Guía completa de cámaras de prueba ambiental/cámaras de temperatura y humedad

Todo producto fabricado por la industria está sujeto a daños ambientales. Las pruebas ambientales pueden ayudarlo a encontrar problemas en sus productos. Para comprobar la usabilidad de sus productos, las cámaras de pruebas ambientales aceleran los cambios ambientales o aumentan el número de situaciones en las que no se puede alcanzar el entorno natural. Entonces, con la ayuda de una cámara de prueba ambiental, puede obtener información sobre cuánto tiempo se puede usar su producto en un entorno natural y averiguar qué tan alto puede alcanzar su producto en entornos extremos.

1 ¿Qué es un medio ambiente? test ¿cámara?

An cámara de prueba ambiental se utiliza para comprobar si la muestra que se va a analizar está intacta y funciona correctamente en las condiciones especificadas. La cámara de prueba ambiental consta de dos partes: el entorno y la cámara de prueba. El medio ambiente se refiere a diversas condiciones ambientales, la suma de condiciones externas a las que se somete la muestra a ensayar en un momento dado, que pueden ser mecánicas, climáticas, biológicas, y varios otros ambientes. Una cámara de prueba es un espacio cerrado capaz de lograr las condiciones de prueba especificadas y se utiliza para simular diferentes entornos de prueba.

Uno de los elementos de prueba muy importantes es la prueba de la cámara climática, como alta temperatura, baja temperatura, alta humedad, baja humedad, luz e incluso enlaces de prueba de ciclo de calor y humedad alternos. Por lo tanto, la cámara de prueba ambiental también se conoce como cámara de clima artificial, cámara de prueba ambiental, cámara de prueba de temperatura y humedad constantes, cámara de alta temperatura y alta humedad, cámara de alternancia de alta y baja temperatura, etc. Las principales áreas involucradas son las pruebas de confiabilidad de componentes electrónicos. , investigación de estabilidad de materiales químicos y de nuevas energías, diseño y fabricación de piezas y automóviles, producción y envasado de obleas de semiconductores, investigación de estabilidad relacionada con fármacos (químicos, medicina tradicional china y biofarmacéuticos), pruebas microbiológicas de alimentos y cosméticos, y pruebas de terceros.

Si un producto tiene problemas de calidad, lo más probable es que se deba a factores externos, como diferentes entornos de uso y escenarios como la temperatura, la humedad y las vibraciones, que no se previeron ni se tuvieron en cuenta durante el diseño. Por ejemplo, climas cálidos a fríos, diferentes efectos de corrosión y muchos otros factores.

Además de las condiciones de uso, también se tienen en cuenta los diversos esfuerzos a los que puede estar sometido el producto durante las operaciones de embalaje, transporte y almacenamiento, que pueden causar daños o acortar la vida útil del producto.

2 Tipos de cámaras de pruebas ambientales

Cuando un artículo se coloca al aire libre, es probable que esté expuesto a entornos naturales como el viento, el sol, la altitud, la humedad, el frío, los golpes, el rocío salino, la arena y el polvo. Para diferentes entornos naturales, existen diferentes estándares de prueba y diferentes tipos de cámaras de prueba ambiental.

Las pruebas ambientales comunes incluyen principalmente: prueba de baja presión, prueba de alta temperatura, prueba de baja temperatura, prueba de choque térmico, prueba de radiación solar (sol), prueba de lluvia, prueba de humedad, prueba de moho, prueba de arena y polvo, prueba de inmersión en agua, prueba de lluvia helada, etc.

3 Principio de funcionamiento de las cámaras de pruebas ambientales

El principio de funcionamiento de las cámaras de pruebas ambientales se puede interpretar principalmente a través de dos parámetros físicos, que incluyen la temperatura y la humedad.

La cámara de pruebas ambientales consta de dos partes: regulación de la temperatura (calefacción y refrigeración) y humidificación. A través del ventilador giratorio instalado en la parte superior de la cámara, el aire se descarga en la cámara para lograr la circulación del gas y equilibrar la temperatura y la humedad dentro de la cámara. Los datos recopilados por los sensores de temperatura y humedad integrados en la cámara se transmiten al controlador para su edición y procesamiento para regular la temperatura y la humedad.

Control de temperatura

Para controlar la temperatura, la cámara de prueba debe poder realizar dos funciones: calentar y enfriar. Además, debe ser posible regular la temperatura dentro de la cámara de manera uniforme.

La tecnología específica para la distribución del aire dentro de la cámara de pruebas ambientales garantiza un alto grado de uniformidad de temperatura en toda la cámara, asegurando que todos los componentes y superficies estén sometidos a la misma temperatura.

El sistema de enfriamiento mecánico de la cámara de prueba ambiental consta de un sistema de circuito cerrado con los siguientes componentes principales: compresor, condensador, válvula de expansión, evaporador.

A través de la compresión y posterior expansión del gas refrigerante, la cámara ambiental logrará un enfriamiento uniforme en todas partes.

Las cámaras de prueba ambiental generalmente se clasifican de acuerdo con dos valores mínimos de temperatura: etapa única con una temperatura mínima de -40 ℃ y etapa doble (es decir, con un sistema en cascada) con una temperatura mínima de al menos -70 ℃.

El sistema de calentamiento mecánico consta de elementos calentados eléctricamente colocados cerca del sistema de ventilación, a través de los cuales se transfiere el aire caliente al interior de la cámara. Las dos funciones, refrigeración y calefacción, son controladas por un PLC de acuerdo con los parámetros del ciclo establecidos por el operador para garantizar el rendimiento requerido.

Control de humedad

Para controlar la humedad, la cámara de prueba debe poder realizar tareas de humidificación y deshumidificación, y también debe poder lograr una distribución uniforme de la humedad dentro de la cámara.

La humidificación directa se logra por medio de un humidificador eléctrico, que asegura una humidificación sin aerosol al inyectar vapor a través de los orificios de flujo de aire detrás del ventilador de recirculación de aire. El humidificador está controlado por un algoritmo dedicado para una mayor confiabilidad.

La cámara de ensayo se deshumidifica mediante un sistema mecánico basado en el principio de condensación, utilizando el mismo sistema mecánico que para la refrigeración. Según este principio, cuando un objeto más frío se expone a un ambiente más cálido, la humedad del aire se condensa en la superficie del objeto más frío. El evaporador es el elemento de temperatura más baja en la cámara de prueba y, por lo tanto, se utilizará con una sección dedicada para reducir el nivel de humedad en la cámara.

4 ¿Para qué pruebas se utilizan las cámaras de pruebas ambientales?

Utilizamos diferentes cámaras de prueba ambientales para diferentes propósitos. Para las pruebas ambientales, las cámaras se utilizan normalmente para cuatro tipos principales de pruebas.

Pruebas de estado estacionario

Una cámara de prueba que controla la temperatura, la humedad u otros factores dentro de un cierto rango y mantiene la temperatura durante un cierto período de tiempo. Puede utilizar este tipo de prueba para medir la vida útil de un producto o para probar la estabilidad durante un largo período de tiempo en un entorno específico. Los resultados de esta prueba serán más precisos.

Puede simular la adaptabilidad de los productos en diferentes condiciones ambientales, como alta temperatura y alta humedad/alta temperatura y baja humedad/alta temperatura/baja temperatura. Es ampliamente utilizado para probar productos en electrónica, electrónica, alimentos, automoción, caucho y plástico, metal, productos químicos y materiales de construcción.

Prueba de ciclismo térmico

En esta prueba, la cámara de prueba proporciona a su producto dos entornos extremos y cambia entre ellos durante un período de tiempo. Este es un proceso lento. Los cambios en su producto deben ser visibles durante la prueba.

Prueba de choque térmico

Esta prueba es exactamente lo que parece: la cámara de prueba proporciona rápidamente un entorno extremo para sus productos. Luego descubrirá los límites de su capacidad para combatir entornos extremos.

Prueba del spray de sal

También conocida como prueba de niebla salina, es ampliamente conocida como un tipo de prueba de corrosión. Con esta prueba, puede descubrir la usabilidad de sus productos cuando se exponen a un entorno real.

Aunque la prueba de ciclo térmico y la prueba de choque térmico son similares, no son lo mismo. La prueba de ciclo térmico es un proceso más lento que la prueba de choque térmico. Aunque ambos proporcionan dos ambientes para el producto, la prueba de ciclo térmico es más lenta que la prueba de choque térmico. La prueba de ciclo térmico proporcionará a los fabricantes resultados precisos al controlar ciertas temperaturas y humedad. La prueba de choque térmico, por otro lado, le proporcionará datos sobre la durabilidad de su producto al cambiar entre los dos entornos extremos.

Prueba de cambio rápido de temperatura, es el producto en el límite de resistencia del diseño, el uso de técnicas de aceleración de temperatura para cambiar el estrés ambiental externo, de modo que el producto en el estrés térmico y debe cambiar, a través de la aceleración del estrés para hacer los posibles defectos del producto emerge, para mejorar el rendimiento del envío del producto y reducir el número de reprocesos tiene un efecto significativo. Los productos son ampliamente utilizados en la industria aeroespacial, militar, institutos de investigación científica, universidades, institutos de control de calidad, piezas de automóviles, electrónica y electricidad, nuevas energías, LED, teléfonos móviles, plásticos, pantallas, comunicaciones, hardware químico y otras industrias.

5 ¿Cómo leer los parámetros de la cámara de prueba ambiental?

Cámara de prueba de alta y baja temperatura, por ejemplo, en la evaluación previa de la cámara de prueba ambiental, e incluso en el proceso de puesta en marcha de producción final, además del rango de temperatura mencionado al principio, también nos centraremos en los siguientes indicadores clave.

Tasa de cambio de temperatura: en pocas palabras, cada minuto, la temperatura interna sube / baja del valor de la cámara.

Desviación de temperatura: una vez que el dispositivo ha alcanzado el valor establecido y se ha estabilizado, el valor de temperatura en cada punto de medición se compara con el valor de temperatura indicado por el dispositivo, una vez por minuto, 30 veces en total. La desviación del valor máximo/mínimo del valor establecido durante el proceso es el valor deseado.

Fluctuación de temperatura: nuevamente utilizando los datos recopilados durante el proceso de desviación de temperatura descrito anteriormente, el valor máximo de la diferencia de temperatura entre cada punto de recolección en el espacio de trabajo durante un período de 30 min.

Uniformidad de temperatura: nuevamente utilizando los datos anteriores, la media aritmética de la diferencia de temperatura espacial máxima entre los 9 puntos de prueba en cada minuto durante 30 minutos.

P: Con la uniformidad de la temperatura, ¿todavía necesito la fluctuación de la temperatura como indicador?

Sí.

Aunque la uniformidad de la temperatura se puede expresar en el balance de temperatura del espacio de caja de bueno o malo, pero debido al cálculo se utilizan en el método de promedios múltiples, de modo que las fluctuaciones de temperatura en cada punto del factor básicamente se eliminan.

Sin embargo, para los indicadores de rendimiento de temperatura del equipo de prueba, la uniformidad de temperatura marcada no es suficiente, también debe haber indicadores de fluctuación de temperatura, es decir, el tamaño del cambio de temperatura en cada punto a lo largo del tiempo, para describir completamente los cambios en la temperatura campo en el cuadro, especialmente cuando las fluctuaciones de temperatura son grandes.

P: Con la desviación de temperatura, ¿por qué necesito uniformidad y fluctuación de temperatura?

La fluctuación de la cámara de prueba de temperatura es un indicador muy importante

La cámara de prueba de temperatura y humedad constante, la cámara de prueba de humedad y calor alterna de alta y baja temperatura y otros equipos son un requisito especial para las fluctuaciones de temperatura, por lo que es necesario marcar las fluctuaciones de temperatura. Porque cuando la fluctuación de temperatura de la cámara de humedad y calor traerá mayores fluctuaciones de humedad, aumentará el error de humedad, puede exceder la desviación permitida de humedad.

6 ¿Cómo elijo una cámara de temperatura y humedad?

¿Cómo elijo el tamaño del volumen?

Al colocar el producto de prueba (componente, ensamblaje, pieza o máquina) en la cámara climática para la prueba, a fin de garantizar que la atmósfera alrededor del producto de prueba pueda cumplir con las condiciones de prueba ambientales especificadas en la especificación de prueba, el volumen de la cámara de trabajo de la cámara climática debe ser al menos de 3 a 5 veces el volumen del contorno del producto de prueba.

¿Cuál es el rango de temperatura adecuado?

Cuanto mayor sea el límite superior de temperatura, mayor será la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior de la caja, menos uniforme será el campo de flujo dentro de la caja y menor será el volumen de estudio disponible. Por otro lado, cuanto mayor sea la temperatura límite superior, mayores serán los requisitos de resistencia al calor para los materiales de aislamiento (p. ej., lana de vidrio, etc.) en el sándwich de la pared de la cámara. Cuanto mayores sean los requisitos para el sellado de la cámara, mayor será el coste de fabricación de la cámara.

En la actualidad, el rango de temperatura de la cámara de prueba es generalmente de -70 ℃ ~ +180 ℃. Estos rangos de temperatura generalmente pueden satisfacer las necesidades de la mayoría de las pruebas de temperatura de productos militares y civiles.

¿Qué rango de humedad es apropiado?

La mayoría de los indicadores de humedad dados por la cámara de prueba ambiental es 20% ~ 98% RH o 30% ~ 98% RH, si la cámara de prueba de humedad y calor sin sistema de deshumidificación, el rango de humedad de 60 ~ 98%, este tipo de prueba La cámara solo puede hacer pruebas de alta humedad, pero su precio es mucho más bajo.

La gran mayoría de las cajas de temperatura y humedad actuales utilizan el principio de deshumidificación por refrigeración, en la caja de la cámara de preacondicionamiento de aire más un conjunto de tubos de luz de refrigeración. Cuando el aire húmedo pasa a través del tubo frío, su humedad relativa alcanzará el 100 % de HR, ya que el aire está saturado de condensación en el tubo de luz, lo que hace que el aire se seque. En teoría, este tipo de deshumidificación puede alcanzar una temperatura de punto de rocío por debajo de los cero grados, pero cuando la temperatura de la superficie del punto frío alcanza los 0 °C, las gotas de agua que se condensan en la superficie del tubo de luz se congelarán, lo que afectará el intercambio de calor en el superficie del tubo de luz y reduciendo la capacidad de deshumidificación. Y debido a que la caja no se puede sellar por completo, el aire húmedo en la atmósfera se filtrará en la caja y hará que la temperatura del punto de rocío vuelva a subir. Por otro lado, el aire húmedo que fluye entre el tubo de luz solo está en contacto con el tubo de luz (punto frío) en el instante en que alcanza la saturación y precipita el vapor de agua, por lo que este método de deshumidificación es difícil de hacer que la temperatura del punto de rocío en la caja. a 0 ℃ por debajo. La temperatura de punto de rocío bajo zui real alcanzada es de 5 a 7 °C. La temperatura del punto de rocío de 5 ℃ es equivalente al contenido absoluto de humedad de 0.0055 g/Kg, lo que corresponde a una humedad relativa del 20 % y una temperatura de 30 ℃. Si la temperatura requerida de 20°C en la humedad relativa del 20% HR, la temperatura del punto de rocío en este momento es -3°C, usar el método de enfriamiento de deshumidificación es muy difícil, debe elegir el sistema de secado por aire para lograrlo.

Métodos de control

Las cámaras de prueba de temperatura y humedad tienen cámaras de prueba constantes y cámaras de prueba alternas en dos casos. La cámara de prueba ordinaria de alta y baja temperatura generalmente se refiere a la cámara de prueba de alta y baja temperatura constante, su modo de control: establece una temperatura objetivo, la cámara de prueba tiene la capacidad de termostatizar automáticamente al punto de temperatura objetivo. El método de control de control de la cámara de prueba de temperatura y humedad constante es similar, establece una temperatura objetivo, punto de humedad, la cámara de prueba tiene la capacidad de termostatizar automáticamente a la temperatura objetivo, punto de humedad. La cámara de prueba alterna de alta y baja temperatura tiene la capacidad de establecer uno o más cambios de temperatura alta y baja, procedimientos cíclicos, la cámara de prueba tiene la capacidad de completar el proceso de prueba de acuerdo con la curva preestablecida y puede estar dentro del rango del máximo aumento de temperatura, capacidad de tasa de enfriamiento, control preciso del aumento de temperatura, tasa de enfriamiento, es decir, puede establecer la pendiente de la curva para controlar la tasa de aumento de temperatura, enfriamiento. De manera similar, la cámara de prueba de calor y humedad alterna de alta y baja temperatura también tiene la capacidad de preestablecer las curvas de temperatura y humedad, y controlarlas de acuerdo con el preajuste. Por supuesto, la cámara de prueba alterna tiene una función de cámara de prueba constante, pero los costos de fabricación de la cámara de prueba alterna son más altos, porque la cámara de prueba alterna debe configurarse con un dispositivo de grabación de curva automática, instrumento de control de programa, pero también para resolver la cámara de prueba en el caso de alta temperatura interior para abrir la máquina de refrigeración y otros problemas, por lo tanto, el precio de la cámara de prueba alterna que el precio de la cámara de prueba constante es generalmente superior al 20%. Por lo tanto, debemos ser realistas con respecto a las necesidades del método de prueba como punto de partida, la elección de una cámara de prueba constante o una cámara de prueba alterna.

Velocidad del viento

Los estándares relevantes prevén pruebas ambientales, la velocidad del viento de la cámara de temperatura y humedad debe ser inferior a 1.7 m/s, para la prueba en sí, cuanto menor sea la velocidad del viento, mejor, la velocidad del viento acelerará la superficie de la pieza de prueba y el flujo de aire dentro de la intercambio de calor de la cámara, la autenticidad de la prueba no es conducente. Pero para asegurar la uniformidad de la cámara de prueba, la cámara de prueba tiene una circulación de viento que es necesaria. Sin embargo, la cámara de prueba de cambio rápido de temperatura y la temperatura, la humedad, la vibración y otra cámara de prueba ambiental integrada de múltiples factores, para lograr la tasa de cambio de temperatura, debe acelerar el flujo de aire circulante dentro de la cámara, la velocidad del viento es generalmente 2 ~ 3m/seg. Por lo tanto, para diferentes propósitos, el límite de velocidad del viento no es el mismo.

Fluctuaciones de temperatura

La fluctuación de temperatura es un parámetro relativamente fácil de lograr, y la fluctuación de temperatura real de la mayoría de las cámaras de prueba producidas por todos los fabricantes de equipos de prueba ambiental se puede controlar dentro de un rango de ±0.3 °C.

Uniformidad del campo de temperatura

Para simular más correctamente las condiciones ambientales reales que sufre el producto en la naturaleza, se debe garantizar que el área circundante del producto bajo prueba esté en las mismas condiciones ambientales de temperatura en la prueba ambiental, para lo cual el gradiente de temperatura y las fluctuaciones de temperatura dentro de la cámara de prueba debe ser limitada. Por ejemplo, en las reglas generales del método de prueba ambiental para equipo militar, está claramente estipulado que “la temperatura del sistema de medición cerca de la muestra de prueba debe estar dentro de ±2°C de la temperatura de prueba, y su temperatura de trabajo no supere 1°C/m o un valor total de 2.2°C (la muestra de ensayo no funciona)”.

Control preciso de la temperatura

La mayoría de las cámaras de prueba ambientales en la medición de la humedad son el método de bulbo húmedo y seco, la desviación de humedad relativa debe ser de ± 23% HR. Para cumplir con los requisitos de precisión del control de humedad, la precisión del control de temperatura de la cámara de prueba de humedad es alta, las fluctuaciones de temperatura son generalmente inferiores a ± 0.2 ℃. De lo contrario, es difícil cumplir con los requisitos de precisión del control de la humedad.

método de enfriamiento

Si la cámara de prueba con sistema de refrigeración, el sistema de refrigeración necesita ser enfriado. Hay dos formas de cámaras de prueba enfriadas por aire y enfriadas por agua.

7 ¿Para qué sectores industriales son adecuadas las cámaras de pruebas ambientales?

Muchas industrias prueban prototipos de productos para verificar la confiabilidad, las características, la resistencia al estrés y otras aplicaciones en el entorno en el que se utilizan. Si los resultados de estas pruebas no son satisfactorios, es necesario encontrar la causa o los componentes defectuosos y abordar la causa raíz y mejorar el producto. Las cámaras de prueba ambiental se utilizan a menudo en las siguientes industrias para comprobar la usabilidad de los productos.

Aeroespacial

Las cámaras de pruebas ambientales se utilizan en la industria aeroespacial para simular y reproducir condiciones ambientales típicas durante las fases de aterrizaje, despegue y vuelo para garantizar estándares calificados, confiables y altos de rendimiento y calidad del producto.

La industria automotriz

Las regulaciones en la industria automotriz se actualizan constantemente y los requisitos de seguridad aumentan. Además de las cuestiones básicas de la seguridad del conductor y los pasajeros, también está la cuestión del cumplimiento de las normas sobre emisiones para proteger el medio ambiente.

Industria electrónica

Las pruebas ambientales de los equipos electrónicos se llevan a cabo para reducir el riesgo de fallas del producto en el campo. Las pruebas son esenciales para garantizar que los productos tengan una vida útil prolongada y mantengan su rendimiento inicial.

Industria de las baterías

Las cámaras de pruebas ambientales para pruebas de baterías están dedicadas a las pruebas de baterías de iones de litio. El propósito de las pruebas no es solo verificar la vida útil de la batería, sino también el grado de clasificación de seguridad en condiciones ambientales específicas.

Otras Áreas

Las cámaras de pruebas ambientales también se pueden utilizar en la industria alimentaria, la industria de la construcción, la industria energética, la industria farmacéutica, etc.

Con el rápido desarrollo de la tecnología industrial moderna, los productos eléctricos y electrónicos se utilizan ampliamente. Al mismo tiempo, las condiciones ambientales son cada vez más complejas. Solo mediante la regulación adecuada de las medidas de protección ambiental de los productos se pueden proteger de daños durante el almacenamiento y el transporte, y ser seguros y fiables durante el uso.