恒温恒湿试验箱

恒温恒湿试验箱
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用于检测材料在各种环境下性能的设备
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名词解释
恒温恒湿试验箱又名“可程式恒温恒湿试验箱FR-1204恒温恒湿箱”，与“高低温交变湿热试验箱/GDS-100”属同一系列，是航空、汽车、家电、科研等领域必备的测试设备，用于测试和确定电工、电子及其他产品及材料进行高温、低温、交变湿热度或恒定试验的温度环境变化后的参数及性能。
型号区分
恒温恒湿试验箱可分为“台式”和“立式”，主要区别在于所能够实现的温度与湿度不同，从而产生的温度也会有所不同，立式的可以做常温以下的低温和干燥，台式的只能做常温以上的温度和高湿。
工作原理
恒温恒湿试验箱由调温（加温、制冷）和增湿两部分组成。通过安装在箱体内顶部的旋转风扇，将空气排入箱体实现气体循环、平衡箱体内的温、湿度，由箱体内置的温、湿度传感器采集的数据，传至温、湿度控制器（微型信息处理器）进行编辑处理，下达调温调湿指令，通过空气加热单元、冷凝管以及水槽内加热蒸发单元的共同完成。
恒温恒湿箱温度调节是通过箱体内置温度传感器，采集数据，经温度控制器（微型信息处理器）调节，接通空气加热单元来实现增加温度或者调节制冷电磁阀来降低箱体内温度，以达到控制所需要的温度。恒温恒湿箱湿度调节是通过体内置湿度传感器，采集数据，经湿度控制器（微型信息处理器）调节，接通水槽加热元件，通过蒸发水槽内的水来实现增加箱体内的湿度或者调节制冷电磁阀来实现去湿作用，以达到控制所需要的湿度。
恒温恒湿箱设有多重保护措施；温度系统在可设定最大安全允许温度条件下，装有过温保护器，空气加热元件可随旋转风扇停止而自动断电；加湿系统可随加湿槽水位降低而停止供电；制冷系统也随箱体温度升高（超过40℃）或湿度的加大而停止工作。
系统组成
恒湿恒温箱是指能同时施加温度、湿度应力的试验箱。随着中国工业产品研制的需要，近几年来，中国从国外引进了大批试验系统，为中国工业产品的研制和定型发挥了重要作用，但由于其本身的复杂性，使得试验箱在运行中出现了许多问题，而且出现了问题不能及时解决，大大延长了试验周期，影响了产品的研制工作。而产生这些现象的原因是对综合试验的工作原理不了解。为此，我们对试验箱的基本工作原理作出了一些简要阐述，并介绍如何对综合试验箱试验设备的故障进行分析和判断。
恒温恒湿箱由制冷系统，加热系统，控制系统，温度系统空气循环系统，和传感器系统等组成，上述系统分属电气和机械制冷两大方面。
结构简介
构造特点
在箱体构造方面，恒温恒湿试验箱是采用数控机床加工成型，造型美观大方、新颖，并采用无反作用把手，操作简便。工作室采用进口镜面板高级不锈钢制作而成，箱体外胆采用A3钢板喷塑。箱体外与内胆之间填充超细保温棉，隔温效果很好，有效的降低试验箱内的温度波动率，再配合抗老化硅橡胶密封条的严实密封，使箱体无雾气泄漏现象产生。由于试验箱内的环境恶劣，为观察清晰试验箱内的情况，武汉尚测在观察窗方面是选用多层钢化玻璃制作，并且在观察窗设置单独的照明灯和雾刷，保持良好的观察视野，随时监控试验情况。当然，为采集试验数据，箱体专门配置了直径50mm的测试孔，可连接记录仪，打印机和电脑。
控制特点
试验箱的控制系统可说是整个设备的心脏，掌管着制冷、制热、控湿、循环、控制等大权。
在制冷方面，压缩机是采用德国进口的压缩机。制冷系统由高温部分和低温部分组成，每一部分是一个相对独立的制冷系统。高温部分中制冷剂的蒸发吸收来自低温部分的制冷剂的热量而汽化；低温部分制冷剂的蒸发则从被冷却的对象(试验机内的空气)吸热以获取冷量。高温部分和低温部分之间是用一个蒸发冷凝器联系起来，它既是高温部分的冷凝器，也是低温部分的冷凝器。
加热系统采用完全独立的镍铬合金电加热式，电阻率大、电阻温度系数小，在高温下变形小且不易脆化，自身加热温度可达1000～1500℃，使用寿命长。
加湿是恒温恒湿试验箱不同于高低温试验箱的最主要一部分，恒温恒湿试验箱采用外置隔离式，全不锈钢锅炉式浅表面蒸发式加湿器。除湿方式采用机械制冷除湿，将空气冷却到露点温度以下，使大于饱和含湿量的水汽凝结析出，这样就降低了湿度。
送风循环系统：空气循环系统由耐温低噪音空调型电机，多叶式离心风轮构成。它提供了试验机内空气的循环。
控制系统是综合试验箱的核心，它决定了试验机的升温速率，精度等重要指标。试验机的控制器大都采用PID控制，也有少部分采用PID与模糊控制相组合的控制方式。由于控制系统基本上属于软件的范畴，而且此部分在使用过程中，一般不会出现问题。
满足标准
⒈ GB11158 高温试验箱技术条件
⒉ GB10589-89 低温试验箱技术条件
⒊ GB10592-89 高低温试验箱技术条件
⒋ GB/T10586-89 湿热试验箱技术条件
⒌ GB/T2423.1-2008 低温试验箱试验方法
⒍ GB/T2423.2-2008 高温试验箱试验方法
⒎ GB/T2423.3-2006 湿热试验箱试验方法
⒏ GB/T2423.4-2008 交变湿热试验方法
⒐ GB/T2423.22-2002 温度变化试验方法
⒑ IEC60068-2-1.1990 低温试验箱试验方法
⒒ IEC60068-2-2.1974 高温试验箱试验方法
⒓ GJB150.3 高温试验
⒔ GJB150.4 低温试验
⒕ GJB150.9 湿热试验
禁测物品
(一)、爆炸物：
1．硝化甘醇(乙二醇二硝酸酯)、硝化甘油(丙三醇三硝酸酯)、硝化纤维素及其它爆炸性的硝酸酯类。
2．三硝基苯、三硝基甲苯、三硝基苯酚(苦味酸)及其它爆炸性的硝基化合物。
3．过乙酸、甲基乙基甲酮过氧化物、过氧化苯甲酰以及其它有机过氧化物。
(二)、可燃物：
1． 自燃物： 金属："锂"、”钾”、"钠"、黄磷、硫化磷、红磷。 赛璐璐类：碳化钙(电石)、磷化石灰、镁粉、铝粉、亚硫酸氢钠。
2． 氧化物性质类：
(1) 氯酸钾、氯酸钠、氯酸铵以及其它的氯酸盐类。
(2) 过氧酸钾、过氧酸钠、过氧酸铵以及其它的过氧酸盐类。
(3) 过氧化钾、过氧化钠、过氧酸钡以及其它的无机过氧化物。
(4) 硝酸钾、硝酸钠以及其它的硝酸盐类。
(5) 次氯酸钾以及其它的次氯酸盐类。
(6) 亚氯酸钠以及其它的亚氯酸盐类。
(三)、易燃物：
(1) 乙醚、汽油、乙醛、氧化丙烯、二硫化碳及其它燃点不到-30℃的物质。
(2) 普通乙烷、氧化乙烯、丙酮、苯、甲基乙基甲酮及其它燃点在-30℃以上而小于0℃的物质。
(3) 甲醇、乙醇、二甲笨、酸醋戊酯及其它燃点在0℃以上低于30℃的物质。
(4) 煤油、汽油、松节油、异戊醇、酸醋及其它燃点在30℃以上低于65℃的物质。
(四)、可燃性气体：氢、乙炔、乙烯、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷及其它在温度为15℃时1大气压情况下可能会燃烧的气体。
现象
原因
处理方法
1．无电源指示
1．电源线未插好或断线
2．熔断器开路
1插好电源插头、检查电源线
2更换熔断器
2．箱内温度不上升
1．设定温度过低；
2．控温仪损坏
3．电加热器损坏
1.调整设定温度
2.更换控温仪
3.更换电加热器
3. 制冷效果差或不制冷
1．制冷剂泄漏
2．轴流风机故障
1．请联系经销商或厂方
4．通电后压缩机不工作
1．电源电压不稳定
2．压缩机损坏
1．检查电压强度
2．请联系经销商或厂方
校正
目前国内权威第三方校正检测单位，采用的准确的方法就是9点温湿度校正法，用于检验箱体内部各点的温湿度均匀度以及偏差。第三方检测单位同时会出具检测报告。校正频率为每年一次。
选择原则
再现性
在试验室内完整而精确地再现自然界存在的环境条件是可望而不可及的事情。但是，在一定的容差范围之内，人们完全可以正确而近似地模拟工程产品在使用、贮存、运输等过程中所经受的外界环境条件，这段话用工程的语言概括，就是“试验设备所创造的围绕被试产品周边的环境条件（含平台环境）应该满足产品试验规范所规定的环境条件及其容差的要求”。如用于军工产品试验的温度箱不仅要满足国军标GJB150.3-86、GJB150.4-86中根据不同类型产品所规定的高温、低温的试验量值、试验时间，同时也应满足试验规范中对温度场的均匀性和温度控制精度的要求。只有这样，才能保证在环境试验中环境条件的再现性。
可重复性
一台环境试验设备可能用于同一类型产品的多次试验，而一台被试的工程产品也可能在不同的环境试验设备中进行试验，为了保证同一台产品在同一试验规范所规定的环境试验条件下所得试验结果的可比较性，必然要求环境试验设备所提供的环境条件具有可重复性。这也就是说，环境试验设备施用于被试验产品的应力水平（如热应力、振动应力、电应力等）对于同一试验规范的要求是一致的。
环境试验设备所提供环境条件的可重复性是由国家计量检定部门依据国家技术监督机构所制定的检定规程检定合格后提供保证。为此，必须要求环境试验设备能满足检定规程中的各项技术指标及精度指标的要求，并且在使用时间上不超过检定周期所规定的时限。如使用非常普遍的电动振动台除满足激振力、频率范围、负载能力等技术指标外，还必须满足检定规程中规定的横向振动比、台面加速度均匀性、谐波失真度等到精度指标的要求，而且每次检定后的使用周期为二年，超过二年必须重新检定合格后才能投入使用。
可测控性
任何一台环境试验设备所提供的环境条件必须是可观测的和可控制的，这不仅是为了使环境参数限制在一定的容差范围之内，保证试验条件的再现性和重复性要求，而且从产品试验的安全出发也是必须的，以便防止因环境条件失控导致被试产品的损坏，带来不必要的损失。各种试验规范中大体要求参数测试的精度不应低于试验条件允许误差的三分之一。
排它性
每一次进行的环境或可靠性试验，对环境因素的类别、量值及容差都有严格的规定，并排除非试验所需的环境因素渗透其中，以便在试验中或试验结束后判断和分析产品失效与故障模式时，提供确切的依据，故要求环境试验设备除提供所规定的环境条件外，不允许对被试产品附加其它的环境应力干扰。如电动振动台检定规程中所限定的台面漏磁，加速度信噪比、带内带外加速度总均方根值比。随机信号的检验、谐波失真度等精度指标都是为了保证环境试验条件的唯一性而制定的检定项目。
安全可靠性
环境试验，特别是可靠性试验，试验周期长，试验的对象有时是价值很高的军工产品，试验过程中，试验人员经常要在现场周围进行操作或测试工作，因此要求环境试验设备必须具有运行安全、操作方便、使用可靠、工作寿命长等特点，以确保试验本身的正常进行。试验设备的各种保护、告警措施及安全联锁装置应该完善可靠，以保证试验人员、被试产品和试验设备本身的安全可靠性。
加湿除湿
湿度表示的方法很多，就试验设备而言，通常用相对湿度这一概念描述湿度。相对湿度的定义是指空气中水汽分压力与该温度下水的饱和汽压之比并用百分数表示。由水汽饱和压力性质可知，水汽的饱和压力只是温度的函数，与水汽可处的空气压力无关，人们通过大量的实验和整理寻求到了表示水汽饱和压力与温度之间的关系，其中已被工程和计量大量采用的应当是戈夫格列其公式。它被气象部门编制湿度查算表所采用。
加湿的过程实际上就是提高水汽分压力，最初的加湿方式就是向试验箱壁喷淋水，通过控制水温使水表面饱和压力得到控制。箱壁表面的水形成较大的面，在这个面上向箱内通过扩散的方式向箱内加入水汽压使试验箱中相对湿度升高，这一方法出现在上世纪五十年代。由于当时对湿度的控制主要是用水银电接点式导电表进行简单的开关量调节，对于大滞后的热水箱水温的控制适应性较差，因此控制的过渡过程较长，不能满足交变湿热对加湿量要求较多的需要，更重要地是在对箱壁喷淋的时候，不可避免地有水滴淋在试品上对试品形成不同程度的污染。同时对箱内排水也有一定的要求。这一方法很快就被蒸汽加湿和浅水盘加湿所取代。但是这一方法还是有一些优点。虽然它的控制过渡过程较长，但系统稳定后湿度波动较小，比较适合做恒定湿热试验。另外在加湿过程中水汽不过热不会增加系统中的额外热量。还有，当控制喷淋水温使之低于试验要求的要点温度时，喷淋水具有除湿作用。
随着湿热试验由恒定湿热向交变湿热发展，要求有较快的加湿反应能力，喷淋加湿已不能满足要求时，蒸汽加湿和浅水盘加湿方法开始大量被采用并得到发展。
安装场所
为了便于箱体散热及维护保养，安装本设备的场所必须符合下列条件：
1、与相邻的墙壁或器物之间的距离300mm。
2、为了稳定的发挥试验箱的功能、性能，应选择常年温度为15~35℃，相对湿度大于85%的场所。
3、安装场所的环境温度切忌急剧变化。
4、应安装在水平面上（安装时应用水平仪在地面上确认水平）。
5、应安装在无直射阳光的场所。
6、应安装在通风良好的场所。
7、应安装在远离可燃物、爆炸物及高温发热源的地方。
8、应安装在灰尘少的场所。
9、尽可能地安装在靠近供电电源的场所。
注意事项
1.为避免恒温恒湿试验箱发生机器故障，请提供额定电压范围内的电源。
2.为了防止触电或产生误动作和故障，在安装和接线结束之前，请不要接通电源。
3.本产品为非防爆产品，请不要在有可燃或爆炸性气体的坏境中使用恒温恒湿机。
4.仪器工作中请尽量不要打开试验箱门，高温时打开可能会对操作人员造成烫伤，低温时打开可能会对工作人员造成冻伤，并且可能造成蒸发器结冰，影响制冷效果。若一定要打开，请做好一定的防护工作，
5.禁止擅自拆卸、加工、改造或修理恒温恒湿机，否则会有产生异常动作、触电或火灾的危险。
6.机体的通风孔需保持通畅，以免发生故障、动作异常、寿命降低和火灾。
7.开箱时若发现机器损坏或变形，请不要使用。
8.机器安装设置时注意不要让灰尘、线头、铁屑或其他东西进入，否则会发生错误动作或故障。
9.接线必须正确，一定要进行接地。不接地可能造成触电、错误动作事故、显示不正常或测量有较大误差。
10.定期检查端子螺丝和固定架，请不要在松动的情况下使用。
11.仪表运转期间，电源入力端子盖必须安装在端子板上以防触电。
12.仪表在运转中，进行修改设定、信号输出、启动、停止等操作之前，应充分地考虑安全性，错误的操作会使工作设备损坏或发生故障。
13.请使用干布擦拭仪表，不要使用酒精、汽油或其他有机溶剂，不要把水溅到仪表上，如果仪表浸入水中，请立即停止使用，否则有漏电、触电或火灾的危险。
14.仪表内部零件有一定的寿命期限，为持续安全地使用本仪表，请定期进行保养和维护。报废本产品时，请依工业垃圾处理。
运作
通过三个相互联系的系统：制冷剂循环系统、空气循环系统、电器自控系统。
一、恒温恒湿试验箱制冷剂循环系统：蒸发器中的液态制冷剂吸收空气的热量(空气被降温及除湿)并开始蒸发，最终制冷剂与空之间形成一定的温度差，液态制冷剂亦完全蒸发变为气态，后被压缩机吸入并压缩(压力和温度增加),气态制冷剂通过冷凝器(风冷/水冷)吸收热量，凝结成液体。通过膨胀阀(或毛细管)节流后变成低温低压制冷剂进入蒸发器，完成制冷剂循环过程。
二、恒温恒湿试验箱空气环系统：风机负责将空气从回风口吸入，空气经过蒸发器(降温、除湿)，加湿器，电加热器(升温)后经送风口送到用户需的空间内，送出的空气与空间内的空气混合后回到回风口。
三、恒温恒湿试验箱电器自控系统：
包括电源部分和自动控制部分。
电源部分通过接触器，对压缩机、风扇、电加器器，加湿器等供应电源自动控制分部分又分为温、湿度控制及故障保护部分:温、湿度控制是通过温、湿度控制器，将回风的温湿度与用户设定的温湿作对比，自动运行压缩机(降温、除湿)，加湿器，电加热(升温)等元件，实现恒温恒湿的自动控制。
维护方法
恒温恒湿试验箱在电子工业、国防科技、化工化子、机械制造、航天航空等领域都得到了广泛运用，其生产的恒温恒湿试验箱采用国际领先的德国完美的造型设计。
那么恒温恒湿试验箱在日常工作是如何进行保养、清洁维护呢?
1.恒温恒湿试验箱箱体内外部的清洁与保养
（1)恒温恒湿试验箱在操作前应先将内部杂质清除。
（2)配电室内每年至少清洁一次。
以上，清洁时可利用吸尘器将室内灰尘吸除即可。
（3)箱体外部每年亦须清洗一次以上，清洗时先用肥皂水擦拭即可。
2.恒温恒湿试验箱加湿器之检查与保养加湿器内之储水应每月更换一次，确保水质清洁，加湿水盘应每一个月清洗一次，确保水流顺畅。
3.恒温恒湿试验箱检查超温保护器恒温恒湿试验箱运转时，超温保护之设定最高值加20℃~30℃。试验箱内之温度升至超温保护之设定点时，加热器之供电即停止，"OVERHEAT"超温警示灯亮但风扇仍运转，若长时间运转及无人看管，运转前请务必确实检查超温保护器，是否设定妥当[湿球超温保护器之设定为120℃]。
4.恒温恒湿试验箱冷凝器灰尘之清除冷凝器应定期每月保养，利用真空吸尘器将冷凝器散热网片上附着之灰尘吸除或利用高压空气喷除灰尘。
5.恒温恒湿试验箱湿球测试布之更换当测试布表面不干净或变硬，或于做完温度控制后，继续做温湿球度控制前都必须更换测试布。测试布约三个月更换一次，更换时应用清洁布擦拭测温体，更换新测试布时应先清洗干净。
6.恒温恒湿试验箱湿球水位之检查与调整积水筒水位不可过高，使水溢出积水筒或过低使湿球测试布吸水不正常，影响湿球的准确性水位大约保持六分满即可。积水筒水位之调整，可调整积水盒的高低。
7.恒温恒湿试验箱长期停机不使用，应定期每月给设备通电，通电时间不小于1个小时。