一、 设备挑选根据

存在于地球表面及大气层空间中的自然环境要素和诱发环境要素的种类，当前还无法统计出个切当的数目。其中对工程商品(设备)的运用及寿命影响较大的要素不下几十种。从事工程商品环境条件研讨的工程师们将自然界存在以及人类活动所诱发的环境条件收拾归纳为一系列的实验标准和标准，用以指导工程商品的环境及可靠性实验。如指导军工商品进行环境实验的GJB150—中华人民共和国国家军用标准《军用设备环境实验办法》,指导电工电子商品进行环境实验的GB2423—中华人民共和国国家标准《电工电子商品环境实验办法指南》等。因而，咱们挑选环境及可靠性实验设备时首要的根据是工程商品的实验标准和实验标准。

其次，为了标准实验设备中环境实验条件的容差，确保环境参数的操控精度，国家技能监督机构及各工业部门还制订了一系列的环境实验设备及检测仪器仪表的检定规程。如中华人民共和国国家标准GB5170《电工电子商品环境实验设备根本参数检定办法》,又如国家技能监督局颁布实施的JJG190-89《电动振荡实验台体系试行检定规程》等。这些检定规程也是挑选环境及可靠性实验设备的重要根据,不符合这些检定规程需求的实验设备是不允许投入运用的。

二、 设备挑选根本准则

环境及可靠性实验设备的挑选应遵从以下五条根本准则：

1. 环境条件的再现性

在实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行及的作业。可是，在一定的容差规模之内，大家完全能够正确而近似地模仿工程商品在运用、贮存、运输等过程中所经受的外界环境条件，这段话用工程的言语归纳，即是“实验设备所创造的环绕被试商品周边的环境条件(含平台环境)大概满意商品实验标准所规则的环境条件及其容差的需求”。如用于军工商品实验的温度箱不只要满意****标GJB150.3-86、GJB150.4-86中根据不一样类型商品所规则的高温、低温的实验量值、实验时刻，一起也应满意实验标准中对温度场的均匀性和温度操控精度的需求。只需这样，才干确保在环境实验中环境条件的再现性。

2. 环境条件的可重复性

一台环境实验设备能够用于同一类型商品的多次实验，而一台被试的工程商品也能够在不一样的环境实验设备中进行实验，为了确保同一台商品在同一实验标准所规则的环境实验条件下所得实验成果的可对比性，必然需求环境实验设备所供给的环境条件具有可重复性。这也即是说，环境实验设备施用于被实验商品的应力水平(如热应力、振荡应力、电应力等)关于同一实验标准的需求是一致的。

环境实验设备所供给环境条件的可重复性是由国家计量检定部门根据国家技能监督机构所拟定的检定规程检定合格后供给确保。为此，有必要需求环境实验设备能满意检定规程中的各项技能目标及精度目标的需求，并且在运用时刻上不超越检定周期所规则的时限。如运用十分普遍的电动振荡台除满意激振力、频率规模、负载才能等技能目标外，还有必要满意检定规程中规则的横向振荡比、台面加快度均匀性、谐波失真度等到精度目标的需求，而且每次检定后的运用周期为二年，超越二年有必要重新检定合格后才干投入运用。

3. 环境条件参数的可测控性

任何一台环境实验设备所供给的环境条件有必要是可观测的和可操控的，这不只是为了使环境参数约束在一定的容差规模之内，确保实验条件的再现性和重复性需求，而且从商品实验的安全动身也是有必要的，以便防止因环境条件失控导致被试商品的损坏，带来不必要的损失。当前各种实验标准中大体需求参数测验的精度不该低于实验条件允许差错的三分之一。

4. 环境实验条件的排它性

每一次进行的环境或可靠性实验，对环境要素的种类、量值及容差都有严厉的规则，并排除非实验所需的环境要素渗透其中，以便在实验中或实验完毕后判别和分析商品失效与毛病模式时，供给切当的根据，故需求环境实验设备除供给所规则的环境条件外，不允许对被试商品附加其它的环境应力搅扰。如电动振荡台检定规程中所限定的台面漏磁，加快度信噪比、带内带外加快度总均方根值比。随机信号的检验、谐波失真度等精度目标都是为了确保环境实验条件的唯一性而拟定的检定项目。

5. 实验设备的安全可靠性

环境实验，特别是可靠性实验，实验周期长，实验的对象有时是价值很高的军工商品，实验过程中，实验人员常常要在现场周围进行操作或测验作业，因而需求环境实验设备有必要具有工作安全、操作便利、运用可靠、作业寿命长等特点，以确保实验本身的正常进行。实验设备的各种保护、告警办法及安全联锁设备大概完善可靠，以确保实验人员、被试商品和实验设备本身的安全可靠性。

三、 恒温恒湿试验箱的挑选

1. 恒温恒湿试验箱容积的挑选

将被试商品(元器件、组件、部件或整机)置入气候环境箱进行实验时，为了确保被试商品周围气氛能满意实验标准所规则的环境条件，气候箱作业空间尺度与被试商品外廓尺度之间应遵从以下几点规则：

a) 被试商品的体积(W×D×H)不得超越实验箱有效作业空间的(20-35)%(引荐选用20%)。关于在实验中发热的商品引荐选用不大于30% 。

b) 被试商品的顶风断面积与该断面上实验箱作业腔总面积之比不大

于(35-50)%(引荐选用35%)。

c) 被试商品外廓表面距实验箱壁的间隔至少应坚持100-150mm，

(引荐选用150mm)。

上述三点规则实践上是相互依存和统一的。以1立方米正立方体箱子为例，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)。

总括上述三点规则,气候环境实验箱的作业腔容积至少即是被试商品外廓体积的3~5倍,作出这种规则的理由有以下几点:

1) 被实验件置入箱体后挤占了流场中气流的通道，通道变窄将导致气流流速的啬。加快气流与被实验件之间的热交换，这与环境条件的再现性不符，由于在有关标准中对触及温度环境实验都规则实验箱内实验样周围的空气流速不该超越1.7m/s，以防止实验样件和周围气氛发生不符合实践的热传导，在空载时实验箱内均匀风速为0.6~0.8m不超越1m/s，满意a)、b)两点需求所规则的空间及面积比时，流场的风速能够增大(50~100)%，均匀最高风速为(1.17)m/s，满意标准规则的需求。假如在实验中不加约束地加大实验件的体积或顶风断面积，则实践实验时气流风速将增大到超出实验标准所规则的最高风速，其实验成果的有效性将遭到怀疑。

2) 气候箱作业腔内环境参数(如温度、湿度、盐雾沉降率等)的精度目标都是在空载状态下检测的成果，一旦置入被实验件后，对实验箱作业腔内环境参数的均匀性将发生影响，实验件占有的空间越大，这种影响也就越严峻。实测实验数据表明，流场中顶风面与背风面的温差可抵达3~8℃，严峻时可大到10℃以上。因而，有必要尽量满意a)、b)两项需求，以确保被试商品周围环境参数的均匀性。

3) 根据热传导的原理，箱壁邻近气流的温度一般与流场中心温度相差2~3℃，在高低温的上下限时，还能够抵达5℃。箱壁的温度与箱壁邻近流场的温度又相差2~3℃(视箱壁的结构和材料而定)。实验温度与外界大气环境温度相差越大，上述温差也越大，因而，距箱壁(100~150mm)间隔内的空间是不行运用空间。

2. 温度规模

当前，国外温度实验箱的温度规模大体上为(-73 ~ +177℃)，或(-70 ~ +180℃)。国内大都厂家为(-70 ~ +120℃)，也有高温到150℃。这个温度规模一般能够满意辆绝大大都军用、民用商品温度实验的需求，除非确有特殊需求，如安装方位靠近发动机等热源的商品外，不行盲目运用的作业腔体积也就越小。另一方面，上限温度越高，对箱壁夹层中保温材料(如玻璃棉等)的耐热性需求也越高。箱体密封性的需求也越高，使箱体的制作本钱增加。

3. 湿度规模

国内外环境实验箱给出的温度目标大体上都是20~95%RH或20~98%RH，其实这两个目标是完全一致的，由于湿度操控精度一般为±(3~5)% RH,而最大湿度只能够是100% RH,值得注意的是在湿度目标后面大概注明相应的温度规模,或给出最低露点温度.由于相对湿度是与温度直接相关的,关于同样的肯定含湿量,温度越高,相对湿度就越小,如肯定含湿衡量d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99% RH,当温度降至4℃以下,相对湿度超越100%,在箱体内会呈现结露现象。

完成高温、高湿只需求往箱体空气中喷水蒸汽或雾化的水珠，进行加湿。低温低湿则相对难于操控，由于此刻的肯定含湿量很低，有时比大气中的肯定含湿量低许多，需求对箱体内流动空气除湿，使空气变得更枯燥。当前国内外绝大大都的温湿度箱都是选用制冷除湿的原理，是在箱体的空气预调室内加一组制冷光管。当湿空气经过冷管时，其相对湿度会抵达100% RH，因空气饱和在光管上结露，使空气变得更枯燥。这种除湿办法理论上可抵达零度以下的露点温度，可是当冷点表面温度抵达0℃以下。实践所抵达的最低露点温度为5~7℃。露点温度5℃相当于肯定含湿量为0.0055g/kg ，对应相对湿度20%RH 的温度为30℃。假如需求温度20℃时相对湿度抵达20% RH ，此刻的露点温度为-3℃，选用致冷办法除湿是很艰难的，有必要选用空气枯燥体系才干完成。

4. 风速

有关标准规则，进行环境实验时温湿箱内的风速应小于1.7m/s，风速过大会加快实验件表面与箱体内流动气流的热交换，于实验晦气，可是在温度、湿度、振荡等多要素归纳环境实验中，为追求高的变温速率，有必要加快箱体内循环气流的流速，风速一般在2.5~3.0m/s。因而，关于不一样的运用意图，风速的约束是不一样的。

5. 温度场

为了更正确地模仿商品在自然界所遭受的实践环境情况，在环境实验中有必要确保被试商品的周边能处在同一温度环境条件下，为此，有必要对实验箱内的温度梯度和温度的动摇度加以约束。在****标GJB150.1-86军用设备环境实验办法总则中明确规则“实验样品邻近丈量体系的温度应在实验温度的±2℃以内,其温度梯度不超越1℃/m或总的最大值为2.2℃(实验样品不作业)”。如上面所述，对温度场的需求包含三个方面：

a) 温衡量值的准确性。

实验标准给定的是实验温度名义值(标称温度值)，实验设备测出的是温度场中心蹼(或出风口、回风口) 实验温度实践值(作业空间指示点温度)，这两者之间存在一个差错。

b) 温度动摇度。

温度实践值的数据不是一个常值，是一个随时刻的连续上下动摇的量，用时刻统计均匀能够得到一个数学期望值(均值)，和一个标准差。

按实验标准的需求，上述两项，即包含数学期望值与名义值的差错即体系差错)加上标准差(即随机差错)的总和(温度操控精度)不大于所规则的差错规模，GJB150.1-86中规则为±2℃。

按国标GB/T5170.1-1995规则实验箱的温度差错是指实验箱在安稳状态下，作业空间各测验点在规则时刻内实测最高温度和最低温度与标称温度的上下差错。高温温度差错不大于±2℃，低温温度差错不大于±3℃。

c) 温度场梯度。

这个目标是操控箱体内温度场的均匀性。也即是在空间的延拓上确保被试商品周边的温度具有一致性。****标GJB150中规则温度梯度为1℃/m的需求一般用于3m3以上的实验箱，而最大值为2.2℃则多用3m3以下的实验箱。

从理论上讲，温度梯度对一切的产吕实验都适用，可是在风速大于1.7m/s的实验箱内，由于流场内气流旋窝效果增强，流场的均匀性变坏，很难抵达****标GJB150需求。另一方面，在追求高变温速率(如大于10℃/m)的实验箱内，必需加大气流的风速(大于2m/s)，此刻被试商品顶风面和背风面的温差跟着风速的增大而增加，因而，在有关实验标准及检定规程中对追求高变温速率的温湿度箱没有提出严厉的温度场均匀性的需求。当然关于环境实验设备制作商而言，都在努力完成高的变温速率和好的温度场均匀性兼而有之的商品，以满意用户的需求。如美国环测公司(Envirotronics)出产的温湿度箱，变温速率15℃/m时，温度场的均匀性在±2.2℃之内。

6. 湿度的精度操控。

环境实验箱中丈量湿度大都是选用价格低廉的干湿球法，在高湿(80~100%RH)情况下，干湿球温差1℃，对应于相对湿度相差5%左右。根据测验设备的精度不该低于实验条件允差三分之一准则(见****标GJB150.1-86)，温差1℃需求干球和湿球本身温度丈量的允差为±0.7℃，则温度的丈量精度液压抵达0.2℃。依此类推，相对湿度差错为±3%RH。需求温度丈量精度应抵达±0.1℃。故选用干湿球法丈量相对湿度的差错一般为±(3~5)% RH，温度丈量精度如此，湿度的操控精度也就可想而知了。

为战胜干湿球法丈量精度不高，且受人为操作影响过大的缺陷，近十几年固体式湿度敏感头(如电容式湿度传感器)在处置了低温(-55~70℃)下运用的疑问后，已开始运用到环境实验设备中，其丈量精度可抵达±1~3%RH。美国不测公司出产的温湿度箱均已装备固体式湿度传感器。

湿度的操控精度除了受测湿手段制约外，还与加湿办法有关，在环境实验箱中加湿的办法许多，通用的有以下三种：

1) 水盘式加湿。分为自然蒸腾和电加热蒸腾，此种加湿办法加湿的速率慢。操控精度较低，多适合于恒温恒湿箱。

2) 喷蒸汽加湿。加湿的速率快，但加湿的动摇度大，容易完成快速操控，操控精度较好，但由于喷入100℃蒸汽，对箱内的温度状态会发生少数的搅扰。

3) 喷雾化的水。雾化水的微粒直径大体在10~50μ此种办法具有喷蒸汽加湿的优点，又不需求外置蒸汽锅炉，并且能够调整喷水微粒的温度和箱体内实验温度一样，是一种对比好的加湿办法。

7. 露点温度挑选

露点温度是指在给定的肯定含湿量不变的条件下，使湿空气冷却到饱和状态(相对温度为100% RH)时的那个温度。因而，给出了空气状态的露点温度，也就给出了空气的肯定含湿量，从空气的焓——湿图就能够查到对应此肯定含湿量时不一样温度下的相对温度值。露点温度越低，阐明箱体内空气的肯定含湿量越小，对应同一温度下的相对湿度也越小。一个温湿度环境实验箱所能抵达的最低露点温度与所选用除湿办法有关，一般选用的制冷除湿的办法，最低露点温度约为5~7℃，经过长时刻的安稳除湿，露点温度也可抵达2~5℃，若一定需求露点温度抵达0℃以下，则需求选用固体吸湿剂或液体吸湿剂等附加设备，或其它枯燥除湿设备。如美国环测公司出产的温湿度箱可选配露点温度为-40℃的干空气吹扫体系和空气枯燥体系。

四、 恒温恒湿试验箱设备情况分析

1) 温湿度环境实验设备的出产是一个继续了几十年的机械制作行业，其根本技能(如制冷，加热)已经成熟。可是跟着工业技能的前进和发展，许多新的运用技能不断被引入到环境实验设备中，如计算机技能、模糊操控理论、多箱同步工作等，因而，很难给制作厂家下一个孰优孰劣的武断性结论。各个出产厂家积几十年的制作经历所出产垢设备都是能够运用的，其作业原理、所运用的技能，甚至结构、材料等都有许多相似之处。只需出产厂家办理精细，以质量认真负责(如经过ISO9000证明)，其商品都有存在的条件和运用的价值。

2) 国内国外的环境实验设备虽然作业原理、运用技能等根本一样，但在下述三个方面仍存在差距，形成国内出产的环境实验设备运用中毛病率高，功能目标的继续确保期比国外短。

a) 元器件、部件的质量相对较差，尤其是制冷紧缩机组、胀大

阀、主通路电磁阀及操控体系的电子元器件。国内出产的环境实验设备的毛病中，大都是由元器件、部件的质量及运用寿命而引发的。

b) 出产技术相对落后。出产技术及设备，包含施工人员的技能水平，对商品的运用寿命影响较大。如制冷体系中管道安置触及工作中管道的谐振，制冷剂流程中的沿程损失，修理物便利性，紧缩机油的全程收回流畅等。再如管路的焊接技术及质量，管路清洗及检漏技能等。出产的设备(如数控变板、数控弯管、充氮保护焊机等)能够用钱很快买到，但出产技术却是一个长期的经历积累过程，不行一鞠而蹴。

c) 出产过程的质量操控。国内出产过程的质量操控远不如国外公司那么严厉，因而设备的危险较多。这些危险在运用中会逐步露出而形成毛病。出产过程的质量操控与出产厂家的办理水平、出产习惯有关，经过ISO9000的证明是出产过程质量操控走上标准化的一个标志。

3)国外出产温湿度环境实验设备的厂家有美国的Envirotronics(环测)、Thermotron(热测)、德国的Weiss、Votsch(富奇)公司、意大利的ACS公司、日本的TaBal公司等。上述各家公司在出产气候环境实验设备方面都积累了丰富的经历。供给的设备都是供运用的，在质量上都可信赖。至于究竟大概选用哪一家，哪一种类型商品更符合需求，除了本文前面所述的一些准则和详细的技能目标需求外，还有一些值得注重和思考的要素。

a) 功能/价格比。

环境实验设备的进口无一例外都是经过代理商在国内进行出售，价格的要素不只取决于出产厂家的本钱和赢利，还包含着许多中心环节的费用及出售提成。在一样的制作本钱下，下降中心费用是下降订货价格的重要要素。同一国家一样技能目标的商品，制作本钱大体相当，不一样国家(指西方发达国家)出产的商品即便有差别也不会太大。

b) 满意用户需求的程度和才能。

用户订货一台温湿度环境实验箱，其需求依商品实验的需求而不一样，如有的三归纳实验箱常常用于商品部件或组件的环境应力挑选实验，此刻设备的强制除湿才能以及附加空气枯燥体系的能够性是用户大概重点关怀的项目，假如有的用户想运用三归纳实验箱作环境实验(如湿热实验)，则风速的可调整性即是有必要思考的要素。

c) 售后服务及设备毛病的处置才能。

任何一台设备在运用中不能够不出毛病，一旦呈现疑问运用者能否享遭到及时的修理服务，或者能根据设备本身具有的毛病诊断才能很快确定出毛病处置办法，使设备赶快恢复功能，重新投入运用。在这方面，国内外的出产厂家都已经或正在作出积极的努力，如树立快速反应的修理部队，如在计算机操控体系中增加毛病诊断及毛病预警体系软件，用户可根据计算机供给的信息，赶快处置毛病。