恒溫恒濕試驗箱作爲工業檢測與科研實驗領域的核心設備，憑借對溫度、濕度等環境參數的精准調控能力，可模擬各類複雜自然環境，爲電工電子、汽車工業、航空航天、材料科學等領域的现有產品耐候性測試提供穩定可靠的試驗條件。對于初次接觸該設備的使用者而言，其看似複雜的結構與運行機制常令人望而卻步。事實上，恒溫恒濕試驗箱的穩定運行，依賴于制冷、制熱、濕度、控制四大核心系統的協同工作。
一、制冷系統：實現低溫環境的核心保障
制冷系統是恒溫恒濕試驗箱實現低溫環境模擬的關鍵，其作用是通過能量轉移，將試驗箱內的熱量向外釋放，從而降低箱內溫度。目前市場上的恒溫恒濕試驗箱，制冷方式主要分爲機械制冷與輔助液氮制冷，其中機械制冷因成本可控、運行穩定等優勢，被廣泛應用于各類常規測試場景。機械制冷系統的工作流程遵循 “壓縮 - 冷凝 - 節流 - 蒸發” 的循環邏輯，核心依賴壓縮機、冷凝器、節流裝置、蒸發器四大部件的協同運作，具體過程如下：
壓縮過程：制冷劑（常用 R404A、R134a 等環保型制冷劑）在壓縮機內被壓縮，由低溫低壓的氣態變爲高溫高壓的氣態，此過程中壓縮機通過消耗電能，爲制冷劑的能量轉移提供動力；
冷凝過程：高溫高壓的氣態制冷劑進入冷凝器後，與冷凝器外的冷卻介質（空氣或冷卻水）進行熱交換，制冷劑釋放熱量，逐漸冷凝爲常溫高壓的液態；
節流過程：常溫高壓的液態制冷劑經過節流裝置（如毛細管、膨脹閥）時，因通道截面突然縮小，壓力急劇下降，變爲低溫低壓的氣液混合態，爲後續的蒸發吸熱做好准備；
蒸發過程：低溫低壓的氣液混合態制冷劑進入蒸發器後，吸收試驗箱內空氣的熱量，迅速蒸發爲低溫低壓的氣態，同時試驗箱內的溫度隨之降低。蒸發後的制冷劑重新進入壓縮機，開啓下一輪循環，通過持續的熱量轉移，實現試驗箱內低溫環境的穩定維持。
二、制熱系統：快速升溫與溫度補償的重要支撐
制熱系統的功能是爲試驗箱內提供熱量，實現高溫環境模擬，同時在設備運行過程中，當制冷系統導致箱內溫度低于設定值時，通過制熱進行溫度補償，確保溫度控制的精准度。相較于制冷系統，制熱系統的結構與工作原理更爲簡潔，核心依賴電熱絲加熱組件與溫度反饋機制的配合，具體運行邏輯如下：
恒溫恒濕試驗箱的制熱系統通常采用镍铬合金電熱絲作爲加熱元件，其具有耐高溫、發熱效率高、壽命長等優勢。當設備需要升溫時，控制系統根據設定溫度與箱內實際溫度的差值，向制熱系統發出啓動指令，電熱絲通電後迅速發熱，通過熱輻射與熱對流的方式，將熱量傳遞到試驗箱內的空氣中，使箱內溫度逐步升高。
爲避免溫度過高導致設備損壞或測試樣品受損，制熱系統配備了完善的溫度保護機制。一方面，設備控制面板會實時顯示箱內溫度，當溫度接近設定值時，控制系統會自動降低電熱絲的功率，減緩升溫速度；另一方面，箱內安裝的溫度傳感器會持續采集溫度數據，若出現電熱絲故障導致溫度異常升高的情況，傳感器會立即向控制系統發送信號，觸發過熱保護裝置，切斷制熱系統電源，保障設備與測試樣品的安全。此外，爲滿足不同測試場景對升溫速率的要求，制熱系統的電熱絲通常采用多組功率可調設計，使用者可根據試驗需求，通過控制系統調節加熱功率，實現從 5℃/min 到 15℃/min 不等的升溫速率調控。
三、濕度系統：精准調控濕度的雙重機制
濕度系統的作用是根據試驗需求，對試驗箱內的濕度進行加濕或除濕處理，實現高濕、低濕等不同濕度環境的模擬。該系統通過加濕裝置與除濕裝置的協同工作，結合溫度與濕度的關聯性，實現對濕度參數的精准控制，具體分爲加濕與除濕兩大核心環節：
（一）加濕環節
恒溫恒濕試驗箱的加濕方式以 “蒸汽加濕” 爲主，核心原理是向試驗箱內輸送低壓飽和蒸汽，通過蒸汽與箱內空氣的混合，提升空氣的含濕量。設備通常配備電加熱式加濕罐，當需要加濕時，控制系統啓動加濕罐內的加熱管，加熱罐內的水被加熱至沸騰，產生低壓飽和蒸汽，蒸汽通過管道輸送至試驗箱內的風道，與風道內的循環空氣充分混合後，均勻擴散至整個試驗空間，使箱內濕度逐步升高。爲避免蒸汽過量導致濕度驟升，加濕系統會通過濕度傳感器實時采集箱內濕度數據，當濕度達到設定值時，控制系統自動關閉加濕罐加熱管，停止蒸汽輸出；當濕度低于設定值時，再重新啓動加濕過程，以此實現濕度的穩定控制。
（二）除濕環節
除濕環節主要通過兩種方式實現，分別爲機械制冷除濕與幹燥除濕，適用于不同的測試場景：
機械制冷除濕：利用 “溫度降低，空氣含濕量下降” 的物理原理，當試驗箱內需要降低濕度時，控制系統啓動制冷系統的局部循環，使箱內空氣流經蒸發器，空氣溫度迅速降至露點溫度以下，空氣中的水汽凝結成液態水，通過排水管道排出箱外，空氣的含濕量隨之降低。除濕後的空氣再根據需要，通過制熱系統調節溫度至設定值，最終實現低濕度環境的穩定；
幹燥除濕：適用于對濕度控制精度要求極高（如相對濕度低于 20%）的場景。該方式通過內置的幹燥器（填充矽膠、分子篩等吸濕材料），將試驗箱內的空氣抽出，空氣流經幹燥器時，水汽被吸濕材料吸附，幹燥後的空氣重新送回試驗箱內。當幹燥器吸附飽和後，設備會自動啓動再生程序，通過加熱使吸濕材料釋放水汽，完成再生後繼續投入使用，以此實現低濕度環境的持續維持。
四、控制系統：設備運行的 “中樞神經”
控制系統作爲恒溫恒濕試驗箱的 “中樞神經”，負責統籌協調制冷、制熱、濕度三大系統的運行，是保障設備精准控溫控濕的核心。現代恒溫恒濕試驗箱的控制系統，通常以微處理器爲核心，結合觸摸屏操作界面、溫度傳感器、濕度傳感器等組件，實現對設備運行參數的設定、實時監控與自動調控，具體功能與運行邏輯如下：
參數設定與程序編輯：使用者通過觸摸屏操作界面，可直接設定試驗所需的溫度（通常範圍爲 - 70℃~150℃）、濕度（通常範圍爲 10% RH~98% RH）、試驗時長、升溫 / 降溫速率等參數，部分高端設備還支持編輯多段式循環試驗程序，滿足複雜的動態環境測試需求；
實時數據采集與反饋：箱內安裝的高精度铂電阻溫度傳感器與電容式濕度傳感器，會以每秒 1~2 次的頻率采集溫度、濕度數據，並將數據實時傳輸至微處理器。微處理器將采集到的實際參數與設定參數進行對比，判斷是否需要啓動制冷、制熱或濕度調節功能；
自動調控與故障報警：當實際參數與設定參數存在偏差時，微處理器會自動向對應系統發出指令（如溫度低于設定值時，啓動制熱系統；濕度高于設定值時，啓動除濕系統），通過精准的啓停控制與功率調節，使箱內環境參數穩定在設定範圍內。同時，控制系統還具備完善的故障診斷功能，當設備出現壓縮機過載、加熱器短路、傳感器故障等問題時，會立即在操作界面顯示故障代碼，並觸發聲光報警，提醒使用者及時處理，保障設備的安全穩定運行。
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