綜合試驗(yàn)箱（恒溫恒濕試驗(yàn)箱/高低溫沖擊試驗(yàn)箱）的基本工作原理
1. 引言
綜合試驗(yàn)箱是指能同時施加溫度、濕度應(yīng)力的試驗(yàn)箱,它與振動臺相結(jié)合可以組成綜合試驗(yàn)系統(tǒng).隨著我國工業(yè)產(chǎn)品研制的需要,近幾年來,我國從國外引進(jìn)了大批綜合試驗(yàn)系統(tǒng),為我國工業(yè)產(chǎn)品的研制和定型發(fā)揮了重要作用.但由于綜合試驗(yàn)箱本身的復(fù)雜性,使得綜合試驗(yàn)箱在運(yùn)行中出現(xiàn)了許多問題,而且出現(xiàn)了問題不能及時解決,大大延長了試驗(yàn)周期,影響了產(chǎn)品的研制工作.而產(chǎn)生這些現(xiàn)象的原因是對綜合試驗(yàn)箱的工作原理不了解.為此,本文將對綜合試驗(yàn)箱的基本工作原理作一簡要闡述,并介紹如何對綜合試驗(yàn)箱（試驗(yàn)設(shè)備）的故障進(jìn)行分析和判斷.
2. 綜合試驗(yàn)箱的原理
綜合試驗(yàn)箱由制冷系統(tǒng),加熱系統(tǒng),控制系統(tǒng),濕度系統(tǒng),空氣循環(huán)系統(tǒng),和傳感器系統(tǒng)等組成,上述系統(tǒng)分屬電氣和機(jī)械制冷兩大方面.下面初步敘述幾個主要系統(tǒng)的工作原理和工作過程：
2.1 制冷系統(tǒng)
制冷系統(tǒng)是綜合試驗(yàn)箱的關(guān)鍵部分之一.一般來說,（試驗(yàn)設(shè)備）綜合試驗(yàn)箱的制冷方式都是機(jī)械制冷以及輔助液氮制冷,機(jī)械制冷采用蒸氣壓縮式制冷,該制冷方式是人工制冷中應(yīng)用廣泛而又經(jīng)濟(jì)的制冷方式之一.蒸氣壓縮式制冷型式有：單級制冷、多級制冷和復(fù)疊式制冷,它們主要由壓縮機(jī),冷凝器,節(jié)流機(jī)構(gòu)和蒸發(fā)器組成.由于我們試驗(yàn)的溫度低溫要達(dá)到-55℃,單級制冷難以滿足要求,因此綜合試驗(yàn)箱的制冷方式一般采用復(fù)疊式制冷.下面以意大利ACS公司生產(chǎn)的綜合試驗(yàn)箱的制冷系統(tǒng)為例作一簡要介紹.它由兩部分組成,分別稱為高溫部分和低溫部分,每一部分都是一個相對獨(dú)立的制冷系統(tǒng).高溫部分中制冷劑（HP80）的蒸發(fā)吸收來自低溫部分的制冷劑（R23）的熱量而汽化;低溫部分制冷劑的蒸發(fā)則從被冷卻的對象（試驗(yàn)箱內(nèi)的空氣）吸熱以獲取冷量.高溫部分和低溫部分之間是用一個蒸發(fā)冷凝器起來的,它既是高溫部分的蒸發(fā)器,也是低溫部分的冷凝器.ACS試驗(yàn)箱的高溫部分制冷劑采用中溫制冷劑HP80,低溫部分制冷劑采用低溫制冷劑R23,箱內(nèi)溫度能達(dá)到-70℃.
2.2 加熱系統(tǒng)
綜合試驗(yàn)箱的加熱系統(tǒng)相對制冷系統(tǒng)而言,是比較簡單的.它主要由大功率電阻絲組成.由于綜合試驗(yàn)箱要求的升溫速率較大,因此綜合試驗(yàn)箱的加熱系統(tǒng)功率都比較大,而且在試驗(yàn)箱的底板也設(shè)有加熱器.
2.3 控制系統(tǒng)
控制部分是綜合試驗(yàn)箱的核心,它決定了試驗(yàn)箱的升降溫速率,精度等重要指標(biāo).現(xiàn)有綜合試驗(yàn)箱的控制器大都采用PID控制,也有少部分采用PID與模糊控制相結(jié)合的控制方式.由于控制系統(tǒng)基本上屬于軟件的范疇,而且此部分在使用過程中,一般不會出現(xiàn)問題,因此,本文不對控制系統(tǒng)作太多的介紹.
2.4 濕度系統(tǒng)
濕度系統(tǒng)分為加濕和除濕兩個子系統(tǒng).
2.4.1綜合試驗(yàn)箱的加濕方式一般采用蒸氣加濕法,即將低壓蒸氣直接注入試驗(yàn)空間加濕.這種加濕方法加濕能力強(qiáng),速度快,加濕控制靈敏,尤其在降溫時容易實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制加濕.
2.4.2綜合試驗(yàn)箱的除濕方式有兩種：機(jī)械制冷除濕和干燥器除濕.機(jī)械制冷除濕的除濕原理是將空氣冷卻到露點(diǎn)溫度以下,使大于飽和含濕量的水氣凝結(jié)析出,這樣就降低了濕度.干燥器除濕是利用氣泵將試驗(yàn)箱內(nèi)的空氣抽出,并將干燥的空氣注入,同時將濕空氣送入可循環(huán)利用的干燥器進(jìn)行干燥,干燥完后又送入試驗(yàn)箱內(nèi),如此反復(fù)循環(huán)進(jìn)行除濕.現(xiàn)在大部分綜合試驗(yàn)箱采用前一種除濕方法.后一種的除濕方法,可以使露點(diǎn)溫度達(dá)到0℃以下,適用于有特殊要求的場合,但費(fèi)用較貴.
2.5 傳感器系統(tǒng)
綜合試驗(yàn)箱的傳感器主要是溫度和濕度傳感器.溫度傳感器應(yīng)用較多的是鉑電阻和熱電偶.濕度的測量方法有兩種：干濕球溫度計(jì)法和固態(tài)電子式傳感器直接測量法.由于干濕球法測量精度不高,現(xiàn)在的綜合試驗(yàn)箱正逐步地以固態(tài)傳感器代替干濕球來進(jìn)行濕度的測量.
2.6空氣循環(huán)系統(tǒng)空氣循環(huán)系統(tǒng)一般由離心式風(fēng)扇和驅(qū)動其運(yùn)轉(zhuǎn)的電機(jī)構(gòu)成.它提供了試驗(yàn)箱內(nèi)空氣的循環(huán).
3. 故障的分析判斷
由于綜合試驗(yàn)箱是一個既有電氣又有制冷機(jī)械等多個系統(tǒng)組成的設(shè)備,因此,一旦設(shè)備出現(xiàn)問題,一定要全面地對整個設(shè)備進(jìn)行檢查和綜合分析.一般來說,分析判斷的過程可以先"外"后"里".即首先排除外部因素,如冷卻水、供電等,在*排除外部因素后,根據(jù)故障現(xiàn)象,對設(shè)備進(jìn)行先系統(tǒng)分解后系統(tǒng)綜合的分析判斷,可以采用倒推的方法查找故障原因：首先按照電氣接線圖查找是否電氣系統(tǒng)的問題,后查找是否制冷系統(tǒng)的問題.
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