如何選(xuan)購環境試驗設備
來源：科健儀器 時間：2017-05-27 06:29:01
如何選(xuan)購環境試驗設備
如何選(xuan)購環境試驗設備-科建新能源試驗設備
一、 設備選擇依據
存在於地球表(biao)面及大氣層空間中的自然環境因素和誘发(fa)環境因素的種類，目前(qian)還无法統計出一個(ge)確切的数目，其中對工程產品（設備）的使用及寿(shou)命影響(xiang)较大的因素不下十几種。从事工程產品(pin)環境条件研究(jiu)的工程師們將自然界存在以及人類活動所誘发的環境条件整理归納為一系列的試驗標準和規範，用以指导工(gong)程產(chan)品的環境及可靠性試驗。如指导军工產品進行環境試(shi)驗GJB150――中華人民共和國國家军用標準《军用設備(bei)環(huan)境試驗方法》，指导電工電子產品進行環境試(shi)驗的GB2423――中(zhong)華人民共和國(guo)國家標準《電工電子產品環(huan)境試驗方法(fa)指南》等。因此，我們選擇環境及可靠性試驗設備(bei)時主要的依據是工程產品的試驗規範和(he)試驗標準。
其次，為了規範試驗設備中環境(jing)試驗条件(jian)的容差，保證環境參(can)数(shu)的控製精度，國家技術监督機構及各工業部門還製订了一(yi)系列(lie)的環境試驗設備及檢測儀器儀表的檢定規程。如中華人民共和國國(guo)家標準(zhun)GB5170《電工電子(zi)產品環境試驗設備基本參数檢定(ding)方法》，又(you)如國家技術监督(du)局颁布實施的JJG190－89《電動振動試(shi)驗臺系統試行檢(jian)定規程》等。这些檢定規程也是(shi)選擇環境(jing)及可靠性試驗設備的重要依據，不符合这些檢定規程要求的試驗(yan)設備是不允許投入使用(yong)的。
二、 設備選擇基本原則
環境及可靠性試驗設(she)備的選擇應遵循以下(xia)五条基本原則：
1、環境条件的再現性
在試驗室内完整而(er)精確地再現自然界存在的環境条件是可望(wang)而不可及的事情。但是，在一定(ding)的容差範围之(zhi)内，人們完全可以(yi)正確而近似(shi)地模擬工程產品在使用、贮存、運(yun)輸等過程中(zhong)所經受的外界環境条件。这(zhe)段話用工程的语言概括，就是“試驗設備所创造的围繞被(bei)試產品周边的環(huan)境条件（含平臺環境）應该满足(zu)產品試驗規範所(suo)規定的環境条件及其容差的要求”。如用於军工產品試驗的(de)温度箱(xiang)不仅要满足國军標GJB150.3－86、GJB150.4－86中根據不(bu)同的均(jun)匀性和温度控製精度的要求。只有这樣，才能保證在環境試驗中環境条件的再現性。
2、環境条件的可重复性
一臺環境試驗設備可(ke)能(neng)用於同一類型產品的多次試驗，而一臺被試的工程產品也可能在不同的環境(jing)試驗(yan)設備中進行試驗，為了保證同一臺產品在同一試驗規範所規(gui)定的環境試驗条件下所得試(shi)驗結果的可比较性，必然要求環境試驗設(she)備所提供的環境条件(jian)具有可重复性。这也就是說，環境試驗設備施(shi)用於被試驗產品的應力水(shui)平（如熱應力、振動應力、電應力等）對於同一試驗規範的(de)要求是一(yi)致的。
環境試驗設備所提供環境条件的可重复性是由(you)國家計量檢定部門依據國家技術监督機構所製定的檢定規程檢定合格后提(ti)供保證。為此，必须要求環境試驗設備能满(man)足檢定規程中的各項技術指(zhi)標及精度指標的要求，並(bing)且在使(shi)用時間上不超過檢定周期所規定的時限。如使(shi)用非常普遍的電動振動臺除满足激(ji)振力、頻率範围、负(fu)载能力等技(ji)術指標外，還(hai)必须满足檢定規程中規定的橫向振動比、臺面加速度均匀性、諧波失真度等精度指標的要求，而且每次檢定后的使用周期為二年，超過二年必须重新檢定合格后才能投入使用。
3、環境条件參数的可測控性
任何一臺環境試驗設備所提供的環境条件必须是可觀測的和可控製的，这不仅是為了使環境參数限製在一定的容差範围之内，保證試驗条件的再現性和重复性的要求，而且从產品試驗的安全出发也是必须的，以便防止環境条件失控导致被試產品的损坏，带來不必要的损失。目前各種試驗規範中大體要求參数測試的精度不應低於試驗条件允許的误差的三分之一。
4、環境試驗条件的排它性
每一次進行環境或可靠性試驗，對環境因素的類別、量值及容差都有嚴格的規定，並排除非試驗所需的環境因素渗透其中，以便在試驗中或試驗結束后判断和分析產品失效與故障模式時，提供確切的依據，故要求環境試驗設備除提供所規定的環境条件外，不允許對被試產品附加其它的環境應力干扰。如電動振動臺檢定規程中所限定的臺面漏磁，加速度信噪比、带内带外加速度总均方根值比。随機信號的檢驗、諧波失真度等精度指標都是為了保證環境試驗条件的唯一性而製定的檢定項目。
5、試驗設備的安全可靠性
環境試驗，特別是可靠性試驗，試驗周期长，試驗的對象有時是价值很高的军工產品，試驗過程中，試驗人員經常要在現場周围操作巡視或測試工作，因此要求環境試驗設備必须具有運行安全、操作方便、使用可靠、工作寿命长等特點，以確保試驗本身的正常進行。試驗設備的各種保護、告警措施及安全连锁裝置應该完善可靠，以保證試驗人員、被試產品和試驗設備本身的安全可靠性。
三、 温湿度箱的選擇
1、容积的選擇
將被試產品（元器件、組件、部件或整機）置入氣候環境箱進行試驗時，為了保證被試產品周围氣氛能满足試驗規範所規定的環境試驗条件，氣候箱工作尺寸與被試產品外廓尺寸之間應遵循以下几點規定：
a） 被試產品的體积（W×D×H）不得超過試驗箱有效工作空間的（20～35）％（推荐選用20％）。對於在試驗中发熱的產品推荐選用不大於10％。
b） 被試產品的迎風断面积與该断面上試驗箱工作室总面积之比不大於（35～50）％（推荐選用35％）。
c） 被試產品外廓表面距試驗箱壁的距离至少保持100～150mm，（推荐選用150mm）。
上述三點規定實际上是相互依存和統一的。以1立方米正方體箱子為例，面积比為1：(0.35～0.5）相当於體积之比為1：（0.207～0.354）。距箱壁100～150mm相当於體积之比為1：（0.343～0.512）。
总括上述三點規定，氣候環境試驗箱的工作腔容积至少應是被試產品外廓體积的3～5倍。作出这種規定的理由有以下几點：
1〕 被試驗件置入箱體后挤占了流畅的通道，通道變窄將导致氣流流速的增加。加速氣流與被試驗件之間的熱交换。这與環境条件的再現不符，因為在有關標準中對涉及温度環境試驗都規定試驗箱内試驗樣件周围的空氣流速不應超過1.7m/s，以防止試驗樣件和周围氣氛產生不符合實际的熱傳导。在空载時試驗箱内平均風速為0.6～0.8m/s，不超過1m/s，满足a)、b)兩點要求所規定的空間及面积比時，流場的風速可能增大（50～100）％，平均最高風速為（1～1.7）m/s。满足標準規定的要求。如果在試驗中不加限製地加大試驗件的體积或迎風断面积，則實际試驗時氣流風速將增大到超出試驗標準所規定的最高風速，其試驗結果的有效性將受到懷疑。
2〕 氣候箱工作腔内環境參数〔如温度、湿度、盐雾沉降率等〕的精度指標都是在空载状態下檢測的結果，一旦置入被試驗件后，對試驗箱工作腔内環境參数的均匀性將產生影響，試驗件占有的空間越大，这種影響也就越嚴重。實測試驗数據表明，流場中迎風面與背風面的温差可達到3～8℃，嚴重時可大到10℃以上。因此，必须盡量满足a〕、b〕兩項要求，以保證被試產品周围環境參数的均匀性。
3〕 根據熱傳导的原理，箱壁附近氣流的温度通常與流場中心温度相差2～3℃，在高低温的上下限時，還可能達到5℃。箱壁的温度與箱壁附近流場的温度又相差2～3℃（視箱壁的結構和材料而定）試驗温度與外界大氣環境相差越大，上述温差也越大，因此，距箱壁（100～150mm）距离内的空間是不可利用空間。
2、温度範围的選擇
目前，國外温度試驗箱的範围大體上為－73～＋177℃，或－70～＋180℃。國内多数廠家一般為－80～＋130℃，－60～＋130℃，－40～＋130℃，也有高温到150℃。这些温度範围通常可以满足國内絕大多数军用、民用產品温度試驗的需要，除非確有特殊需要，如安裝位置靠近发動機等熱源的產品外，不可盲目提高温度上限。因為上限温度越高，箱體内外的温差越大，箱體内部流場的均匀性也越差。可利用的工作室體积也就越小。另一方面，上限温度值越高，對箱壁夹層中保温材料（如玻璃棉等 ）的耐熱性要求越高。箱體密封性的要求也越高，使箱體的製作成本增加。
3、湿度範围的選擇
國内外環境試驗箱給出的湿度指標大都是20～98％RH或30～98％RH，如果湿熱試驗箱没有除湿系統，則湿度範围為60～98％，这一類試驗箱只能做高湿試驗，但它的价格低得多。值得注意的是在湿度指標后面應该注明相應的温度範围，或給出最低露點温度。因為相對湿度是與温度直接相關的，對於同樣的絕對含湿量，温度越高，相對湿度就越小，如絕對含湿量為5g/Kg（指1公斤干空氣中含有5克的水蒸汽），当温度為29℃時，相對湿度為20％RH，温度為6℃時，相對湿度為90％RH，当温度降至4℃以下，相對湿度超過100％，在箱體内會出現結露現象。
實現高温、高湿只需要往箱體空氣中喷水蒸汽或雾化的水珠，進行加湿。低温低湿則相對难於控製，因為此時的絕對含湿量很低，有時比大氣中的絕對含湿量低很多，需要對箱體内流動的空氣除湿，使空氣變得干燥。目前國内外絕大多数的温湿度箱都采用製冷除湿的原理，是在箱體的空氣预調室内加一組製冷光管。当湿空氣經過冷管時，其相對湿度會達到100％RH，因空氣飽和在光管上結露，使空氣變得更干燥。这種除湿方式理论上可達到零度以下的露點温度，但是当冷點表面温度到達0℃時，光管表面結露的水滴會結冰，从而影響光管表面的熱交换，使除湿能力下降。又因為箱體不可能絕對密封，大氣中的湿空氣會渗入到箱體内，使露點温度回升。另一方面，在光管間流動的湿空氣只是在和光管（冷點）接触的瞬間達到飽和状態而析出水蒸汽，因此这種除湿方法很难使箱體内的露點温度在到0℃以下。實际所達到的最低露點温度為5～7℃。露點温度5℃相当於絕對含湿量為0.0055g/Kg，對應相對湿度20％RH的温度為30℃。如果要求温度20℃進相對湿度達到20％RH，此時的露點温度為－3℃，采用致冷方式除湿是很困难的，必须選用空氣干燥系統才能實現。
4、控製方式的選擇
温度、湿度試驗箱有恒定試驗箱、交變試驗箱兩種情况。
普通的高低温試驗箱一般指的是恒定高低温試驗箱，其控製方式為：設定一個目標温度，試驗箱具有自動恒温到目標温度點的能力。恒定温湿度試驗箱的控製控製方式也類似，設定一個目標温度、湿度點，試驗箱具有自動恒温到目標温度、湿度點的能力。高、低温交變試驗箱具有設定一条或者多条高低温變化、循環的程序，試驗箱有能力根據预置的曲線完成試驗過程，並且可以在最大升温、降温速率能力的範围内，精確控製升温、降温的速率，即可以根據設定的曲線的斜率控製升温、降温速率。同樣，高低温交變湿熱試驗箱也具有预置温度、湿度曲線，並且根據预置進行控製的能力。当然，交變試驗箱都具有恒定試驗箱的功能，但交變試驗箱的製造成本较高，因為交變試驗箱需配置有曲線自動記錄裝置、程序控製儀，還须解決試驗箱在工作室内温度较高的情况下開启製冷機等問題，因此，交變試驗箱的价格比恒定試驗箱的价格一般要高20%以上。因此，我們應当實事求是的以試驗方法的需要為出发點，選用恒定試驗箱或者是交變試驗箱。
5、變温速率的選擇
普通的高低温試驗箱没有降温速度的指標，从環境温度降温到標称的最低温度的時間一般為90～120min。高低温交變試驗箱、高低温交變湿熱試驗箱都有變温速度的要求，其變温速率一般要求1℃/min，在此速率的範围内速度可調。而快速温度變化試驗箱的變温速率较快，升温、降温速率可以達到3℃/min～15℃/min，在某些温度段升温、降温速率甚至可以達到30℃/min以上。
各種規格、速度的快速温度變化試驗箱的温度範围一般都是相同的，即－60～＋130℃，但考核降温速度的變温範围卻不盡相同，根據試驗不同的試驗要求，快速温度變化試驗箱變温範围有的是－55～＋80℃，而有的是－40～＋80℃。
關於快速温度變化試驗箱的變温速率有兩種提法，一種是全程平均升降温速度，一種是線形升降温速度（實际上是每5 min平均速度）。全程平均速度是指在試驗箱的變温範围内，最高温度與最低温度之差值與時間之比。目前國外各環境試驗設備生產廠家提供的變温速率的技術參数都是指的全程平均速率。線形升降温速度指在任意的每5 min時間段内，能够保證的變温速率。而實际上對於快速温度變化試驗箱來說，保證線形升降温速度的难度最大、最關键的一段是，在降温段最后的一個5 min的時間段内，試驗箱可以達到的降温速率。从某種角度講，線形升降温速度（每5 min平均速度）更科學。因此試驗設備最好具有全程平均升降温速度和線形升降温速度（每5 min平均速度）这兩個參数。一般來說，線形升降温速度（每5 min平均速度）是全程平均升降温速度的1/2。
6、風速
有關標準規定，進行環境試驗時温湿箱内的風速應小於1.7m/s，對於試驗本身來說，風速越小越好，風速過大會加速試驗件表面與箱體内流動氣流的熱交换，於試驗的真實性不利。但為了保證試驗箱工作室内的均匀性，試驗箱内具有循環風是必需的。但是快速温度變化試驗箱以及温度、湿度、振動等多因素綜合環境試驗箱，為追求變温速率，必须加快箱體内循環氣流的流速，風速通常在2～3m/s。因此，對於不同的使用目的，風速的限製是不一樣的。
7、温度波動度
温度波動是一個比较容易實現的參数，所有環境試驗設備廠家生產的多数的試驗箱實际的温度波動都可以控製在±0.3℃的範围以内。
8、温度場均匀度
為了更正確地模擬產品在自然界所遭受的實际環境状况，在環境試驗中必须保證被試產品的周边處在同一温度環境条件下，為此，必须對試驗箱内的温度梯度和温度的波動度加以限製。在國军標GJB150.1－86军用設備環境試驗方法总則中明確規定“試驗樣品附近測量系統的温度應在試驗温度的±2℃以内，其温度工不超過1℃/m或总的最大值為2.2℃（試驗樣品不工作）”。
9、湿度的精度控製
環境試驗箱中測量湿度多数是采用干湿球法，環境試驗設備的製造標準GB10586要求，相對湿度偏差應在±２３％RH。為满足湿度控製精度的要求，湿度試驗箱的温度控製精度较高，温度波動一般小於±0.2℃。否則很难達到湿度控製精度的要求。
10、冷卻方式選擇
試驗箱如果带有製冷系統，製冷系統需要進行冷卻。試驗箱有風冷、水冷兩種形式。
風冷 水冷
使用条件 設備安裝簡便，只需要接通電源即可使用。 環境温度應低於28℃，如果環境温度高於28℃對製冷效果有一定的影響（最好配備空調） 需配置循環冷卻水系統。
换熱效果 较差（相對於水冷方式） 稳定、良好
對使用環境的影響 會导致試驗箱周围的空氣温度上升。 不影響試驗箱周围的温度。
噪聲 较大（相對於水冷方式） 较小
結论 選擇何種冷卻方式，應結合試驗室的實际情况而定。 在条件允許的情况下，優先考虑選擇水冷方式。 但如果選用的試驗箱的製冷系統很小，也可以優先考虑選擇水冷方式。
風冷、水冷使用条件
設備安裝簡便，只需要接通電源即可使用。 環境温度應低於28℃，如果環境温度高於28℃對製冷效果有一定的影響（最好配備空調）
需配置循環冷卻水系統。
换熱效果
较差（相對於水冷方式）
稳定、良好
對使用環境的影響
會导致試驗箱周围的空氣温度上升。
不影響試驗箱周围的温度。
噪聲
较大（相對於水冷方式）
较小
結论
選擇何種冷卻方式，應結合試驗室的實际情况而定。 在条件允許的情况下，優先考虑選擇水冷方式。 但如果選用的試驗箱的製冷系統很小，也可以優先考虑選擇水冷方式。
四、 温湿度試驗設備状况分析
1〕 温湿度環境試驗設備的生產是持續了几十年的機械製造行業，其基本技術（如製冷，加熱）已經成熟。便是随着工業技術的進步和发展，很多新的應用技術不断引入到環境試驗設備中，如計算機技術，模糊控製理论，多箱同步運行等，因此，很难給製造廠家下一個孰優孰劣的武断性結论。各個生產廠家积几十年的製造經驗所生產的設備都是可以使用的，其工作原理、所應用的技術，甚至結構、材料等都有很多相似之處。但是由於環境試驗設備 “多非標、多品種、小批量”的生產方式的製約，產品的可靠性始終是困繞國内、國外製造商的一個問題。關键在於生產廠家必须管理精細，工藝完備、檢測手段齊全、對質量認真负責（如通過ISO9000论證）。同時，環境試驗設備是一種耐用品，一些問題和設計缺陷需要多年使用才能暴露出來，通過統計分析才能发現問題所在。一個成熟的、高可靠性的產品往往需要多年改進、完善。因此，環境試驗設備生產廠家具有一定生產規模和生產历史，是產品具有较高可靠性的必要条件之一。
2〕生產過程的質量控製。國内生產過程的質量控製有很大提高。生產過程的質量控製與生產廠家的管理水平、生產習惯有關，通過ISO9000的论證是生產過程質量控製走上規範化的一個標志。
國内外生產温湿度環境試驗設備的廠家在生產氣候環境試驗方面都积累了豐富的經驗。提供的都是可供使用的，在質量上都可信赖。至於究竟應该選用哪一家，哪一種型號的產品更符合要求，除了本文前面所述的一些原則和具體的技術指標要求外，還有一些值得重視和考虑的因素。
a〕性能/价格比。
在對環境試驗設備的技術參数、可靠性充分考證的基礎上，性价比是應当考虑的重要因素。環境試驗設備的進口无一例外都是通過代理商在國内進行銷售的，价格的因素不仅取決於生產廠家的成本和利润，還包含着很多中間環節費用及銷售提成。在相同的製造成本下，降低中間費用是降低订货价格的重要因素，同一國家相關技術指標的產品，製造成本大體相当，不同國家（指西方发達國家）生產的產品即使有差別也不會太大。
b〕满足用戶需要的程度和能力。
用戶订購一臺温湿度環境試驗箱，其要求依產品試驗的需要而不同，如有的三綜合試驗箱常常用於產品部件或組件和環境應力筛選試驗，此時設備的強製除湿能力以及附加空氣干燥系統的可能性是用戶應该重點關心的項目，如果有的用戶想利用三綜合試驗箱作環境試驗（如湿熱試驗），則風速可調整性就是必须考虑的因素。
c〕售后服務及設備故障的處理能力。
任何一臺設備在使用中不可能不出故障，一旦出現問題使用者能否享受到及時的維修服務，或者能根據設備自身具有的故障诊断能力很快確定出故障處理辦法，使設備盡快恢复性能，重新投入使用。在这方面，國内外的生產廠家都已經或正在做出积極的努力，如建立快速反應的維修隊伍，如在計算機控製系統中增加诊断及故障预警系統软件，用戶可根據計算機提供的信息，盡快處理故障。
科建新能源試驗設備有限公司研究、開发、生產、銷售各種環境試驗設備和力學試驗設備。
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其次，為了規範試驗設備中環境(jing)試驗条件(jian)的容差，保證環境參(can)数(shu)的控製精度，國家技術监督機構及各工業部門還製订了一(yi)系列(lie)的環境試驗設備及檢測儀器儀表的檢定規程。如中華人民共和國國(guo)家標準(zhun)GB5170《電工電子(zi)產品環境試驗設備基本參数檢定(ding)方法》，又(you)如國家技術监督(du)局颁布實施的JJG190－89《電動振動試(shi)驗臺系統試行檢(jian)定規程》等。这些檢定規程也是(shi)選擇環境(jing)及可靠性試驗設備的重要依據，不符合这些檢定規程要求的試驗(yan)設備是不允許投入使用(yong)的。
二、 設備選擇基本原則
環境及可靠性試驗設(she)備的選擇應遵循以下(xia)五条基本原則：
1、環境条件的再現性
在試驗室内完整而(er)精確地再現自然界存在的環境条件是可望(wang)而不可及的事情。但是，在一定(ding)的容差範围之(zhi)内，人們完全可以(yi)正確而近似(shi)地模擬工程產品在使用、贮存、運(yun)輸等過程中(zhong)所經受的外界環境条件。这(zhe)段話用工程的语言概括，就是“試驗設備所创造的围繞被(bei)試產品周边的環(huan)境条件（含平臺環境）應该满足(zu)產品試驗規範所(suo)規定的環境条件及其容差的要求”。如用於军工產品試驗的(de)温度箱(xiang)不仅要满足國军標GJB150.3－86、GJB150.4－86中根據不(bu)同的均(jun)匀性和温度控製精度的要求。只有这樣，才能保證在環境試驗中環境条件的再現性。
2、環境条件的可重复性
一臺環境試驗設備可(ke)能(neng)用於同一類型產品的多次試驗，而一臺被試的工程產品也可能在不同的環境(jing)試驗(yan)設備中進行試驗，為了保證同一臺產品在同一試驗規範所規(gui)定的環境試驗条件下所得試(shi)驗結果的可比较性，必然要求環境試驗設(she)備所提供的環境条件(jian)具有可重复性。这也就是說，環境試驗設備施(shi)用於被試驗產品的應力水(shui)平（如熱應力、振動應力、電應力等）對於同一試驗規範的(de)要求是一(yi)致的。
環境試驗設備所提供環境条件的可重复性是由(you)國家計量檢定部門依據國家技術监督機構所製定的檢定規程檢定合格后提(ti)供保證。為此，必须要求環境試驗設備能满(man)足檢定規程中的各項技術指(zhi)標及精度指標的要求，並(bing)且在使(shi)用時間上不超過檢定周期所規定的時限。如使(shi)用非常普遍的電動振動臺除满足激(ji)振力、頻率範围、负(fu)载能力等技(ji)術指標外，還(hai)必须满足檢定規程中規定的橫向振動比、臺面加速度均匀性、諧波失真度等精度指標的要求，而且每次檢定后的使用周期為二年，超過二年必须重新檢定合格后才能投入使用。
3、環境条件參数的可測控性
任何一臺環境試驗設備所提供的環境条件必须是可觀測的和可控製的，这不仅是為了使環境參数限製在一定的容差範围之内，保證試驗条件的再現性和重复性的要求，而且从產品試驗的安全出发也是必须的，以便防止環境条件失控导致被試產品的损坏，带來不必要的损失。目前各種試驗規範中大體要求參数測試的精度不應低於試驗条件允許的误差的三分之一。
4、環境試驗条件的排它性
每一次進行環境或可靠性試驗，對環境因素的類別、量值及容差都有嚴格的規定，並排除非試驗所需的環境因素渗透其中，以便在試驗中或試驗結束后判断和分析產品失效與故障模式時，提供確切的依據，故要求環境試驗設備除提供所規定的環境条件外，不允許對被試產品附加其它的環境應力干扰。如電動振動臺檢定規程中所限定的臺面漏磁，加速度信噪比、带内带外加速度总均方根值比。随機信號的檢驗、諧波失真度等精度指標都是為了保證環境試驗条件的唯一性而製定的檢定項目。
5、試驗設備的安全可靠性
環境試驗，特別是可靠性試驗，試驗周期长，試驗的對象有時是价值很高的军工產品，試驗過程中，試驗人員經常要在現場周围操作巡視或測試工作，因此要求環境試驗設備必须具有運行安全、操作方便、使用可靠、工作寿命长等特點，以確保試驗本身的正常進行。試驗設備的各種保護、告警措施及安全连锁裝置應该完善可靠，以保證試驗人員、被試產品和試驗設備本身的安全可靠性。
三、 温湿度箱的選擇
1、容积的選擇
將被試產品（元器件、組件、部件或整機）置入氣候環境箱進行試驗時，為了保證被試產品周围氣氛能满足試驗規範所規定的環境試驗条件，氣候箱工作尺寸與被試產品外廓尺寸之間應遵循以下几點規定：
a） 被試產品的體积（W×D×H）不得超過試驗箱有效工作空間的（20～35）％（推荐選用20％）。對於在試驗中发熱的產品推荐選用不大於10％。
b） 被試產品的迎風断面积與该断面上試驗箱工作室总面积之比不大於（35～50）％（推荐選用35％）。
c） 被試產品外廓表面距試驗箱壁的距离至少保持100～150mm，（推荐選用150mm）。
上述三點規定實际上是相互依存和統一的。以1立方米正方體箱子為例，面积比為1：(0.35～0.5）相当於體积之比為1：（0.207～0.354）。距箱壁100～150mm相当於體积之比為1：（0.343～0.512）。
总括上述三點規定，氣候環境試驗箱的工作腔容积至少應是被試產品外廓體积的3～5倍。作出这種規定的理由有以下几點：
1〕 被試驗件置入箱體后挤占了流畅的通道，通道變窄將导致氣流流速的增加。加速氣流與被試驗件之間的熱交换。这與環境条件的再現不符，因為在有關標準中對涉及温度環境試驗都規定試驗箱内試驗樣件周围的空氣流速不應超過1.7m/s，以防止試驗樣件和周围氣氛產生不符合實际的熱傳导。在空载時試驗箱内平均風速為0.6～0.8m/s，不超過1m/s，满足a)、b)兩點要求所規定的空間及面积比時，流場的風速可能增大（50～100）％，平均最高風速為（1～1.7）m/s。满足標準規定的要求。如果在試驗中不加限製地加大試驗件的體积或迎風断面积，則實际試驗時氣流風速將增大到超出試驗標準所規定的最高風速，其試驗結果的有效性將受到懷疑。
2〕 氣候箱工作腔内環境參数〔如温度、湿度、盐雾沉降率等〕的精度指標都是在空载状態下檢測的結果，一旦置入被試驗件后，對試驗箱工作腔内環境參数的均匀性將產生影響，試驗件占有的空間越大，这種影響也就越嚴重。實測試驗数據表明，流場中迎風面與背風面的温差可達到3～8℃，嚴重時可大到10℃以上。因此，必须盡量满足a〕、b〕兩項要求，以保證被試產品周围環境參数的均匀性。
3〕 根據熱傳导的原理，箱壁附近氣流的温度通常與流場中心温度相差2～3℃，在高低温的上下限時，還可能達到5℃。箱壁的温度與箱壁附近流場的温度又相差2～3℃（視箱壁的結構和材料而定）試驗温度與外界大氣環境相差越大，上述温差也越大，因此，距箱壁（100～150mm）距离内的空間是不可利用空間。
2、温度範围的選擇
目前，國外温度試驗箱的範围大體上為－73～＋177℃，或－70～＋180℃。國内多数廠家一般為－80～＋130℃，－60～＋130℃，－40～＋130℃，也有高温到150℃。这些温度範围通常可以满足國内絕大多数军用、民用產品温度試驗的需要，除非確有特殊需要，如安裝位置靠近发動機等熱源的產品外，不可盲目提高温度上限。因為上限温度越高，箱體内外的温差越大，箱體内部流場的均匀性也越差。可利用的工作室體积也就越小。另一方面，上限温度值越高，對箱壁夹層中保温材料（如玻璃棉等 ）的耐熱性要求越高。箱體密封性的要求也越高，使箱體的製作成本增加。
3、湿度範围的選擇
國内外環境試驗箱給出的湿度指標大都是20～98％RH或30～98％RH，如果湿熱試驗箱没有除湿系統，則湿度範围為60～98％，这一類試驗箱只能做高湿試驗，但它的价格低得多。值得注意的是在湿度指標后面應该注明相應的温度範围，或給出最低露點温度。因為相對湿度是與温度直接相關的，對於同樣的絕對含湿量，温度越高，相對湿度就越小，如絕對含湿量為5g/Kg（指1公斤干空氣中含有5克的水蒸汽），当温度為29℃時，相對湿度為20％RH，温度為6℃時，相對湿度為90％RH，当温度降至4℃以下，相對湿度超過100％，在箱體内會出現結露現象。
實現高温、高湿只需要往箱體空氣中喷水蒸汽或雾化的水珠，進行加湿。低温低湿則相對难於控製，因為此時的絕對含湿量很低，有時比大氣中的絕對含湿量低很多，需要對箱體内流動的空氣除湿，使空氣變得干燥。目前國内外絕大多数的温湿度箱都采用製冷除湿的原理，是在箱體的空氣预調室内加一組製冷光管。当湿空氣經過冷管時，其相對湿度會達到100％RH，因空氣飽和在光管上結露，使空氣變得更干燥。这種除湿方式理论上可達到零度以下的露點温度，但是当冷點表面温度到達0℃時，光管表面結露的水滴會結冰，从而影響光管表面的熱交换，使除湿能力下降。又因為箱體不可能絕對密封，大氣中的湿空氣會渗入到箱體内，使露點温度回升。另一方面，在光管間流動的湿空氣只是在和光管（冷點）接触的瞬間達到飽和状態而析出水蒸汽，因此这種除湿方法很难使箱體内的露點温度在到0℃以下。實际所達到的最低露點温度為5～7℃。露點温度5℃相当於絕對含湿量為0.0055g/Kg，對應相對湿度20％RH的温度為30℃。如果要求温度20℃進相對湿度達到20％RH，此時的露點温度為－3℃，采用致冷方式除湿是很困难的，必须選用空氣干燥系統才能實現。
4、控製方式的選擇
温度、湿度試驗箱有恒定試驗箱、交變試驗箱兩種情况。
普通的高低温試驗箱一般指的是恒定高低温試驗箱，其控製方式為：設定一個目標温度，試驗箱具有自動恒温到目標温度點的能力。恒定温湿度試驗箱的控製控製方式也類似，設定一個目標温度、湿度點，試驗箱具有自動恒温到目標温度、湿度點的能力。高、低温交變試驗箱具有設定一条或者多条高低温變化、循環的程序，試驗箱有能力根據预置的曲線完成試驗過程，並且可以在最大升温、降温速率能力的範围内，精確控製升温、降温的速率，即可以根據設定的曲線的斜率控製升温、降温速率。同樣，高低温交變湿熱試驗箱也具有预置温度、湿度曲線，並且根據预置進行控製的能力。当然，交變試驗箱都具有恒定試驗箱的功能，但交變試驗箱的製造成本较高，因為交變試驗箱需配置有曲線自動記錄裝置、程序控製儀，還须解決試驗箱在工作室内温度较高的情况下開启製冷機等問題，因此，交變試驗箱的价格比恒定試驗箱的价格一般要高20%以上。因此，我們應当實事求是的以試驗方法的需要為出发點，選用恒定試驗箱或者是交變試驗箱。
5、變温速率的選擇
普通的高低温試驗箱没有降温速度的指標，从環境温度降温到標称的最低温度的時間一般為90～120min。高低温交變試驗箱、高低温交變湿熱試驗箱都有變温速度的要求，其變温速率一般要求1℃/min，在此速率的範围内速度可調。而快速温度變化試驗箱的變温速率较快，升温、降温速率可以達到3℃/min～15℃/min，在某些温度段升温、降温速率甚至可以達到30℃/min以上。
各種規格、速度的快速温度變化試驗箱的温度範围一般都是相同的，即－60～＋130℃，但考核降温速度的變温範围卻不盡相同，根據試驗不同的試驗要求，快速温度變化試驗箱變温範围有的是－55～＋80℃，而有的是－40～＋80℃。
關於快速温度變化試驗箱的變温速率有兩種提法，一種是全程平均升降温速度，一種是線形升降温速度（實际上是每5 min平均速度）。全程平均速度是指在試驗箱的變温範围内，最高温度與最低温度之差值與時間之比。目前國外各環境試驗設備生產廠家提供的變温速率的技術參数都是指的全程平均速率。線形升降温速度指在任意的每5 min時間段内，能够保證的變温速率。而實际上對於快速温度變化試驗箱來說，保證線形升降温速度的难度最大、最關键的一段是，在降温段最后的一個5 min的時間段内，試驗箱可以達到的降温速率。从某種角度講，線形升降温速度（每5 min平均速度）更科學。因此試驗設備最好具有全程平均升降温速度和線形升降温速度（每5 min平均速度）这兩個參数。一般來說，線形升降温速度（每5 min平均速度）是全程平均升降温速度的1/2。
6、風速
有關標準規定，進行環境試驗時温湿箱内的風速應小於1.7m/s，對於試驗本身來說，風速越小越好，風速過大會加速試驗件表面與箱體内流動氣流的熱交换，於試驗的真實性不利。但為了保證試驗箱工作室内的均匀性，試驗箱内具有循環風是必需的。但是快速温度變化試驗箱以及温度、湿度、振動等多因素綜合環境試驗箱，為追求變温速率，必须加快箱體内循環氣流的流速，風速通常在2～3m/s。因此，對於不同的使用目的，風速的限製是不一樣的。
7、温度波動度
温度波動是一個比较容易實現的參数，所有環境試驗設備廠家生產的多数的試驗箱實际的温度波動都可以控製在±0.3℃的範围以内。
8、温度場均匀度
為了更正確地模擬產品在自然界所遭受的實际環境状况，在環境試驗中必须保證被試產品的周边處在同一温度環境条件下，為此，必须對試驗箱内的温度梯度和温度的波動度加以限製。在國军標GJB150.1－86军用設備環境試驗方法总則中明確規定“試驗樣品附近測量系統的温度應在試驗温度的±2℃以内，其温度工不超過1℃/m或总的最大值為2.2℃（試驗樣品不工作）”。
9、湿度的精度控製
環境試驗箱中測量湿度多数是采用干湿球法，環境試驗設備的製造標準GB10586要求，相對湿度偏差應在±２３％RH。為满足湿度控製精度的要求，湿度試驗箱的温度控製精度较高，温度波動一般小於±0.2℃。否則很难達到湿度控製精度的要求。
10、冷卻方式選擇
試驗箱如果带有製冷系統，製冷系統需要進行冷卻。試驗箱有風冷、水冷兩種形式。
風冷 水冷
使用条件 設備安裝簡便，只需要接通電源即可使用。 環境温度應低於28℃，如果環境温度高於28℃對製冷效果有一定的影響（最好配備空調） 需配置循環冷卻水系統。
换熱效果 较差（相對於水冷方式） 稳定、良好
對使用環境的影響 會导致試驗箱周围的空氣温度上升。 不影響試驗箱周围的温度。
噪聲 较大（相對於水冷方式） 较小
結论 選擇何種冷卻方式，應結合試驗室的實际情况而定。 在条件允許的情况下，優先考虑選擇水冷方式。 但如果選用的試驗箱的製冷系統很小，也可以優先考虑選擇水冷方式。
風冷、水冷使用条件
設備安裝簡便，只需要接通電源即可使用。 環境温度應低於28℃，如果環境温度高於28℃對製冷效果有一定的影響（最好配備空調）
需配置循環冷卻水系統。
换熱效果
较差（相對於水冷方式）
稳定、良好
對使用環境的影響
會导致試驗箱周围的空氣温度上升。
不影響試驗箱周围的温度。
噪聲
较大（相對於水冷方式）
较小
結论
選擇何種冷卻方式，應結合試驗室的實际情况而定。 在条件允許的情况下，優先考虑選擇水冷方式。 但如果選用的試驗箱的製冷系統很小，也可以優先考虑選擇水冷方式。
四、 温湿度試驗設備状况分析
1〕 温湿度環境試驗設備的生產是持續了几十年的機械製造行業，其基本技術（如製冷，加熱）已經成熟。便是随着工業技術的進步和发展，很多新的應用技術不断引入到環境試驗設備中，如計算機技術，模糊控製理论，多箱同步運行等，因此，很难給製造廠家下一個孰優孰劣的武断性結论。各個生產廠家积几十年的製造經驗所生產的設備都是可以使用的，其工作原理、所應用的技術，甚至結構、材料等都有很多相似之處。但是由於環境試驗設備 “多非標、多品種、小批量”的生產方式的製約，產品的可靠性始終是困繞國内、國外製造商的一個問題。關键在於生產廠家必须管理精細，工藝完備、檢測手段齊全、對質量認真负責（如通過ISO9000论證）。同時，環境試驗設備是一種耐用品，一些問題和設計缺陷需要多年使用才能暴露出來，通過統計分析才能发現問題所在。一個成熟的、高可靠性的產品往往需要多年改進、完善。因此，環境試驗設備生產廠家具有一定生產規模和生產历史，是產品具有较高可靠性的必要条件之一。
2〕生產過程的質量控製。國内生產過程的質量控製有很大提高。生產過程的質量控製與生產廠家的管理水平、生產習惯有關，通過ISO9000的论證是生產過程質量控製走上規範化的一個標志。
國内外生產温湿度環境試驗設備的廠家在生產氣候環境試驗方面都积累了豐富的經驗。提供的都是可供使用的，在質量上都可信赖。至於究竟應该選用哪一家，哪一種型號的產品更符合要求，除了本文前面所述的一些原則和具體的技術指標要求外，還有一些值得重視和考虑的因素。
a〕性能/价格比。
在對環境試驗設備的技術參数、可靠性充分考證的基礎上，性价比是應当考虑的重要因素。環境試驗設備的進口无一例外都是通過代理商在國内進行銷售的，价格的因素不仅取決於生產廠家的成本和利润，還包含着很多中間環節費用及銷售提成。在相同的製造成本下，降低中間費用是降低订货价格的重要因素，同一國家相關技術指標的產品，製造成本大體相当，不同國家（指西方发達國家）生產的產品即使有差別也不會太大。
b〕满足用戶需要的程度和能力。
用戶订購一臺温湿度環境試驗箱，其要求依產品試驗的需要而不同，如有的三綜合試驗箱常常用於產品部件或組件和環境應力筛選試驗，此時設備的強製除湿能力以及附加空氣干燥系統的可能性是用戶應该重點關心的項目，如果有的用戶想利用三綜合試驗箱作環境試驗（如湿熱試驗），則風速可調整性就是必须考虑的因素。
c〕售后服務及設備故障的處理能力。
任何一臺設備在使用中不可能不出故障，一旦出現問題使用者能否享受到及時的維修服務，或者能根據設備自身具有的故障诊断能力很快確定出故障處理辦法，使設備盡快恢复性能，重新投入使用。在这方面，國内外的生產廠家都已經或正在做出积極的努力，如建立快速反應的維修隊伍，如在計算機控製系統中增加诊断及故障预警系統软件，用戶可根據計算機提供的信息，盡快處理故障。
科建新能源試驗設備有限公司研究、開发、生產、銷售各種環境試驗設備和力學試驗設備。
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