Guida completa alle camere di prova ambientale/camere di temperatura e umidità

Ogni prodotto fabbricato dall'industria è soggetto a danni ambientali. I test ambientali possono aiutarti a trovare problemi nei tuoi prodotti. Per verificare l'usabilità dei vostri prodotti, le camere di test ambientali accelerano i cambiamenti ambientali o aumentano il numero di situazioni in cui l'ambiente naturale non può essere raggiunto. Quindi, con l'aiuto di una camera di prova ambientale, puoi ottenere informazioni su quanto a lungo il tuo prodotto può essere utilizzato in un ambiente naturale e scoprire quanto in alto il tuo prodotto può raggiungere il picco in ambienti estremi.

1 Cos'è un ambientale test Camera?

An camera di prova ambientale viene utilizzato per verificare se il campione da testare è intatto e funziona correttamente nelle condizioni specificate. La camera di prova ambientale è composta da due parti: l'ambiente e la camera di prova. L'ambiente si riferisce a varie condizioni ambientali, la somma delle condizioni esterne a cui è sottoposto il campione da testare in un dato momento, che possono essere meccaniche, climatiche, biologiche e varie altre. Una camera di prova è uno spazio chiuso in grado di raggiungere le condizioni di prova specificate e viene utilizzata per simulare diversi ambienti di prova.

Uno degli elementi di prova molto importanti è il test della camera climatica, come i collegamenti di test del ciclo di calore e umidità alternati ad alta temperatura, bassa temperatura, alta umidità, bassa umidità, luce e persino alternanza di calore e umidità. Pertanto, la camera di prova ambientale è anche nota come camera climatica artificiale, camera di prova ambientale, camera di prova a temperatura e umidità costanti, camera ad alta temperatura e alta umidità, camera alternata ad alta e bassa temperatura, ecc. Le principali aree coinvolte sono i test di affidabilità dei componenti elettronici , indagini sulla stabilità dei materiali chimici e di nuova energia, progettazione e produzione di componenti e automobili, produzione e confezionamento di wafer semiconduttori, ricerca sulla stabilità correlata a farmaci (chimica, medicina tradizionale cinese e biofarmaceutica), cosmetici e test microbiologici alimentari e test di terze parti.

Se un prodotto presenta problemi di qualità, ciò è molto probabilmente dovuto a fattori esterni, come diversi ambienti di utilizzo e scenari come temperatura, umidità e vibrazioni, che non sono stati previsti o presi in considerazione durante la progettazione. Ad esempio, climi da caldi a freddi, diversi effetti di corrosione e molti altri fattori.

Oltre alle condizioni di utilizzo, si tiene conto anche delle diverse sollecitazioni a cui il prodotto può essere sottoposto durante le operazioni di imballaggio, trasporto e stoccaggio, che possono causare danni o accorciare la vita utile del prodotto.

2 Tipi di camere per prove ambientali

Quando un oggetto viene collocato all'aperto, è probabile che sia soggetto ad ambienti naturali come vento, sole, altitudine, umidità, freddo, urti, nebbia salina, sabbia e polvere. Per diversi ambienti naturali esistono diversi standard di test e diversi tipi di camere di test ambientali.

I test ambientali comuni includono principalmente: test a bassa pressione, test ad alta temperatura, test a bassa temperatura, test di shock termico, test di radiazione solare (luce del sole), test di pioggia, test di umidità, test di muffa, test di sabbia e polvere, test di immersione in acqua, test pioggia gelata, ecc.

3 Principio di funzionamento delle camere per prove ambientali

Il principio di funzionamento delle camere per test ambientali può essere interpretato principalmente attraverso due parametri fisici, tra cui la temperatura e l'umidità.

La camera per prove ambientali è composta da due parti: regolazione della temperatura (riscaldamento e raffreddamento) e umidificazione. Attraverso la ventola rotante installata nella parte superiore della camera, l'aria viene scaricata nella camera per ottenere la circolazione del gas e bilanciare la temperatura e l'umidità all'interno della camera. I dati raccolti dai sensori di temperatura e umidità integrati nella camera vengono trasmessi al controller per la modifica e l'elaborazione per regolare la temperatura e l'umidità.

Controllo della temperatura

Per controllare la temperatura, la camera di prova deve essere in grado di svolgere due funzioni: riscaldamento e raffreddamento. Inoltre, deve essere possibile regolare uniformemente la temperatura all'interno della camera.

La tecnologia specifica per la distribuzione dell'aria all'interno della camera di prova ambientale garantisce un elevato grado di uniformità di temperatura in tutta la camera, assicurando che tutti i componenti e le superfici siano sottoposti alla stessa temperatura.

Il sistema di raffreddamento meccanico della camera di prova ambientale è costituito da un sistema a circuito chiuso con i seguenti componenti principali: compressore, condensatore, valvola di espansione, evaporatore.

Attraverso la compressione e la successiva espansione del gas refrigerante, la camera climatica raggiungerà un raffreddamento uniforme.

Le camere per prove ambientali sono solitamente classificate secondo due valori di temperatura minima: monostadio con temperatura minima di -40℃ e doppio stadio (cioè con sistema in cascata) con temperatura minima di almeno -70℃.

Il sistema di riscaldamento meccanico è costituito da elementi riscaldati elettricamente posti in prossimità del sistema di ventilazione, attraverso i quali l'aria riscaldata viene trasferita all'interno della camera. Le due funzioni, raffreddamento e riscaldamento, sono controllate da un PLC secondo i parametri di ciclo impostati dall'operatore per garantire le prestazioni richieste.

Controllo dell'umidità

Per controllare l'umidità, la camera di prova deve essere in grado di eseguire sia compiti di umidificazione che di deumidificazione, e deve anche essere in grado di ottenere una distribuzione uniforme dell'umidità all'interno della camera.

L'umidificazione diretta è ottenuta per mezzo di un umidificatore elettrico, che assicura un'umidificazione priva di aerosol iniettando vapore attraverso i fori del flusso d'aria dietro il ventilatore di ricircolo dell'aria. L'umidificatore è controllato da un algoritmo dedicato per una maggiore affidabilità.

La camera di prova è deumidificata da un sistema meccanico basato sul principio della condensazione, utilizzando lo stesso sistema meccanico del raffreddamento. Secondo questo principio, quando un oggetto più freddo viene esposto a un ambiente più caldo, l'umidità dell'aria si condensa sulla superficie dell'oggetto più freddo. L'evaporatore è l'elemento a temperatura più bassa nella camera di prova e sarà quindi utilizzato con una sezione dedicata per ridurre il livello di umidità nella camera.

4 Per quali test vengono utilizzate le camere per test ambientali?

Utilizziamo diverse camere di test ambientali per scopi diversi. Per i test ambientali, le camere vengono generalmente utilizzate per quattro tipi principali di test.

Test in stato stazionario

Una camera di prova che controlla la temperatura, l'umidità o altri fattori entro un certo intervallo e mantiene la temperatura per un certo periodo di tempo. È possibile utilizzare questo tipo di test per misurare la vita utile di un prodotto o per testare la stabilità per un lungo periodo di tempo in un ambiente specifico. I risultati di questo test saranno più accurati.

Può simulare l'adattabilità dei prodotti in diverse condizioni ambientali come alta temperatura e alta umidità / alta temperatura e bassa umidità / alta temperatura / bassa temperatura. È ampiamente utilizzato per testare prodotti in elettronica, elettronica, alimentare, automobilistico, gomma e plastica, metallo, prodotti chimici e materiali da costruzione.

Test di ciclo termico

In questo test, la camera di prova fornisce al tuo prodotto due ambienti estremi e passa da uno all'altro per un periodo di tempo. Questo è un processo lento. I cambiamenti nel tuo prodotto dovrebbero essere visibili durante il test.

Test di shock termico

Questo test è esattamente quello che sembra: la camera di prova fornisce rapidamente un ambiente estremo per i tuoi prodotti. Scoprirai quindi i limiti della loro capacità di combattere ambienti estremi.

nebbia salina

Conosciuto anche come test in nebbia salina, è ampiamente conosciuto come un tipo di test di corrosione. Usando questo test, puoi scoprire l'usabilità dei tuoi prodotti se esposti a un ambiente reale.

Sebbene il test dei cicli termici e il test dello shock termico siano simili, non sono la stessa cosa. Il test del ciclo termico è un processo più lento rispetto al test dello shock termico. Sebbene entrambi forniscano due ambienti per il prodotto, il test dei cicli termici è più lento del test dello shock termico. Il test del ciclo termico fornirà ai produttori risultati accurati durante il controllo di determinate temperature e umidità. Il test di shock termico, invece, ti fornirà dati sulla durata del tuo prodotto quando passi tra i due ambienti estremi.

Test di variazione rapida della temperatura, è il prodotto nel limite di resistenza del progetto, l'uso di tecniche di accelerazione della temperatura per modificare lo stress ambientale esterno, in modo che il prodotto nello stress termico e dovrebbe cambiare, attraverso l'accelerazione dello stress per rendere i potenziali difetti del prodotto emergere, per migliorare la resa della spedizione del prodotto e ridurre il numero di rilavorazioni ha un effetto significativo. I prodotti sono ampiamente utilizzati negli istituti aerospaziali, militari, di ricerca scientifica, università, istituti di controllo qualità, componenti automobilistici, elettronica ed elettrica, nuova energia, LED, telefoni cellulari, plastica, display, comunicazioni, hardware chimico e altre industrie.

5 Come leggere i parametri della camera di prova ambientale?

Camera di prova ad alta e bassa temperatura, ad esempio, nella pre-valutazione della camera di prova ambientale e persino nel processo di messa in servizio della produzione back-end, oltre all'intervallo di temperatura menzionato all'inizio, ci concentreremo anche sui seguenti indicatori chiave.

Velocità di variazione della temperatura: in poche parole, ogni minuto, l'aumento / diminuzione della temperatura interna del valore della camera.

Deviazione della temperatura: dopo che il dispositivo ha raggiunto il valore impostato e si è stabilizzato, il valore della temperatura in ciascun punto di misurazione viene registrato rispetto al valore della temperatura indicato dal dispositivo, una volta al minuto, 30 volte in totale. La deviazione del valore massimo/minimo dal valore impostato durante il processo è il valore desiderato.

Fluttuazione della temperatura: sempre utilizzando i dati raccolti durante il processo di deviazione della temperatura sopra descritto, il valore massimo della differenza di temperatura tra ciascun punto di raccolta nello spazio di lavoro per un periodo di 30 min.

Uniformità della temperatura: sempre utilizzando i dati di cui sopra, la media aritmetica della massima differenza di temperatura spaziale tra i 9 punti di prova ad ogni minuto nell'arco di 30 minuti.

D: Con l'uniformità della temperatura, ho ancora bisogno della fluttuazione della temperatura come indicatore?

Sì.

Sebbene l'uniformità della temperatura possa essere espressa nell'equilibrio della temperatura dello spazio scatola di buono o scarso, ma a causa del calcolo vengono utilizzati nel metodo delle medie multiple, in modo che le fluttuazioni di temperatura in ogni punto del fattore vengano sostanzialmente rimosse.

Tuttavia, per gli indicatori di prestazione della temperatura dell'apparecchiatura di prova non è sufficiente solo l'uniformità della temperatura contrassegnata, devono esserci anche indicatori di fluttuazione della temperatura, ovvero l'entità della variazione di temperatura in ogni punto nel tempo, al fine di descrivere completamente i cambiamenti nella temperatura campo nella scatola, specialmente quando le fluttuazioni di temperatura sono grandi.

D: Con la deviazione della temperatura, perché ho bisogno di uniformità e fluttuazione della temperatura?

La fluttuazione della temperatura della camera di prova è un indicatore molto importante

La camera di prova a temperatura e umidità costante, l'umidità alternata ad alta e bassa temperatura e la camera di prova di calore e altre apparecchiature sono requisiti speciali per le fluttuazioni di temperatura, quindi è necessario contrassegnare le fluttuazioni di temperatura. Perché quando la fluttuazione della temperatura dell'umidità e della camera di calore, porterà fluttuazioni di umidità maggiori, aumenterà l'errore di umidità, potrebbe superare la deviazione consentita dall'umidità.

6 Come scelgo una camera di temperatura e umidità?

Come scelgo la dimensione del volume?

Quando si posiziona il prodotto di prova (componente, assemblaggio, parte o macchina) nella camera climatica per il test, al fine di garantire che l'atmosfera attorno al prodotto di prova possa soddisfare le condizioni ambientali di prova specificate nelle specifiche di prova, il volume della camera di lavoro della camera climatica dovrebbe essere almeno da 3 a 5 volte il volume del contorno del prodotto in esame.

Qual è l'intervallo di temperatura appropriato?

Maggiore è il limite di temperatura superiore, maggiore è la differenza di temperatura tra l'interno e l'esterno della scatola, meno uniforme è il campo di flusso all'interno della scatola e minore è il volume dello studio disponibile. D'altra parte, maggiore è la temperatura limite superiore, maggiori sono i requisiti di resistenza al calore per i materiali isolanti (ad es. lana di vetro, ecc.) nel sandwich della parete della camera. Maggiori sono i requisiti per la tenuta della camera, maggiore è il costo di realizzazione della camera.

Al momento, l'intervallo della camera di prova della temperatura è generalmente di -70 ℃ ~ + 180 ℃. Questi intervalli di temperatura possono solitamente soddisfare le esigenze della maggior parte dei test di temperatura dei prodotti militari e civili.

Quanto intervallo di umidità è appropriato?

La maggior parte degli indicatori di umidità forniti dalla camera di test ambientale è 20% ~ 98% RH o 30% ~ 98% RH, se la camera di test di umidità e calore senza sistema di deumidificazione, l'intervallo di umidità del 60 ~ 98%, questo tipo di test la camera può eseguire solo test di alta umidità, ma il suo prezzo è molto più basso.

La stragrande maggioranza dell'attuale scatola di temperatura e umidità utilizza il principio della deumidificazione della refrigerazione, nella scatola della camera di precondizionamento dell'aria più un set di tubi luminosi di refrigerazione. Quando l'aria umida passa attraverso il tubo freddo, la sua umidità relativa raggiungerà il 100% RH, poiché l'aria è satura di condensa sul tubo luminoso, rendendo l'aria più secca. Questo tipo di deumidificazione può teoricamente raggiungere una temperatura di rugiada inferiore a zero gradi, ma quando la temperatura superficiale del punto freddo raggiunge 0°C, le goccioline d'acqua che si condensano sulla superficie del tubo luminoso congeleranno, pregiudicando così lo scambio termico sulla superficie del tubo luminoso e riducendo la capacità di deumidificazione. E poiché la scatola non può essere assolutamente sigillata, l'aria umida nell'atmosfera penetrerà nella scatola e riporterà la temperatura del punto di rugiada. D'altra parte, l'aria umida che scorre tra il tubo luminoso è in contatto con il tubo luminoso (punto freddo) solo nell'istante in cui raggiunge la saturazione e fa precipitare il vapore acqueo, quindi questo metodo di deumidificazione è difficile da raggiungere la temperatura del punto di rugiada nella scatola a 0 ℃ sotto. La temperatura effettiva del punto di rugiada basso zui raggiunta è compresa tra 5 e 7°C. La temperatura del punto di rugiada di 5 ℃ equivale al contenuto di umidità assoluta di 0.0055 g/Kg, corrispondente a un'umidità relativa del 20% RH e una temperatura di 30 ℃. Se la temperatura richiesta di 20°C nell'umidità relativa del 20% RH, la temperatura del punto di rugiada in questo momento è -3°C, l'utilizzo del metodo di raffreddamento della deumidificazione è molto difficile, è necessario scegliere il sistema di asciugatura dell'aria da ottenere.

Metodi di controllo

Le camere di prova a temperatura e umidità hanno camere di prova costanti e camere di prova alternate in due casi. La normale camera di prova ad alta e bassa temperatura si riferisce generalmente alla camera di prova costante ad alta e bassa temperatura, la sua modalità di controllo: impostare una temperatura target, la camera di prova ha la capacità di termostatare automaticamente al punto di temperatura target. Il metodo di controllo del controllo della camera di prova a temperatura e umidità costante è simile, impostare una temperatura target, punto di umidità, la camera di prova ha la capacità di termostatare automaticamente alla temperatura target, punto di umidità. La camera di prova alternata ad alta e bassa temperatura ha la capacità di impostare uno o più cambiamenti di temperatura alta e bassa, procedure cicliche, la camera di prova ha la capacità di completare il processo di prova secondo la curva preimpostata e può rientrare nell'intervallo del massimo aumento della temperatura, capacità della velocità di raffreddamento, controllo preciso dell'aumento della temperatura, velocità di raffreddamento, ovvero è possibile impostare la pendenza della curva per controllare la velocità di aumento della temperatura, raffreddamento. Allo stesso modo, la camera di prova alternata di calore e umidità ad alta e bassa temperatura ha anche la capacità di preimpostare le curve di temperatura e umidità e controllarle in base al preset. Naturalmente, la camera di prova alternata ha una funzione di camera di prova costante, ma i costi di produzione della camera di prova alternata sono più alti, poiché la camera di prova alternata deve essere configurata con un dispositivo di registrazione automatica della curva, strumento di controllo del programma, ma anche per risolvere la camera di prova in il caso di alta temperatura interna per aprire la macchina di refrigerazione e altri problemi, pertanto, il prezzo della camera di prova alternata rispetto al prezzo della camera di prova costante è generalmente superiore al 20%. Pertanto, dovremmo essere realistici rispetto alle esigenze del metodo di prova come punto di partenza, la scelta della camera di prova costante o della camera di prova alternata.

Velocità del vento

Le norme pertinenti prevedono test ambientali, la velocità del vento della camera di temperatura e umidità deve essere inferiore a 1.7 m / s, per il test stesso, minore è la velocità del vento, meglio è, la velocità del vento accelererà la superficie del pezzo di prova e il flusso d'aria all'interno del scambio termico della camera, l'autenticità del test non è favorevole. Ma per garantire l'uniformità della camera di prova, la camera di prova ha una circolazione del vento necessaria. Tuttavia, la camera di prova a variazione rapida di temperatura e la temperatura, l'umidità, le vibrazioni e altre camere di prova ambientali integrate a più fattori, al fine di perseguire il tasso di variazione della temperatura, devono accelerare il flusso dell'aria circolante all'interno della camera, la velocità del vento è solitamente 2 ~ 3m/sec. Pertanto, per scopi diversi, il limite di velocità del vento non è lo stesso.

Sbalzi di temperatura

La fluttuazione della temperatura è un parametro relativamente facile da raggiungere e l'effettiva fluttuazione della temperatura della maggior parte delle camere di prova prodotte da tutti i produttori di apparecchiature per test ambientali può essere controllata entro un intervallo di ±0.3°C.

Uniformità del campo di temperatura

Per simulare più correttamente le effettive condizioni ambientali subite dal prodotto in natura, è necessario garantire che l'area circostante il prodotto in prova sia alle stesse condizioni ambientali di temperatura nella prova ambientale, per cui il gradiente di temperatura e le fluttuazioni di temperatura all'interno la camera di prova deve essere limitata. Ad esempio, nelle regole generali del metodo di prova ambientale per attrezzature militari, è chiaramente stabilito che "la temperatura del sistema di misurazione vicino al campione di prova deve essere entro ±2°C della temperatura di prova e il suo lavoro di temperatura non deve superare 1°C/m o un valore totale di 2.2°C (il provino non funziona)”.

Controllo accurato della temperatura

La maggior parte delle camere di prova ambientali nella misurazione dell'umidità è il metodo del bulbo umido e secco, la deviazione dell'umidità relativa dovrebbe essere ± 23% RH. Per soddisfare i requisiti di accuratezza del controllo dell'umidità, l'accuratezza del controllo della temperatura della camera di prova dell'umidità è elevata, le fluttuazioni di temperatura sono generalmente inferiori a ± 0.2 ℃. Altrimenti è difficile soddisfare i requisiti di accuratezza del controllo dell'umidità.

metodo di raffreddamento

Se la camera di prova è dotata di sistema di refrigerazione, il sistema di refrigerazione deve essere raffreddato. Esistono due forme di camere di prova raffreddate ad aria e raffreddate ad acqua.

7 Per quali settori industriali sono adatte le camere per prove ambientali?

Molte industrie testano prototipi di prodotti per verificare affidabilità, caratteristiche, resistenza alle sollecitazioni e altre applicazioni nell'ambiente in cui vengono utilizzati. Se i risultati di questi test non sono soddisfacenti, è necessario trovare la causa o i componenti difettosi e affrontare la causa principale e migliorare il prodotto. Le camere per test ambientali sono spesso utilizzate nei seguenti settori per verificare l'usabilità dei prodotti.

Aeronautico

Le camere di test ambientali sono utilizzate nell'industria aerospaziale per simulare e riprodurre condizioni ambientali tipiche durante le fasi di atterraggio, decollo e volo per garantire standard qualificati, affidabili ed elevati di prestazioni e qualità del prodotto.

L'industria automobilistica

Le normative nel settore automobilistico vengono costantemente aggiornate e i requisiti di sicurezza sono in aumento. Oltre alle questioni fondamentali della sicurezza del conducente e dei passeggeri, vi è anche la questione del rispetto delle normative sulle emissioni al fine di proteggere l'ambiente.

Industria elettronica

Vengono eseguiti test ambientali delle apparecchiature elettroniche per ridurre il rischio di guasto del prodotto sul campo. I test sono essenziali per garantire che i prodotti abbiano una lunga durata e mantengano le loro prestazioni iniziali.

Industria delle batterie

Le camere di test ambientali per il test delle batterie sono dedicate al test delle batterie agli ioni di litio. Lo scopo dei test non è solo quello di verificare la durata della batteria, ma anche il grado di sicurezza in condizioni ambientali specifiche.

Altre aree

Le camere per test ambientali possono essere utilizzate anche nell'industria alimentare, nell'edilizia, nell'industria energetica, nell'industria farmaceutica, ecc.

Con il rapido sviluppo della moderna tecnologia industriale, i prodotti elettrici ed elettronici sono ampiamente utilizzati. Allo stesso tempo, le condizioni ambientali stanno diventando sempre più complesse. Solo regolando correttamente le misure di protezione ambientale dei prodotti possono essere protetti da danni durante lo stoccaggio e il trasporto, ed essere sicuri e affidabili durante l'uso.