Guia Completo para Câmaras de Teste Ambiental / Câmaras de Temperatura e Umidade

Todo produto fabricado pela indústria está sujeito a danos ambientais. Os testes ambientais podem ajudá-lo a encontrar problemas em seus produtos. Para verificar a usabilidade de seus produtos, as câmaras de teste ambiental aceleram as mudanças ambientais ou aumentam o número de situações em que o ambiente natural não pode ser alcançado. Assim, com a ajuda de uma câmara de teste ambiental, você pode obter informações sobre quanto tempo seu produto pode ser usado em um ambiente natural e descobrir a que altura seu produto pode atingir o pico em ambientes extremos.

1 O que é um ambiente teste câmara?

An câmara de teste ambiental é usado para testar se a amostra a ser testada está intacta e funcionando adequadamente nas condições especificadas. A câmara de teste ambiental consiste em duas partes: o ambiente e a câmara de teste. O ambiente refere-se a várias condições ambientais, a soma das condições externas a que a amostra a ser testada é submetida em um determinado momento, que podem ser mecânicas, climáticas, biológicas e vários outros ambientes. Uma câmara de teste é um espaço fechado capaz de atingir as condições de teste especificadas e é usado para simular diferentes ambientes de teste.

Um dos itens de teste muito importantes é o teste de câmara climática, como alta temperatura, baixa temperatura, alta umidade, baixa umidade, luz e até links de teste de ciclo alternado de calor e umidade. Portanto, a câmara de teste ambiental também é conhecida como câmara de clima artificial, câmara de teste ambiental, câmara de teste de temperatura e umidade constantes, câmara de alta temperatura e alta umidade, câmara alternada de alta e baixa temperatura, etc. As principais áreas envolvidas são testes de confiabilidade de componentes eletrônicos , investigação de estabilidade de materiais químicos e de novas energias, design e fabricação de peças automotivas, produção e embalagem de semicondutores, pesquisa de estabilidade relacionada a medicamentos (químicos, medicina tradicional chinesa e biofarmacêutica), testes microbiológicos de cosméticos e alimentos e testes de terceiros.

Se um produto apresentar problemas de qualidade, isso provavelmente se deve a fatores externos, como diferentes ambientes de uso e cenários como temperatura, umidade e vibração, que não foram previstos ou levados em consideração durante o projeto. Por exemplo, climas quentes a frios, diferentes efeitos de corrosão e muitos outros fatores.

Além das condições de uso, também são levados em consideração os diversos esforços a que o produto pode ser submetido durante as operações de embalagem, transporte e armazenamento, que podem causar danos ou encurtar a vida útil do produto.

2 Tipos de câmaras de teste ambientais

Quando um item é colocado ao ar livre, é provável que seja submetido a ambientes naturais, como vento, sol, altitude, umidade, frio, choque, maresia, areia e poeira. Para diferentes ambientes naturais, existem diferentes padrões de teste e diferentes tipos de câmaras de teste ambiental.

Testes ambientais comuns incluem principalmente: teste de baixa pressão, teste de alta temperatura, teste de baixa temperatura, teste de choque térmico, teste de radiação solar (luz do sol), teste de chuva, teste de umidade, teste de mofo, teste de areia e poeira, teste de imersão em água, teste de chuva congelante, etc.

3 Princípio de funcionamento das câmaras de teste ambientais

O princípio de funcionamento das câmaras de teste ambientais pode ser interpretado principalmente por meio de dois parâmetros físicos, incluindo temperatura e umidade.

A câmara de teste ambiental consiste em duas partes: regulação de temperatura (aquecimento e resfriamento) e umidificação. Através do ventilador rotativo instalado na parte superior da câmara, o ar é descarregado na câmara para obter a circulação do gás e equilibrar a temperatura e a umidade dentro da câmara. Os dados coletados pelos sensores de temperatura e umidade embutidos na câmara são transmitidos ao controlador para edição e processamento para regular a temperatura e umidade.

Controle de temperatura

Para controlar a temperatura, a câmara de teste deve ser capaz de realizar duas funções: aquecimento e resfriamento. Além disso, deve ser possível regular a temperatura dentro da câmara uniformemente.

A tecnologia específica para distribuição de ar dentro da câmara de teste ambiental garante um alto grau de uniformidade de temperatura em toda a câmara, garantindo que todos os componentes e superfícies sejam submetidos à mesma temperatura.

O sistema de resfriamento mecânico da câmara de teste ambiental consiste em um sistema de circuito fechado com os seguintes componentes principais: compressor, condensador, válvula de expansão, evaporador.

Através da compressão e subsequente expansão do gás refrigerante, a câmara ambiental atingirá um resfriamento uniforme por toda parte.

As câmaras de teste ambientais são geralmente classificadas de acordo com dois valores mínimos de temperatura: estágio único com temperatura mínima de -40 ℃ e estágio duplo (ou seja, com um sistema em cascata) com temperatura mínima de pelo menos -70 ℃.

O sistema de aquecimento mecânico consiste em elementos aquecidos eletricamente colocados próximos ao sistema de ventilação, através dos quais o ar aquecido é transferido para o interior da câmara. As duas funções, resfriamento e aquecimento, são controladas por um PLC de acordo com os parâmetros do ciclo definidos pelo operador para garantir o desempenho necessário.

Controle de umidade

Para controlar a umidade, a câmara de teste deve ser capaz de realizar tarefas de umidificação e desumidificação, e também deve ser capaz de obter uma distribuição uniforme de umidade dentro da câmara.

A umidificação direta é obtida por meio de um umidificador elétrico, que garante uma umidificação sem aerossóis, injetando vapor através dos orifícios de fluxo de ar atrás do ventilador de recirculação de ar. O umidificador é controlado por um algoritmo dedicado para maior confiabilidade.

A câmara de teste é desumidificada por um sistema mecânico baseado no princípio de condensação, usando o mesmo sistema mecânico de resfriamento. De acordo com esse princípio, quando um objeto mais frio é exposto a um ambiente mais quente, a umidade do ar se condensa na superfície do objeto mais frio. O evaporador é o elemento de temperatura mais baixa na câmara de teste e, portanto, será usado com uma seção dedicada para reduzir o nível de umidade na câmara.

4 Para quais testes são usadas as câmaras de teste ambiental?

Usamos diferentes câmaras de teste ambiental para diferentes propósitos. Para testes ambientais, as câmaras são normalmente usadas para quatro tipos principais de testes.

Teste de estado estacionário

Uma câmara de teste que controla a temperatura, umidade ou outros fatores dentro de uma determinada faixa e mantém a temperatura por um determinado período de tempo. Você pode usar esse tipo de teste para medir a vida útil de um produto ou para testar a estabilidade por um longo período de tempo em um ambiente específico. Os resultados deste teste serão mais precisos.

Ele pode simular a adaptabilidade de produtos sob diferentes condições ambientais, como alta temperatura e alta umidade/alta temperatura e baixa umidade/alta temperatura/baixa temperatura. É amplamente utilizado para testar produtos em eletrônicos, eletrônicos, alimentos, automotivo, borracha e plástico, metal, produtos químicos e materiais de construção.

Teste de ciclagem térmica

Neste teste, a câmara de teste fornece ao seu produto dois ambientes extremos e alterna entre eles durante um período de tempo. Este é um processo lento. As mudanças em seu produto devem ser visíveis durante o teste.

Teste de choque térmico

Este teste é exatamente o que parece – a câmara de teste fornece rapidamente um ambiente extremo para seus produtos. Você descobrirá então os limites de sua capacidade de combater ambientes extremos.

teste de névoa salina

Também conhecido como teste de névoa salina, é amplamente conhecido como um tipo de teste de corrosão. Usando este teste, você pode descobrir a usabilidade de seus produtos quando expostos a um ambiente real.

Embora o teste de ciclagem térmica e o teste de choque térmico sejam semelhantes, eles não são iguais. O teste de ciclagem térmica é um processo mais lento do que o teste de choque térmico. Embora ambos forneçam dois ambientes para o produto, o teste de ciclagem térmica é mais lento que o teste de choque térmico. O teste de ciclagem térmica fornecerá aos fabricantes resultados precisos ao controlar certas temperaturas e umidade. O teste de choque térmico, por outro lado, fornecerá dados sobre a durabilidade do seu produto ao alternar entre os dois ambientes extremos.

Teste de mudança rápida de temperatura, é o produto no limite de resistência do projeto, o uso de técnicas de aceleração de temperatura para alterar o estresse ambiental externo, de modo que o produto no estresse térmico e deve mudar, através da aceleração do estresse para fazer os potenciais defeitos do produto emergir, para melhorar o rendimento do transporte do produto e reduzir o número de retrabalho tem um efeito significativo. Os produtos são amplamente utilizados na indústria aeroespacial, militar, institutos de pesquisa científica, universidades, institutos de controle de qualidade, peças automotivas, eletrônicos e elétricos, novas energias, LED, telefones celulares, plásticos, displays, comunicações, hardware químico e outras indústrias.

5 Como ler os parâmetros da câmara de teste ambiental?

Câmara de teste de alta e baixa temperatura, por exemplo, na pré-avaliação da câmara de teste ambiental e até mesmo no processo de comissionamento de produção de back-end, além da faixa de temperatura mencionada no início, também focaremos nos seguintes indicadores-chave.

Taxa de variação de temperatura: basta colocar, a cada minuto, o aumento/descida da temperatura interna do valor da câmara.

Desvio de temperatura: Após o aparelho ter alcançado o valor definido e estabilizado, o valor da temperatura em cada ponto de medição é registrado contra o valor de temperatura indicado pelo aparelho, uma vez a cada minuto, 30 vezes no total. O desvio do valor máximo/mínimo do valor definido durante o processo é o valor desejado.

Flutuação de temperatura: novamente usando os dados coletados durante o processo de desvio de temperatura descrito acima, o valor máximo da diferença de temperatura entre cada ponto de coleta no espaço de trabalho durante um período de 30 min.

Uniformidade de temperatura: novamente usando os dados acima, a média aritmética da diferença máxima de temperatura espacial entre os 9 pontos de teste a cada minuto ao longo de 30 minutos.

P: Com uniformidade de temperatura, ainda preciso de flutuação de temperatura como indicador?

Sim.

Embora a uniformidade da temperatura possa ser expressa no equilíbrio de temperatura do espaço da caixa de bom ou ruim, mas devido ao cálculo são usados ​​no método de médias múltiplas, de modo que as flutuações de temperatura em cada ponto do fator basicamente removidas.

No entanto, para os indicadores de desempenho de temperatura do equipamento de teste, apenas a uniformidade de temperatura marcada não é suficiente, deve haver também indicadores de flutuação de temperatura, ou seja, o tamanho da mudança de temperatura em cada ponto ao longo do tempo, a fim de descrever completamente as mudanças na temperatura campo na caixa, especialmente quando as flutuações de temperatura são grandes.

P: Com desvio de temperatura, por que preciso de uniformidade e flutuação de temperatura?

A flutuação da câmara de teste de temperatura é um indicador muito importante

Câmara de teste de temperatura e umidade constante, alta e baixa umidade alternada de temperatura e câmara de teste de calor e outros equipamentos é um requisito especial para flutuações de temperatura, portanto, a necessidade de marcar as flutuações de temperatura. Porque quando a flutuação de temperatura da umidade e da câmara de calor, trará flutuações de umidade maiores, aumentará o erro de umidade, pode exceder o desvio permitido de umidade.

6 Como escolho uma câmara de temperatura e umidade?

Como faço para escolher o tamanho do volume?

Ao colocar o produto de teste (componente, montagem, peça ou máquina) na câmara climática para teste, a fim de garantir que a atmosfera ao redor do produto de teste possa atender às condições de teste ambientais especificadas na especificação de teste, o volume da câmara de trabalho da câmara climática deve ser de pelo menos 3 a 5 vezes o volume do contorno do produto de teste.

Qual é a faixa de temperatura adequada?

Quanto maior o limite superior de temperatura, maior a diferença de temperatura entre o interior e o exterior da caixa, menos uniforme o campo de fluxo dentro da caixa e menor o volume disponível no estúdio. Por outro lado, quanto maior a temperatura limite superior, maiores os requisitos de resistência ao calor para os materiais de isolamento (por exemplo, lã de vidro, etc.) no sanduíche da parede da câmara. Quanto maiores forem os requisitos para a vedação da câmara, maior será o custo de fabricação da câmara.

Atualmente, a faixa de temperatura da câmara de teste é geralmente -70℃ ~ +180℃. Essas faixas de temperatura geralmente atendem às necessidades da maioria dos testes de temperatura de produtos militares e civis.

Quanta faixa de umidade é apropriada?

A maioria dos indicadores de umidade fornecidos pela câmara de teste ambiental é de 20% ~ 98% UR ou 30% ~ 98% UR, se a câmara de teste de umidade e calor sem sistema de desumidificação, a faixa de umidade de 60 ~ 98%, este tipo de teste câmara só pode fazer teste de alta umidade, mas seu preço é muito menor.

A grande maioria da caixa de temperatura e umidade atual está usando o princípio da desumidificação por refrigeração, na caixa da câmara de pré-condicionamento de ar mais um conjunto de tubo de luz de refrigeração. Quando o ar úmido passar pelo tubo frio, sua umidade relativa chegará a 100% UR, pois o ar fica saturado com condensação no tubo leve, tornando o ar mais seco. Este tipo de desumidificação pode teoricamente atingir uma temperatura de ponto de orvalho abaixo de zero graus, mas quando a temperatura da superfície do ponto frio atinge 0°C, as gotas de água condensadas na superfície do tubo de luz irão congelar, afetando assim a troca de calor no superfície do tubo de luz e reduzindo a capacidade de desumidificação. E como a caixa não pode ser totalmente vedada, o ar úmido na atmosfera penetrará na caixa e aumentará a temperatura do ponto de orvalho. Por outro lado, o ar úmido que flui entre o tubo de luz só entra em contato com o tubo de luz (ponto frio) no instante em que atinge a saturação e precipita o vapor d'água, portanto, esse método de desumidificação dificulta a temperatura do ponto de orvalho na caixa a 0 ℃ abaixo. A temperatura real do baixo ponto de orvalho zui alcançada é de 5 a 7°C. A temperatura do ponto de orvalho 5 ℃ é equivalente ao teor absoluto de umidade de 0.0055g/Kg, correspondendo a uma umidade relativa de 20% de umidade relativa e temperatura de 30 ℃. Se a temperatura necessária de 20°C na umidade relativa de 20% RH, a temperatura do ponto de orvalho neste momento é de -3°C, usar o método de resfriamento de desumidificação é muito difícil, você deve escolher o sistema de secagem a ar para conseguir.

Métodos de controle

As câmaras de teste de temperatura e umidade têm câmaras de teste constantes e câmaras de teste alternadas em dois casos. A câmara comum de teste de alta e baixa temperatura geralmente se refere à câmara de teste de alta e baixa temperatura constante, seu modo de controle: defina uma temperatura alvo, a câmara de teste tem a capacidade de termostato automaticamente para o ponto de temperatura alvo. O método de controle da câmara de teste de temperatura e umidade constantes é semelhante, defina uma temperatura alvo, ponto de umidade, a câmara de teste tem a capacidade de termostato automaticamente para a temperatura alvo, ponto de umidade. A câmara de teste alternada de alta e baixa temperatura tem a capacidade de definir uma ou mais mudanças de temperatura alta e baixa, procedimentos de ciclagem, a câmara de teste tem a capacidade de concluir o processo de teste de acordo com a curva predefinida e pode estar dentro da faixa máxima aumento de temperatura, capacidade de taxa de resfriamento, controle preciso de aumento de temperatura, taxa de resfriamento, ou seja, você pode definir a inclinação da curva para controlar a taxa de aumento de temperatura, resfriamento. Da mesma forma, a câmara de teste de calor e umidade alternada de alta e baixa temperatura também tem a capacidade de predefinir as curvas de temperatura e umidade e controlá-las de acordo com a predefinição. Claro, a câmara de teste alternada tem função de câmara de teste constante, mas os custos de fabricação da câmara de teste alternada são maiores, porque a câmara de teste alternada precisa ser configurada com dispositivo de gravação de curva automática, instrumento de controle de programa, mas também para resolver a câmara de teste em no caso de alta temperatura interna para abrir a máquina de refrigeração e outras questões, portanto, o preço da câmara de teste alternada do que o preço da câmara de teste constante é geralmente superior a 20%. Portanto, devemos ser realistas com as necessidades do método de teste como ponto de partida, a escolha da câmara de teste constante ou câmara de teste alternada.

Velocidade do vento

Os padrões relevantes fornecem para testes ambientais, a velocidade do vento da câmara de temperatura e umidade deve ser inferior a 1.7 m / s, para o teste em si, quanto menor a velocidade do vento, melhor, a velocidade do vento acelerará a superfície da peça de teste e o fluxo de ar dentro do troca de calor da câmara, a autenticidade do teste não é propícia. Mas, para garantir a uniformidade da câmara de teste, é necessário que a câmara de teste tenha uma circulação de vento. No entanto, a câmara de teste de mudança rápida de temperatura e temperatura, umidade, vibração e outra câmara de teste ambiental integrada multifatorial, a fim de buscar a taxa de mudança de temperatura, deve acelerar o fluxo de ar circulante dentro da câmara, a velocidade do vento é geralmente 2 ~ 3m/s. Portanto, para fins diferentes, o limite de velocidade do vento não é o mesmo.

Flutuações de temperatura

A flutuação de temperatura é um parâmetro relativamente fácil de alcançar, e a flutuação de temperatura real da maioria das câmaras de teste produzidas por todos os fabricantes de equipamentos de teste ambiental pode ser controlada dentro de uma faixa de ±0.3°C.

Uniformidade do campo de temperatura

Para simular mais corretamente as condições ambientais reais sofridas pelo produto na natureza, a área circundante do produto sob teste deve estar sob as mesmas condições ambientais de temperatura no teste ambiental, para o qual o gradiente de temperatura e as flutuações de temperatura dentro a câmara de teste deve ser limitada. Por exemplo, nas regras gerais do método de teste ambiental para equipamentos militares, é claramente estipulado que “a temperatura do sistema de medição próximo à amostra de teste deve estar dentro de ± 2°C da temperatura de teste, e seu trabalho de temperatura não deve exceder 1°C/m ou um valor total de 2.2°C (a amostra de teste não funciona)”.

Controle preciso da temperatura

A maioria das câmaras de teste ambiental na medição de umidade é o método de bulbo úmido e seco, o desvio de umidade relativa deve ser de ± 23% UR. Para atender aos requisitos de precisão do controle de umidade, a precisão do controle de temperatura da câmara de teste de umidade é alta, as flutuações de temperatura geralmente são inferiores a ± 0.2 ℃. Caso contrário, é difícil atingir os requisitos de precisão do controle de umidade.

método de resfriamento

Se a câmara de teste com sistema de refrigeração, o sistema de refrigeração precisa ser resfriado. Existem duas formas de câmaras de teste resfriadas a ar e resfriadas a água.

7 Para quais setores da indústria as câmaras de teste ambiental são adequadas?

Muitas indústrias testam protótipos de produtos para verificar confiabilidade, características, resistência ao estresse e outras aplicações no ambiente em que são utilizados. Se os resultados desses testes forem insatisfatórios, é necessário encontrar a causa ou componentes defeituosos e abordar a causa raiz e melhorar o produto. As câmaras de teste ambiental são frequentemente usadas nas seguintes indústrias para verificar a usabilidade dos produtos.

Indústria aeroespacial

As câmaras de teste ambiental são usadas na indústria aeroespacial para simular e reproduzir condições ambientais típicas durante as fases de pouso, decolagem e voo para garantir padrões qualificados, confiáveis ​​e elevados de desempenho e qualidade do produto.

A industria automotiva

Os regulamentos da indústria automotiva estão sendo constantemente atualizados e os requisitos de segurança estão aumentando. Além das questões básicas de segurança do motorista e dos passageiros, há também a questão do cumprimento dos regulamentos de emissões para proteger o meio ambiente.

Indústria de eletrônicos

Testes ambientais de equipamentos eletrônicos são realizados para reduzir o risco de falha do produto no campo. O teste é essencial para garantir que os produtos tenham uma longa vida útil e mantenham seu desempenho inicial.

indústria de bateria

As câmaras de teste ambiental para teste de bateria são dedicadas ao teste de bateria de íons de lítio. O objetivo dos testes não é apenas verificar a vida útil da bateria, mas também o grau de classificação de segurança em condições ambientais específicas.

Outras áreas

As câmaras de teste ambiental também podem ser usadas na indústria alimentícia, na construção civil, na indústria de energia, na indústria farmacêutica, etc.

Com o rápido desenvolvimento da tecnologia industrial moderna, os produtos elétricos e eletrônicos estão sendo amplamente utilizados. Ao mesmo tempo, as condições ambientais estão se tornando cada vez mais complexas. Somente regulando adequadamente as medidas de proteção ambiental dos produtos, eles podem ser protegidos contra danos durante o armazenamento e transporte, e ser seguros e confiáveis ​​durante o uso.