~3%RH。美國(guó)不測(cè)公司生產(chǎn)的溫濕度箱均已配置固體式濕度傳感器。
　　濕度的控制精度除了受測(cè)濕手段制約外，還與加濕方式有關(guān)，在環(huán)境試驗(yàn)箱中加濕的方法很多，通用的有以下三種：
　　1） 水盤(pán)式加濕。分為自然蒸發(fā)和電加熱蒸發(fā)，此種加濕方法加濕的速率慢。控制精度較低，多適合于恒溫恒濕箱。
　　2） 噴蒸汽加濕。加濕的速率快，但加濕的波動(dòng)度大，容易實(shí)現(xiàn)快速控制，控制精度較好，但由于噴入100℃蒸汽，對(duì)箱內(nèi)的溫度狀態(tài)會(huì)產(chǎn)生少量的干擾。
　　3） 噴霧化的水。霧化水的微粒直徑大體在10~50μ此種方法具有噴蒸汽加濕的優(yōu)點(diǎn)，又不需要外置蒸汽鍋爐，并且可以調(diào)整噴水微粒的溫度和箱體內(nèi)試驗(yàn)溫度相同，是一種比較好的加濕方式。
7． 露點(diǎn)溫度選擇
　　露點(diǎn)溫度是指在給定的含濕量不變的條件下，使?jié)窨諝饫鋮s到飽和狀態(tài)（相對(duì)溫度為100% RH）時(shí)的那個(gè)溫度。因此，給出了空氣狀態(tài)的露點(diǎn)溫度，也就給出了空氣的含濕量，從空氣的焓——濕圖就可以查到對(duì)應(yīng)此含濕量時(shí)不同溫度下的相對(duì)溫度值。露點(diǎn)溫度越低，說(shuō)明箱體內(nèi)空氣的含濕量越小，對(duì)應(yīng)同一溫度下的相對(duì)濕度也越小。一個(gè)溫濕度環(huán)境試驗(yàn)箱所能達(dá)到的zui低露點(diǎn)溫度與所采用除濕方式有關(guān)，通常采用的制冷除濕的辦法，zui低露點(diǎn)溫度約為5~7℃，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定除濕，露點(diǎn)溫度也可到達(dá)2~5℃，若一定要求露點(diǎn)溫度到達(dá)0℃以下，則需要采用固體吸濕劑或液體吸濕劑等附加裝置，或其它干燥除濕裝置。如美國(guó)環(huán)測(cè)公司生產(chǎn)的溫濕度箱可選配露點(diǎn)溫度為-40℃的干空氣吹掃系統(tǒng)和空氣干燥系統(tǒng)。
四、 溫濕度試驗(yàn)設(shè)備狀況分析
　　1） 溫濕度環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備的生產(chǎn)是一個(gè)持續(xù)了幾十年的機(jī)械制造行業(yè)，其基本技術(shù)（如制冷，加熱）已經(jīng)成熟。但是隨著工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，很多新的應(yīng)用技術(shù)不斷被引入到環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備中，如計(jì)算機(jī)技術(shù)、模糊控制理論、多箱同步運(yùn)行等，因此，很難給制造廠家下一個(gè)孰優(yōu)孰劣的武斷性結(jié)論。各個(gè)生產(chǎn)廠家積幾十年的制造經(jīng)驗(yàn)所生產(chǎn)垢設(shè)備都是可以使用的，其工作原理、所應(yīng)用的技術(shù)，甚至結(jié)構(gòu)、材料等都有很多相似之處。只要生產(chǎn)廠家管理精細(xì)，以質(zhì)量認(rèn)真負(fù)責(zé)（如通過(guò)ISO9000論證），其產(chǎn)品都有存在的條件和使用的價(jià)值。
　　2） 國(guó)內(nèi)國(guó)外的環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備雖然工作原理、應(yīng)用技術(shù)等基本相同，但在下述三個(gè)方面仍存在差距，造成國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備使用中故障率高，性能指標(biāo)的持續(xù)保證期比國(guó)外短。
　　　a 元器件、部件的質(zhì)量相對(duì)較差，尤其是制冷壓縮機(jī)組、膨脹
閥、主通路電磁閥及控制系統(tǒng)的電子元器件。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備的故障中，多數(shù)是由元器件、部件的質(zhì)量及使用壽命而引發(fā)的。
　　　b 生產(chǎn)工藝相對(duì)落后。生產(chǎn)工藝及設(shè)備，包括施工人員的技術(shù)水平，對(duì)產(chǎn)品的使用壽命影響較大。如制冷系統(tǒng)中管道布置涉及運(yùn)轉(zhuǎn)中管道的諧振，制冷劑流程中的沿程損失，維修物方便性，壓縮機(jī)油的全程回收流暢等。再如管路的焊接工藝及質(zhì)量，管路清洗及檢漏技術(shù)等。生產(chǎn)的設(shè)備（如數(shù)控變板、數(shù)控彎管、充氮保護(hù)焊機(jī)等）可以用錢(qián)很快買(mǎi)到，但生產(chǎn)工藝卻是一個(gè)*的經(jīng)驗(yàn)積累過(guò)程，不可一鞠而蹴。
　　　c 生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量控制。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量控制遠(yuǎn)不如國(guó)外公司那么嚴(yán)格，因此設(shè)備的隱患較多。這些隱患在使用中會(huì)逐漸暴露而形成故障。生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量控制與生產(chǎn)廠家的管理水平、生產(chǎn)習(xí)慣有關(guān)，通過(guò)ISO9000的論證是生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量控制走上規(guī)范化的一個(gè)標(biāo)志。
　　　3）國(guó)外生產(chǎn)溫濕度環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備的廠家有美國(guó)的Envirotronics（環(huán)測(cè)）、Thermotron（熱測(cè)）、德國(guó)的Weiss、Votsch（富奇）公司、意大利的ACS公司、日本的TaBal公司等。上述各家公司在生產(chǎn)氣候環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備方面都積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。提供的設(shè)備都是供使用的，在質(zhì)量上都可信賴(lài)。至于究竟應(yīng)該選用哪一家，哪一種型號(hào)產(chǎn)品更符合要求，除了本文前面所述的一些原則和具體的技術(shù)指標(biāo)要求外，還有一些值得重視和考慮的因素。
　　　a 性能/價(jià)格比。
　　　環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備的進(jìn)口無(wú)一例外都是通過(guò)代理商在國(guó)內(nèi)進(jìn)行銷(xiāo)售，價(jià)格的因素不僅取決于生產(chǎn)廠家的成本和利潤(rùn)，還包含著很多中間環(huán)節(jié)的費(fèi)用及銷(xiāo)售提成。在相同的制造成本下，降低中間費(fèi)用是降低訂貨價(jià)格的重要因素。同一國(guó)家相同技術(shù)指標(biāo)的產(chǎn)品，制造成本大體相當(dāng)，不同國(guó)家（指西方發(fā)達(dá)國(guó)家）生產(chǎn)的產(chǎn)品即使有差別也不會(huì)太大。
　　　b 滿(mǎn)足用戶(hù)需要的程度和能力。
　　　用戶(hù)訂購(gòu)一臺(tái)溫濕度環(huán)境試驗(yàn)箱，其要求依產(chǎn)品試驗(yàn)的需要而不同，如有的三綜合試驗(yàn)箱常常用于產(chǎn)品部件或組件的環(huán)境應(yīng)力篩選試驗(yàn)，此時(shí)設(shè)備的強(qiáng)制除濕能力以及附加空氣干燥系統(tǒng)的可能性是用戶(hù)應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)心的項(xiàng)目，如果有的用戶(hù)想利用三綜合試驗(yàn)箱作環(huán)境試驗(yàn)（如濕熱試驗(yàn)），則風(fēng)速的可調(diào)整性就是必須考慮的因素。
　　　c 售后服務(wù)及設(shè)備故障的處理能力。
任何一臺(tái)設(shè)備在使用中不可能不出故障，一旦出現(xiàn)問(wèn)題使用者能否享受到及時(shí)的維修服務(wù)，或者能根據(jù)設(shè)備自身具有的故障診斷能力很快確定出故障處理方法，使設(shè)備盡快恢復(fù)性能，重新投入使用。在這方面，國(guó)內(nèi)外的生產(chǎn)廠家都已經(jīng)或正在作出積極的努力，如建立快速反應(yīng)的維修隊(duì)伍，如在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中增加故障診斷及故障預(yù)警系統(tǒng)軟件，用戶(hù)可根據(jù)計(jì)算機(jī)提供的信息，盡快處理故障。