如何买到一台称心的温湿度（交变）试验箱?   如何选择环境试验设备，这个看似简单的问题，其实对于很多用户来讲，尤其对环境试验设备缺乏了解的用户，还是会遇到很多问题。当环境试验箱厂家给用户一些建议的时候，又担心被厂家忽悠了，有时候也会存在一些抵触情绪，最终导致延误采购时间，或是增加采购成本，甚至遇到最糟糕的情况，买到不能满足规定要求的设备。如何让买家处于主导地位，买到一台满意的环境试验箱，本次就是想跟大家聊聊如何选择环境试验设备。大家最常见的环境试验箱有温度交变恒定试验箱，温湿度交变/恒定试验箱，高温烤箱，快速温变试验箱，高低温冷热冲击箱,低气压试验箱，步入式试验箱，三综合试验箱等。由于设备比较多，这次先聊聊如何选择温度交变恒定试验箱、温湿度交变/恒定试验箱、快速温变试验箱 ,下面的文章主要内容也是分享其它专家写的，在此基础上，我做了一些补充，跟大家一起分享！1. 内箱容积的选择 将被试产品（元器件、组件、部件或整机）置入气候环境箱进行试验时，为了保证被试产品周围气氛能满足试验规范所规定的环境试验条件，气候箱工作尺寸与被试产品外廓尺寸之间应遵循以下几点规定：a） 被试产品的体积（W×D×H）不得超过试验箱有效工作空间的（20～35）％（考虑多方面因 素，推荐选用30％）。对于在试验中发热的产品推荐选用不大于10％。 b） 被试产品的迎风断面积与该断面上试验箱工作室总面积之比不大于（35～50）％（推荐选用35％）。 c） 被试产品外廓表面距试验箱壁的距离至少保持100～150mm。上述三点规定实际上是相互依存和统一的。以1立方米正方体箱子为例，面积比为1：（0.35～0.5）相当于体积之比为1：（0.207～0.354）。距箱壁100～150mm相当于体积之比为1：（0.343～0.512）。总括上述三点规定，气候环境试验箱的工作腔容积至少应是被试产品外廓体积的3～5倍。 作出这种规定的理由有以下几点： 1〕 被试验件置入箱体后挤占了流畅的通道，通道变窄将导致气流流速的增加。加速气流与被试验件之间的热交换。这与环境条件的再现不符，因为在有关标准中对涉及温度环境试验都规定试验箱内试验样件周围的空气流速不应超过1.7m/s，以防止试验样件和周围空气产生不符合实际的热传导。在空载时试验箱内平均风速为0.6～0.8m/s，不超过1m/s，满足a）、b） 两点要求所规定的空间及面积比时，流场的风速可能增大（50～100）％，平均最高风速为（1～1.7）m/s。满足标准规定的要求。如果在试验中不加限制地加大试验件的体积或迎风断面积，则实际试验时气流风速将增大到超出试验标准所规定的最高风速，其试验结果的有效性将受到怀疑。 2〕 气候箱工作腔内环境参数〔如温度、湿度〕的精度指标都是在空载状态下检测的结果，一旦置入被试验件后，对试验箱工作腔内环境参数的均匀性将产生影响，试验件占有的空间越大，这种影响也就越严重。实测试验数据表明，流场中迎风面与背风面的温差可达到3～8℃，严重时可大到10℃以上。因此，必须尽量满足a〕、b〕两项要求，以保证被试产品周围环境参数的均匀性。3〕 根据热传导的原理，箱壁附近气流的温度通常与流场中心温度相差2～3℃，在高低温的上下限时，还可能达到5℃。箱壁的温度与箱壁附近流场的温度又相差2～3℃（视箱壁的结构和材料而定）试验温度与外界大气环境相差越大，上述温差也越大，因此，距箱壁（100～150mm）距离内的空间是不可利用空间。2. 温度范围的选择目前，国外温度试验箱的范围大体上为－73～＋177℃，或－70～＋180℃。国内多数厂家一般为－40～＋150℃，或者-50℃~＋150℃。这些温度范围通常可以满足国内绝大多数军用、民用产品温度试验的需要，除非确有特殊需要，不可盲目提高温度上限。因为上限温度越高，箱体内外的温差越大，箱体内部流场的均匀性也越差。可利用的工作室体积也就越小。另一方面，上限温度值越高，对箱壁夹层中保温材料（如玻璃棉等）的耐热性要求越高。箱体密封性的要求也越高，使箱体的制作成本增加。3. 湿度范围的选择 国内环境试验箱给出的湿度指标大都是20～98％RH；国外环境试验箱给出的湿度指标大都是10～98％RH。一般情况下，在湿度指标后面要求注明相应的温度范围（如下图），或给出最低露点温度。因为相对湿度是与温度直接相关的，对于同样的绝对含湿量，温度越高，相对湿度就越小，如绝对含湿量为5g/Kg（指1公斤干空气中含有5克的水蒸汽），当温度为29℃时，相对湿度为20％RH，温度为6℃时，相对湿度为90％RH，当温度降至4℃以下，相对湿度超过100％，在箱体内会出现结露现象。实现高温、高湿只需要往箱体空气中喷水蒸汽或雾化的水珠，进行加湿。低温低湿则相对难制，因为此时的绝对含湿量很低，有时比大气中的绝对含湿量低很多，需要对箱体内流动的空湿，使空气变得干燥。如果要求温度20℃，相对湿度达到20％RH，此时的露点温度为－3℃须选用空气干燥系统才能实现，美国CSZ干风吹扫系统最低露点温度可以达到-27℃。目前国家，比如美国CSZ，美国thermotron，德国Weiss，德国富奇等都使用的是干风吹扫系统，成本低，安装维护方便。但目前国内很多厂家的温湿度箱大都采用制冷除湿的原理，是在箱体气预调室内加一组制冷光管，这种除湿方法很难使箱体内的露点温度在到0℃以下。实际所达最低露点温度为5～7℃。露点温度5℃相当于绝对含湿量为0.0055g/Kg，对应相对湿度20的温度为30℃。所以对有低湿测试要求的用户，要特别注意温湿度设备的除湿方法。补充说明：干风吹扫系统也可以用来除霜，防止结露。温变速率达到10℃/min以上的快速温变箱建议都要增加这个选件。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。 普通的高低温试验箱一般指的是恒定高低温试验箱，其控制方式为：设定一个目标温度，试验箱具有自动恒温到目标温度点的能力。恒定温湿度试验箱的控制控制方式也类似，设定一个目标温度、湿度点，试验箱具有自动恒温到目标温度、湿度点的能力。高、低温交变试验箱具有设定一条或者多条高低温变化、循环的程序，试验箱有能力根据预置的曲线完成试验过程，并且可以在最大升温、降温速率能力的范围内，精确控制升温、降温的速率，即可以根据设定的曲线的斜率控制升温、降温速率。同样，高低温交变湿热试验箱也具有预置温度、湿度曲线，并且根据预置进行控制的能力。5. 变温速率的选择 高低温交变试验箱、高低温交变湿热试验箱都有变温速度的要求，其变温速率一般要求1℃/min~3℃/min，在此速率的范围内速度可调。而快速温度变化试验箱的变温速率较快，升温降温速率一般要求达到5℃/min～20℃/min，在某些温度段升温、降温速率甚至可以达到30℃/min以上。我们常见的快速温度变化的温度范围比如： －40℃～＋85℃，-40℃~+120℃等。 关于快速温度变化试验箱的变温速率有两种提法，一种是全程平均升降温速度，一种是线形升降温速度（如下图）（实际上是每5 min平均速度，参考标准GB/T 5170.2-2008）。全程平均速度是指在试验箱的变温范围内，最高温度与最低温度之差值与时间之比。目前国外各环境试验设备生产厂家提供的变温速率的技术参数都是指的全程平均速率。线形升降温速度指在任意的每5 min时间段内，能够保证的变温速率。而实际上对于快速温度变化试验箱来说，保证线形升降温速度的难度最大、最关键的一段是，在降温段最后的一个5 min的时间段内，试验箱可以达到的降温速率。从某种角度讲，线形升降温速度（每5 min平均速度）更科学。因此如需采购快速温变试验设备，最好具备全程平均升降温速度和线形升降温速度（每5 min平均速度）这两个参数。一般来说，线形升降温速度（每5 min平均速度）是全程平均升降温速度的50%~70%。特别说明：上面所有提到的温变速率都是空载的温变速率，而现在绝大部分用户都会要求带载的温变速率，对用户而言，带载的温变速率是非常有必要的，尤其是发热量大的产品，这个是必须要考虑进去的，因为影响温变速率最大的因素就是热负载。6. 风速/风量要求 有关标准规定，进行环境试验时温湿箱内的风速应小于1.7m/s，对于试验本身来说，风速越小越好，风速过大会加速试验件表面与箱体内流动气流的热交换，于试验的真实性不利。但为了保证试验箱工作室内的均匀性，试验箱内具有循环风是必需的。但是快速温度变化试验箱，如果测试发热负载大的产品，为追求变温速率相对一致，必须加快箱体内循环气流的流速，风速通常在2～3m/s。目前绝大部分国外品牌，是采用风量单位来响应（单位时间内空气的流通量,单位是每秒立方米，简称CFM），拿标准1立方米快速温变箱（循环风）来讲，风量要求至少达到2000CFM以上。如果是快速筛选试验箱（ESS）风量（水平出风或垂直出风）要达到4000CFM以上，这种试验箱的空间利用率达到60%以上。当然这种ESS试验箱造价成本也非常高，在同样容积大小情况下，比我们常见的标准快速温变箱价格高出1.5~2倍以上。 因此，对于不同的使用目的，不同的测试要求，风速/风量的要求是不一样的。7. 温度波动度 温度波动是一个比较容易实现的参数，所有环境试验设备厂家生产的多数的试验箱实际的温度波动都可以控制在±0.3℃的范围以内。国家计量标准要求控制在±0.5℃以内 8. 温度均匀度/温度偏差 为了更正确地模拟产品在自然界所遭受的实际环境状况，在环境试验中必须保证被试产品的周边处在同一温度环境条件下，为此，必须对试验箱内的温度梯度和温度的波动度加以限制。美军标MIL-STD-810F，4.4.1试验条件允差中规定“试样完全被空气包围（必要的支承点除外），试验区出风口的温度和包围试件各处的温度梯度应分别在试验温度的±2℃以内和不超过1℃/m或总的最大值为2.2℃（试件不工作）”下面2段文章是此前关于温度偏差和温度均匀度的比较，相信我们都会有个准确的判断，选择哪种要求更有效。1〕用温度均匀度指标虽可表示箱内工作空间温度均匀性的好或差，但由于在计算中都采用了多次平均值的方法，从而把各点的温度波动度因素基本上去掉了。然而对于试验设备的温度性能指标只标出温度均匀度是不够的，还必须有温度波动度指标，即各点温度随时间而变化的大小，才能全面描述箱内温度场的变化尤其当温度波动较大的情况下。2〕温度偏差不但反映了工作空间各点温度的位置误差，同时也包括了各点温度随时间而变化的误差即温度波动度。因此温度偏差更能说明箱内的温度均匀性，一般无需再测试验箱的温度均匀度和温度波动度。只有当某些试验设备对温度波动度有特殊要求时，如对湿热箱，才标出温度波动度。因为湿热箱温度波动度超过±0.5℃时，会带来较大的湿度波动，增大湿度误差，从而超过湿度允许偏差。9. 湿度的精度控制 目前国内外环境试验箱测量湿度有两种方法：一种是干湿球法（低湿不太容易控制），另外一种是电子湿度传感器（灵敏度高，免维护，测量范围宽，成本相对高很多），目前国外品牌大都用电子湿度传感器，用户也可根据需要选择，如果对低湿要求高，建议选择电子湿度传感器。环境试验设备的制造标准GB10586要求，相对湿度偏差应在±２~±３％RH。为满足湿度控制精度的要求，湿度试验箱的温度控制精度较高，温度波动一般小于±0.3℃。否则很难达到湿度控制精度的要求。10. 冷却方式选择 一般温湿度交变试验箱都带有制冷系统，制冷系统都需要进行冷却。试验箱有风冷、水冷两种形式。风冷换热效果较差（相对于水冷方式），而且会导致试验箱周围的空气温度上升，最终影响设备制冷效果。不论设备采用风冷还是水冷系统，设备使用环境温度应控制在28℃以下，尽管高于这个温度（40℃以下），设备也能工作，但制冷效果受到一定影响，如果长期在高温下运转，会加速设备零部件老化，最终造成设备故障率升高，延误用户试验进程，还降低设备正常使用寿命。结论： 选择何种冷却方式，应结合试验室的实际情况而定。 在条件允许的情况下，优先选择水冷方式。 但如果选用的试验箱的制冷系统很小，可以优先考虑风冷方式 。注：6HP以上的压缩机制冷系统，推荐使用水冷冷却系统11. 售后服务及设备故障的处理能力任何一台设备在使用中不可能不出故障，一旦出现问题使用者能否享受到及时的维修服务，或者能根据设备自身具有的故障诊断能力很快确定出故障处理办法，使设备尽快恢复性能，重新投入使用。如何评判一个厂家的售后服务能力，不能只看供应商的一纸承诺，一定要通过行业内专业人士多了解设备厂家的服务情况。相对而言，厂家规模大，历史悠久的国内外品牌服务质量会更有保障。                             上海鲁轩温湿度试验箱