可程式高低温试验箱
一、 核心工作原理

其工作原理主要基于四个核心系统协同工作：

1. 加热系统：

• 通常采用镍铬合金电加热丝作为发热元件，安装在试验箱的空气循环通道中。

• 通过控制器输出信号，控制固态继电器（SSR）的通断，从而精确控制加热丝的功率，实现对工作室的加热。

2. 制冷系统： 这是技术核心，通常采用机械式压缩制冷，根据温度范围的不同，主要有两种形式：

• 单级压缩制冷： 适用于降温下限在-40℃以上的情况。通常使用一台或一组压缩机。

• 复叠式压缩制冷： 适用于-40℃至-70℃甚至更低的低温。它由两个（或以上）独立的制冷循环系统组成，分别称为高温级和低温级。通过一个“蒸发冷凝器"将两级循环耦合起来，高温级为低温级提供冷源，从而使低温级能达到更低的温度。

3. 循环风系统：

• 由离心风机和电机驱动。

• 作用是将经过加热或冷却的空气强制在工作室内部进行循环，确保箱内各点的温度均匀性。这是保证测试结果准确可靠的关键。

4. 控制系统：

• 大脑 部分。现代设备普遍采用触摸屏+PLC（可编程逻辑控制器） 或专用的温度控制器。

• 它接收用户设定的程序指令，并实时采集箱内的温度传感器（通常是铂电阻PT100）反馈的信号，通过PID（比例-积分-微分）算法，精确控制加热系统的输出和制冷系统的运行，从而实现对温度曲线的跟踪。

二、 主要结构与组成部分

1. 箱体结构：

• 工作室： 测试样品放置的空间，内壁通常采用SUS304不锈钢，耐腐蚀、耐高温。

• 保温层： 采用高强度聚氨酯泡沫或玻璃棉填充，确保良好的隔热性能，减少能量损失。

• 大门： 带大观察窗（多层中空玻璃，带加热防霜），并配有高效的密封条。

• 测试孔： 用于引线，方便在测试过程中对样品进行通电或信号监测。

2. 核心系统： 如上文所述的制冷、加热、循环、控制四大系统。

3. 保护系统： 为确保安全，通常配备多重保护：

• 超温保护器

• 压缩机过载/过热/高压保护

• 风机过流保护

• 漏电/短路保护

• 缺水保护（对水冷机型）

三、 主要功能与性能指标

1. 温度范围： 设备能达到的低温度和高温度，如：-70℃ ~ +150℃。

2. 升温/降温速率：

• 线性升降温： 指在整个温度范围内，平均的升/降温速度。例如：3℃/min。

• 非线性升降温（全程平均）： 计算从低温到高温（或反之）的总时间得出的平均值。通常非线性速率更快。

3. 温度均匀度： 在稳定状态下，工作空间内任意两点之间的温度的差值。是衡量箱体性能的关键指标，通常要求≤2℃。

4. 温度波动度： 控制点温度在稳定后，在一个周期内的变化范围。通常要求≤±0.5℃。

5. 程式功能：

• 多段编程： 可设定多达几十甚至上百个温度-时间步骤。

• 循环运行： 可设定程序自动重复运行多次。

• 链接运行： 可将多个已保存的程序按顺序链接起来运行。

• 预约启动/停止功能。

四、 主要应用领域

可程式高低温试验箱是可靠性测试的基石设备，广泛应用于：

• 汽车电子： 发动机舱控制器、车载娱乐系统、传感器等高低温度下的性能测试。

• 消费电子： 手机、电脑、家电等在高温、低温环境下的功能、寿命测试。

• 航空航天： 机载设备、卫星元器件在太空或高空高低温环境下的适应性测试。

• 半导体与集成电路： 芯片、PCB板在高低温循环下的焊接可靠性、材料热膨胀系数测试。

• 新材料： 塑料、橡胶、金属、复合材料在温度变化下的物理化学性能研究。

• 科研、质检机构： 作为标准测试设备，用于产品的定型、验收和质量监督。

五、 选型指南

在选择设备时，需综合考虑以下因素：

1. 测试需求：

• 温度范围： 根据产品实际可能遇到的环境或相关测试标准（如ISO, IEC, MIL等）确定。

• 箱体容积： 根据被测样品的大小和数量决定，需留出足够的空间以保证空气流通。

• 升降温速率： 是否需要快速温变？快速温变箱的成本远高于普通标准箱。

2. 性能指标： 重点关注温度均匀度和温度波动度，这直接关系到测试的重复性和准确性。

3. 控制系统与功能：

• 控制器界面是否友好，编程是否方便？

• 是否支持远程控制（如RS-232/485, Ethernet）和数据记录导出？

4. 制冷方式：

• 风冷： 适用于中小型设备，环境温度不高的场合。安装简单。

• 水冷： 适用于大型设备、高功率或环境温度较高的场合。制冷效率高，但需要配置冷却水塔或冷水机。

5. 品牌与售后： 选择有信誉的品牌和能提供完善技术支持和备件服务的供应商。

六、 安全操作与日常维护

• 安全操作：

• 禁止测试易燃、易爆、易挥发性物品。

• 样品放置不应堵塞风道，应离箱壁一定距离。

• 高温测试时，切勿直接用手触摸箱体内部和样品，防止烫伤。

• 定期检查电源线和接地是否良好。

• 日常维护：

• 定期清洁： 保持箱体内部和冷凝器（散热器）的清洁。

• 定期检查： 检查压缩机运行声音是否正常，循环风机运转是否平稳。

• 制冷系统： 长期不使用时应定期开机运行，防止压缩机内部润滑油沉淀。

• 密封条： 检查门密封条是否有老化、破损，确保密封性。

总结来说，可程式高低温试验箱是现代工业产品可靠性工程中的关键设备。 它通过精确模拟严苛的温度环境，在短时间内暴露产品的潜在缺陷，为改进设计、提升品质提供了科学依据，是保障产品质量和赢得市场竞争力的重要工具。