三綜合試驗(yàn)箱的工作原理及如何試驗(yàn)的
三綜合試驗(yàn)箱的工作原理及如何試驗(yàn)的
三綜合試驗(yàn)箱由制冷系統(tǒng)，加熱系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，濕度系統(tǒng)，空氣循環(huán)系統(tǒng)，和傳感器系統(tǒng)等組成，系統(tǒng)方框圖見圖1, 上述系統(tǒng)分屬電氣和機(jī)械制冷兩大方面。下面初步敘述幾個(gè)主要系統(tǒng)的工作原理和工作過程：
1.制冷系統(tǒng)
制冷系統(tǒng)是三綜合試驗(yàn)箱的關(guān)鍵部分之一。一般來說，三綜合試驗(yàn)箱的制冷方式都是機(jī)械制冷以及輔助液氮制冷，機(jī)械制冷采用蒸氣壓縮式制冷，該制冷方式是人工制冷中應(yīng)用廣泛而又經(jīng)濟(jì)的制冷方式之一。蒸氣壓縮式制冷型式有：?jiǎn)渭?jí)制冷、多級(jí)制冷和復(fù)疊式制冷，它們主要由壓縮機(jī)，冷凝器，節(jié)流機(jī)構(gòu)和蒸發(fā)器組成。由于我們?cè)囼?yàn)的溫度低溫要達(dá)到-55℃，單級(jí)制冷難以滿足要求，因此三綜合試驗(yàn)箱的制冷方式一般采用復(fù)疊式制冷。下面以意大利ACS公司生產(chǎn)的三綜合試驗(yàn)箱的制冷系統(tǒng)為例作一簡(jiǎn)要介紹，圖2為該制冷系統(tǒng)簡(jiǎn)化圖。它由兩部分組成，分別稱為高溫部分和低溫部分，每一部分都是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的制冷系統(tǒng)。高溫部分中制冷劑（HP80）的蒸發(fā)吸收來自低溫部分的制冷劑（R23）的熱量而汽化；低溫部分制冷劑的蒸發(fā)則從被冷卻的對(duì)象（試驗(yàn)箱內(nèi)的空氣）吸熱以獲取冷量。高溫部分和低溫部分之間是用一個(gè)蒸發(fā)冷凝器起來的，它既是高溫部分的蒸發(fā)器，也是低溫部分的冷凝器。ACS試驗(yàn)箱的高溫部分制冷劑采用中溫制冷劑HP80，低溫部分制冷劑采用低溫制冷劑R23，箱內(nèi)溫度能達(dá)到-70℃。
2.加熱系統(tǒng)
三綜合試驗(yàn)箱的加熱系統(tǒng)相對(duì)制冷系統(tǒng)而言，是比較簡(jiǎn)單的。它主要由大功率電阻絲組成。由于三綜合試驗(yàn)箱要求的升溫速率較大，因此三綜合試驗(yàn)箱的加熱系統(tǒng)功率都比較大，而且在試驗(yàn)箱的底板也設(shè)有加熱器。
3.控制系統(tǒng)
控制部分是三綜合試驗(yàn)箱的核心，它決定了試驗(yàn)箱的升降溫速率，精度等重要指標(biāo)。現(xiàn)有三綜合試驗(yàn)箱的控制器大都采用PID控制，也有少部分采用PID與模糊控制相結(jié)合的控制方式。由于控制系統(tǒng)基本上屬于軟件的范疇，而且此部分在使用過程中，一般不會(huì)出現(xiàn)問題，因此，本文不對(duì)控制系統(tǒng)作太多的介紹。
4.濕度系統(tǒng)
濕度系統(tǒng)分為加濕和除濕兩個(gè)子系統(tǒng)。
三綜合試驗(yàn)箱的加濕方式一般采用蒸氣加濕法，即將低壓蒸氣直接注入試驗(yàn)空間加濕。這種加濕方法加濕能力強(qiáng)，速度快，加濕控制靈敏，尤其在降溫時(shí)容易實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制加濕。
三綜合試驗(yàn)箱的除濕方式有兩種：機(jī)械制冷除濕和干燥器除濕。機(jī)械制冷除濕的除濕原理是將空氣冷卻到露點(diǎn)溫度以下，使大于飽和含濕量的水氣凝結(jié)析出，這樣就降低了濕度。干燥器除濕是利用氣泵將試驗(yàn)箱內(nèi)的空氣抽出，并將干燥的空氣注入，同時(shí)將濕空氣送入可循環(huán)利用的干燥器進(jìn)行干燥，干燥完后又送入試驗(yàn)箱內(nèi)，如此反復(fù)循環(huán)進(jìn)行除濕。現(xiàn)在大部分三綜合試驗(yàn)箱采用前一種除濕方法。后一種的除濕方法，可以使露點(diǎn)溫度達(dá)到0℃以下，適用于有特殊要求的場(chǎng)合，但費(fèi)用較貴。
5.傳感器系統(tǒng)
三綜合試驗(yàn)箱的傳感器主要是溫度和濕度傳感器。溫度傳感器應(yīng)用較多的是鉑電阻和熱電偶。濕度的測(cè)量方法有兩種：干濕球溫度計(jì)法和固態(tài)電子式傳感器直接測(cè)量法。由于干濕球法測(cè)量精度不高，現(xiàn)在的三綜合試驗(yàn)箱正逐步地以固態(tài)傳感器代替干濕球來進(jìn)行濕度的測(cè)量。
6.空氣循環(huán)系統(tǒng)
空氣循環(huán)系統(tǒng)一般由離心式風(fēng)扇和驅(qū)動(dòng)其運(yùn)轉(zhuǎn)的電機(jī)構(gòu)成。它提供了試驗(yàn)箱內(nèi)空氣的循環(huán)
