环境试验箱/温湿度箱完整指南

工业生产的每一种产品都会受到环境破坏。 环境测试可以帮助您发现产品中的问题。 为了检查您的产品的可用性，环境试验箱会加速环境变化或增加无法达到自然环境的情况。 因此，在环境测试室的帮助下，您可以获得有关您的产品在自然环境中可以使用多长时间的信息，并了解您的产品在极端环境中可以达到多高的峰值。

1 什么是环保 test 室？

An 环境试验室 用于测试被测样品在规定条件下是否完好无损、功能是否正常。 环境试验箱由环境和试验箱两部分组成。 环境是指各种环境条件，是待测样品在给定时间内所受到的外部条件的总和，可以是机械的、气候的、生物的以及其他各种环境。 试验箱是能够达到规定试验条件的封闭空间，用于模拟不同的试验环境。

其中一项非常重要的测试项目就是气候室测试，例如高温、低温、高湿、低湿、光照，甚至是交变湿热循环测试环节。 因此，环境试验箱又称人工气候箱、环境试验箱、恒温恒湿试验箱、高温高湿试验箱、高低温交变试验箱等，主要涉及的领域是电子元器件可靠性试验、化工及新能源材料稳定性调查、汽车及零部件设计与制造、半导体晶圆生产与封装、药物（化工、中药及生物制药）相关稳定性研究、化妆品及食品微生物检测、第三方检测。

如果产品出现质量问题，很可能是由于外部因素造成的，例如温度、湿度、振动等使用环境和场景不同，在设计时没有预料到或没有考虑到。 例如，从温暖到凉爽的气候、不同的腐蚀效果以及许多其他因素。

除了使用条件外，还考虑了产品在包装、运输和储存操作过程中可能受到的各种应力，这些应力可能导致产品损坏或缩短产品的使用寿命。

2 环境试验箱的种类

当物品放置在室外时，很可能会受到风、日晒、海拔高度、湿度、寒冷、冲击、盐雾、沙尘等自然环境的影响。 针对不同的自然环境，有不同的检测标准和不同类型的环境试验箱。

常见的环境试验主要有：低压试验、高温试验、低温试验、热冲击试验、太阳辐射（阳光）试验、淋雨试验、潮湿试验、霉菌试验、沙尘试验、水浸试验、冻雨试验等

3 环境试验箱工作原理

环境试验箱的工作原理主要可以通过温度和湿度两个物理参数来解释。

环境试验箱由温度调节（加热和冷却）和加湿两部分组成。 通过安装在箱体顶部的旋转风机，将空气排入箱体内，实现气体循环，平衡箱体内的温度和湿度。 箱体内置的温湿度传感器采集到的数据传输到控制器进行编辑处理，达到调节温湿度的目的。

温度控制

为了控制温度，测试室必须能够执行两个功能：加热和冷却。 此外，必须能够均匀地调节腔室内部的温度。

环境试验室内特定的空气分配技术保证了整个试验室内温度的高度均匀性，确保所有部件和表面都处于相同的温度下。

环境试验箱的机械冷却系统由闭路系统组成，主要部件有：压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器。

通过制冷剂气体的压缩和随后的膨胀，环境室将实现整体均匀冷却。

环境试验箱通常根据两个最低温度值分类：最低温度为-40℃的单级和最低温度至少为-70℃的双级（即具有级联系统）。

机械加热系统由放置在通风系统附近的电加热元件组成，加热的空气通过通风系统传送到腔室内部。 冷却和加热这两个功能由 PLC 根据操作员设置的循环参数进行控制，以确保所需的性能。

湿度控制

为了控制湿度，试验箱必须能够同时执行加湿和除湿任务，还必须能够实现箱内湿度的均匀分布。

直接加湿是通过电动加湿器实现的，通过空气再循环风扇后面的气流孔注入蒸汽，确保无气溶胶加湿。 加湿器由专用算法控制，以提高可靠性。

测试室由基于冷凝原理的机械系统除湿，使用与冷却相同的机械系统。 根据这一原理，当较冷的物体暴露在较暖的环境中时，空气中的水分会凝结在较冷的物体表面。 蒸发器是试验室中温度最低的元件，因此将与专用部分一起使用以降低试验室中的湿度水平。

4 环境试验箱用于哪些试验？

我们针对不同的目的使用不同的环境试验箱。 对于环境测试，试验箱通常用于四种主要类型的测试。

稳态测试

将温度、湿度或其他因素控制在一定范围内，并在一定时间内保持该温度的试验箱。 您可以使用此类测试来测量产品的使用寿命或测试在特定环境中长时间的稳定性。 这个测试的结果会更准确。

可模拟产品在高温高湿/高温低湿/高温/低温等不同环境条件下的适应性。 广泛用于电子、电子、食品、汽车、橡塑、金属、化工、建材等行业的产品检测。

热循环测试

在此测试中，测试室为您的产品提供两种极端环境，并在一段时间内在它们之间切换。 这是一个缓慢的过程。 在测试期间应该可以看到产品的变化。

热冲击试验

该测试正如其名——测试室可快速为您的产品提供极端环境。 然后，您将了解他们应对极端环境的能力极限。

盐雾测试

又称盐雾试验，是广为人知的一种腐蚀试验。 使用此测试，您可以发现产品在真实环境中的可用性。

热循环试验和热冲击试验虽然相似，但并不相同。 热循环测试是一个比热冲击测试慢的过程。 虽然两者都为产品提供了两种环境，但热循环测试比热冲击测试慢。 热循环测试将为制造商在控制特定温度和湿度时提供准确的结果。 另一方面，热冲击测试将为您提供产品在两种极端环境之间切换时的耐用性数据。

快速温度变化试验，是产品在设计强度极限内，利用温度加速技术改变外界环境应力，使产品在热应力和应变化，通过加速应力使潜在的产品缺陷出现，对于提高产品出货良率和减少返工数量具有显着效果。 产品广泛应用于航天、军工、科研院所、大专院校、品管所、汽车零部件、电子电气、新能源、LED、手机、塑胶、显示器、通讯、化工五金等行业。

5 如何读取环境试验箱的参数？

高低温试验箱，比如在环境试验箱预评，乃至后端生产调试过程中，除了开头提到的温度范围外，我们还会重点关注以下几个关键指标。

温度变化率：简单地说，每分钟，试验箱内部温度上升/下降的数值。

温度偏差：装置达到设定值并稳定后，记录各测点的温度值与装置指示的温度值，每分钟一次，共计30次。 过程中最大/最小值与设定值的偏差为期望值。

温度波动：再次使用上述温度偏差过程中采集的数据，工作空间内各采集点在30分钟内的温差最大值。

温度均匀性：同样采用上述数据，取9分钟内每分钟30个测试点间最大空间温差的算术平均值。

Q：有了温度均匀性，还需要用温度波动作为指标吗？

是的。

温度均匀性虽然可以表示箱体空间温度平衡的好坏，但由于计算中采用的是多次平均的方法，使各点温度波动的因素基本去掉。

但是，对于测试设备的温度性能指标，仅仅标注温度均匀性是不够的，还必须有温度波动指标，即各点温度随时间变化的大小，才能充分描述温度的变化箱内场，尤其是温度波动较大时。

Q：有温度偏差，为什么需要温度均匀性和波动性？

温度试验箱波动是一个很重要的指标

恒温恒湿试验箱、高低温交变湿热试验箱等设备对温度波动有特殊要求，因此需要对温度波动进行标注。 因为当湿热室温度波动时，会带来较大的湿度波动，增大湿度误差，可能会超过湿度允许偏差。

6 如何选择温湿度箱？

如何选择卷大小？

当将测试产品（组件、组件、零件或机器）放入气候室进行测试时，为确保测试产品周围的气氛能够满足测试规范规定的环境测试条件，工作室的容积气候室的体积至少应为测试产品轮廓体积的 3 至 5 倍。

合适的温度范围是多少？

温度上限越高，箱体内外温差越大，箱体内部流场越不均匀，可用工作室体积越小。 另一方面，上限温度越高，对腔室壁夹层内的保温材料（如玻璃棉等）的耐热性要求越高。 对腔室的密封性要求越高，腔室的制作成本就越高。

目前，温度试验箱范围一般为-70℃～+180℃。 这些温度范围通常可以满足大多数军用和民用产品温度测试的需要。

多少湿度范围合适？

环境试验箱给出的湿度指标大多为20%～98%RH或30%～98%RH，如果湿热试验箱没有除湿系统，湿度范围为60～98%，此类试验试验箱只能做高湿试验，但价格要低得多。

目前绝大部分的温湿度箱都是采用制冷除湿的原理，在箱体空气预调节室外加一组制冷灯管。 当湿空气通过冷管时，其相对湿度将达到100%RH，因为空气在光管上结露饱和，使空气更加干燥。 这种除湿理论上可以达到零度以下的露点温度，但是当冷点表面温度达到0℃时，凝结在灯管表面的水滴就会结冰，从而影响灯管上的热交换。光管表面，降低除湿能力。 而且由于箱子不能绝对密封，大气中的湿空气会渗入箱内，使露点温度回升。 另一方面，灯管间流动的湿空气只是在达到饱和的瞬间与灯管（冷点）接触，析出水蒸气，所以这种除湿方式很难使箱内达到露点温度到0℃以下。 实际达到的zui低露点温度为5至7°C。 露点温度5℃相当于绝对水分含量0.0055g/Kg，对应相对湿度为20%RH的温度为30℃。 如果要求温度20℃转化为20%RH的相对湿度，此时的露点温度为-3℃，采用降温除湿的方法是非常困难的，必须选择空气干燥系统来实现。

控制方式

温湿度试验箱有恒定试验箱和交变试验箱两种情况。 普通高低温试验箱一般是指恒温高低温试验箱，其控制方式：设定一个目标温度，试验箱具有自动恒温到目标温度点的能力。 恒温恒湿试验箱控制控制方法类似，设定一个目标温度、湿度点，试验箱具有自动恒温到目标温度、湿度点的能力。 高低温交替试验箱具有设定一个或多个高低温变化、循环程序的能力，试验箱具有按预设曲线完成试验过程的能力，并可在最大范围内温升、降温速度能力，精确控制温升、降温速度，即可以设置曲线的斜率来控制升温、降温的速度。 同样，高低温交变湿热试验箱也具有预设温湿度曲线的能力，并按预设进行控制。 当然，交变试验箱也有恒流试验箱的功能，但交变试验箱的制造成本较高，因为交变试验箱需要配置自动曲线记录装置、程控仪，还要解决试验箱在在室内温度高的情况下开启制冷机等问题，因此，交替试验箱的价格比恒定试验箱的价格一般要高出20%以上。 因此，我们应该实事求是地以测试方法的需求为出发点，选择恒定试验箱还是交替试验箱。

风速

相关标准规定，对于环境测试，温湿度箱风速应小于1.7m/s，对于测试本身来说，风速越小越好，风速会加速试件表面和内部的空气流动室热交换，不利于测试的真实性。 但是为了保证试验箱内的均匀性，试验箱内有循环风是很有必要的。 但是，快速温变试验箱和温度、湿度、振动等多因素综合环境试验箱，为了追求温度变化的速度，必须加快箱内循环空气的流动，风速通常为2 ~ 3 米/秒。 因此，对于不同的用途，风速限制是不一样的。

温度波动

温度波动是一个比较容易达到的参数，所有环境试验设备厂商生产的大多数试验箱的实际温度波动都可以控制在±0.3℃的范围内。

温度场均匀性

为了更准确地模拟产品在自然界中所遭受的实际环境条件，在环境测试中必须保证被测产品的周围区域处于相同的温度环境条件下，其中温度梯度和温度波动范围内测试室必须是有限的。 例如，在《军用装备环境试验方法通则》中明确规定“试验样品附近的测量系统温度应在试验温度的±2℃以内，其温度工作不得超过 1°C/m 或总值 2.2°C（测试样品不工作）”。

精确控制温度

大多数环境试验箱在测量湿度时采用的是干湿球法，相对湿度偏差应为±23%RH。 为满足湿度控制精度要求，湿度试验箱温度控制精度高，温度波动一般小于±0.2℃。 否则难以达到控湿精度要求。

冷却方式

如果试验箱带有制冷系统，则需要对制冷系统进行冷却。 试验箱有风冷和水冷两种形式。

7 环境试验箱适用于哪些行业领域？

许多行业测试产品原型以检查其使用环境中的可靠性、特性、抗压性和其他应用。 如果这些测试的结果不尽如人意，则有必要查找原因或有缺陷的组件并解决根本原因并改进产品。 环境试验箱常用于以下行业，以检查产品的可用性。

航空航天

环境试验箱用于航空航天工业，模拟和再现着陆、起飞和飞行阶段的典型环境条件，以确保合格、可靠和高标准的产品性能和质量。

汽车行业

汽车行业的法规不断更新，安全要求也在不断提高。 除了驾驶员和乘客安全的基本问题外，还存在遵守排放法规以保护环境的问题。

电子行业

对电子设备进行环境测试，以降低现场产品故障的风险。 测试对于确保产品具有较长的使用寿命并保持其初始性能至关重要。

电池行业

电池测试环境试验箱专用于锂离子电池测试。 测试的目的不仅是检查电池寿命，还检查特定环境条件下的安全等级。

其他地区

环境试验箱还可用于食品行业、建筑行业、能源行业、制药行业等。

随着现代工业技术的飞速发展，电子电气产品得到了广泛的应用。 与此同时，环境条件也变得越来越复杂。 只有妥善规范产品的环保措施，才能使其在储存和运输过程中不受损坏，在使用过程中安全可靠。