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高低溫試驗(yàn)箱全解析資料:類型、原理與應(yīng)用場景

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    2025年04月30日
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廣東皓天檢測儀器有限公司
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資料簡介

高低溫試驗(yàn)箱全解析資料:類型、原理與應(yīng)用場景

一、高低溫試驗(yàn)箱類型

(一)按溫度范圍劃分
  1. 高溫試驗(yàn)箱:主要聚焦于模擬高溫環(huán)境,其溫度范圍通常設(shè)定在 +50℃ ~ +200℃區(qū)間。在該溫度范疇內(nèi),可有效測試材料的耐熱性能,例如塑料制品在高溫下是否會發(fā)生變形、老化,電子元器件在高溫工況下能否穩(wěn)定工作,像電腦 CPU 在長時(shí)間高負(fù)載運(yùn)行產(chǎn)生高溫時(shí)的性能表現(xiàn),就可借助此類試驗(yàn)箱進(jìn)行模擬測試 。

  1. 低溫試驗(yàn)箱:側(cè)重于模擬低溫環(huán)境,溫度范圍多處于 -20℃ ~ -70℃ 。可用于檢驗(yàn)材料的耐寒性,如橡膠在低溫下的柔韌性變化,電子元器件在低溫時(shí)的啟動性能及參數(shù)穩(wěn)定性等。像北方冬季戶外使用的電子設(shè)備,其元器件就需通過低溫試驗(yàn)箱測試低溫性能。

  1. 高低溫交變試驗(yàn)箱:能模擬產(chǎn)品在高低溫交替變化的復(fù)雜環(huán)境,溫度跨度較大,一般在 -70℃ ~ +200℃ 。該類型試驗(yàn)箱可全面考驗(yàn)產(chǎn)品在溫差條件下的可靠性與穩(wěn)定性,如航空電子設(shè)備在飛機(jī)起飛、巡航、降落過程中面臨的劇烈溫度變化,就可通過此類試驗(yàn)箱模擬測試。

(二)按結(jié)構(gòu)形式分類
  1. 臺式試驗(yàn)箱:體積小巧,適合放置在實(shí)驗(yàn)室桌面使用。因空間有限,主要用于小型樣品或元器件的測試,如小型集成電路板、微型傳感器等。

  1. 立式試驗(yàn)箱:體積較大且結(jié)構(gòu)穩(wěn)固,內(nèi)部空間寬敞,適合大型樣品或整件產(chǎn)品的測試。其具備良好的溫度均勻性,可對如汽車發(fā)動機(jī)缸體模型、大型電器外殼等進(jìn)行高低溫測試。

  1. 步入式試驗(yàn)箱:屬于大型環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備,人員能夠進(jìn)入內(nèi)部操作。適用于大型產(chǎn)品或整件設(shè)備的測試,像汽車整車在不同溫度環(huán)境下的性能測試,航空航天領(lǐng)域中大型設(shè)備部件的高低溫可靠性驗(yàn)證等。



(三)按控制方式分類

  1. 簡易型試驗(yàn)箱:配備簡單的溫濕度控制器,操作便捷,但在精度和穩(wěn)定性方面表現(xiàn)欠佳。適用于對測試精度要求不高的一般性測試場景,如普通工業(yè)產(chǎn)品的初步溫度耐受性篩選。

  1. 高精度試驗(yàn)箱:運(yùn)用溫濕度控制系統(tǒng)與高精度傳感器技術(shù),具備精度和穩(wěn)定性。常用于科研實(shí)驗(yàn)、精密制造等對測試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性要求嚴(yán)苛的領(lǐng)域,如芯片研發(fā)過程中的高低溫性能測試。

  1. 可編程試驗(yàn)箱:搭配可編程控制器與觸摸屏界面,用戶可根據(jù)需求自定義溫濕度變化曲線和詳細(xì)測試程序。適用于復(fù)雜的測試場景和多步驟的測試任務(wù),如電子產(chǎn)品在不同溫度階段需進(jìn)行多種性能指標(biāo)測試的情況。

二、高低溫試驗(yàn)箱工作原理
高低溫試驗(yàn)箱主要由制冷系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、空氣循環(huán)系統(tǒng)等部分構(gòu)成。
(一)制冷系統(tǒng)
當(dāng)需要低溫環(huán)境時(shí),制冷系統(tǒng)啟動。以常見的壓縮式制冷為例,壓縮機(jī)將氣態(tài)制冷劑壓縮成高溫高壓氣體,通過冷凝器散熱后變成液態(tài),經(jīng)膨脹閥節(jié)流降壓,進(jìn)入蒸發(fā)器。在蒸發(fā)器中,液態(tài)制冷劑迅速汽化,吸收周圍熱量,使試驗(yàn)箱內(nèi)溫度降低,實(shí)現(xiàn)制冷效果。對于需獲取 -20℃以下低溫的試驗(yàn)箱,常采用復(fù)疊式制冷循環(huán)系統(tǒng),利用中溫制冷劑與低溫制冷劑的配合,滿足更低溫度需求。
(二)加熱系統(tǒng)
當(dāng)需要升溫時(shí),控制系統(tǒng)發(fā)出指令,加熱裝置開始工作。一般采用電加熱絲作為加熱元件,電流通過加熱絲產(chǎn)生熱量,熱量通過空氣循環(huán)系統(tǒng)均勻散布在試驗(yàn)箱內(nèi),提升箱內(nèi)溫度,達(dá)到設(shè)定的高溫值。
(三)控制系統(tǒng)
控制系統(tǒng)猶如試驗(yàn)箱的 “大腦”,通過傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測試驗(yàn)箱內(nèi)的溫度。當(dāng)溫度偏離設(shè)定值時(shí),控制系統(tǒng)會根據(jù)預(yù)設(shè)的控制算法,調(diào)整制冷系統(tǒng)或加熱系統(tǒng)的工作狀態(tài),使溫度穩(wěn)定在設(shè)定范圍內(nèi)。例如,當(dāng)溫度低于設(shè)定值時(shí),控制系統(tǒng)加大加熱功率;當(dāng)溫度高于設(shè)定值時(shí),啟動制冷系統(tǒng)或降低加熱功率。
(四)空氣循環(huán)系統(tǒng)
試驗(yàn)箱內(nèi)部設(shè)有風(fēng)扇等裝置,促使箱內(nèi)空氣均勻流動。一方面,可將加熱或制冷產(chǎn)生的熱量或冷量快速、均勻地傳遞到各個(gè)角落,保證箱內(nèi)溫度均勻性;另一方面,能使試驗(yàn)樣品周圍的空氣不斷更新,模擬更真實(shí)的環(huán)境條件,確保測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。
三、高低溫試驗(yàn)箱應(yīng)用場景
(一)電子電器行業(yè)
電子元器件、線路板及整機(jī)產(chǎn)品需在高低溫環(huán)境下進(jìn)行性能測試,確保其在不同溫度條件下的可靠性與穩(wěn)定性。如手機(jī)需通過高低溫試驗(yàn),檢驗(yàn)在炎熱夏季戶外高溫和寒冷冬季戶外低溫環(huán)境下,電池續(xù)航能力、屏幕顯示效果、信號接收穩(wěn)定性等是否正常。
(二)材料科學(xué)領(lǐng)域
用于研究新材料在高低溫條件下的性質(zhì)變化,如熱膨脹特性、韌性、硬度等,助力科研人員開發(fā)性能更優(yōu)的材料。像新型合金材料在高溫高壓下的強(qiáng)度變化研究,就可通過高低溫試驗(yàn)箱模擬工況進(jìn)行測試,為其在航空航天、汽車制造等領(lǐng)域的應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐。
(三)汽車制造行業(yè)
汽車零部件需在特殊溫度下進(jìn)行耐受性測試,保證其在不同氣候條件下正常工作。發(fā)動機(jī)在高溫環(huán)境下的散熱性能、低溫環(huán)境下的啟動性能,車身材料在高低溫交替時(shí)的抗疲勞性能,汽車電子設(shè)備在溫度下的工作穩(wěn)定性等,都需借助高低溫試驗(yàn)箱測試,確保汽車在不同氣候區(qū)域都能可靠運(yùn)行。
(四)航空航天領(lǐng)域
航空航天設(shè)備需在溫度環(huán)境下保持高可靠性。高低溫試驗(yàn)箱用于測試飛行器的電子設(shè)備、發(fā)動機(jī)部件、結(jié)構(gòu)材料等在高溫、低溫及熱循環(huán)條件下的性能,驗(yàn)證其在高空低溫、發(fā)動機(jī)高溫等特殊環(huán)境下能否正常工作,保障飛行安全。


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