气候环境试验箱的温度控制方式

气候环境试验——恒温恒湿试验箱、高低温试验箱、冷热冲击试验箱、湿热交变试验箱、快速温变试验箱、线性温变试验箱、步入式恒温恒湿试验房等；都会涉及到温度的控制。

 

       因为有多个可供选择的温度控制点，气候环境试验箱温度控制方法也有三种方案：进风口温度控制、产品温度控制和“复叠式"温度控制。前两种都是单点型温度控制，第三种是双参数型温度控制。

单点型温度控制方法已经非常成熟，且应用较多。

早期的控制方式多数是“乒乓式"的开关控制，俗称冷了加热，热了给冷，这种控制方式是反馈控制方式，当实测到循环气流的温度高于设定温度时打开制冷的电磁阀门，向循环气流输送冷量，降低气流的温度，反之则接通加热装置的电路开关，直接加热循环气流，提高气流的温度。这种控制方式要求试验箱的制冷装置和加热组件总是处于待命工作状态，不仅能源浪费较大，而且被控参数（温度）也总是处于“振荡"状态，控制精度不高。

现在单点型温度控制方法大都改为通用型的比例——微分——积分（PID）控制方式，这种控制方式可以根据被控参数过往的变化情况（积分控制）和变化趋势（微分控制）给出被控温度的修正量，不仅节约能源，而且“振荡"幅度小，控制精度较高。

     双参数型温度控制是同时采集试验箱进风口处温度值和产品附近的温度值，试验箱进风口处距离空气调制室内蒸发器、加热器的安装位置很近，其量值直接反映空气的调制结果，利用这个温度值作为反馈控制的参数，具有快速调制循环空气状态参数的优点。

 

产品附近的温度值表示产品遭受的真实温度环境条件，是环境试验规范的要求，利用这个温度值作为反馈控制的参数，就能确保温度环境试验的有效性和可信性，故这种做法兼顾了两者的优点和实际试验的要求。双参数型温度控制策略可以是两组温度数据各自独立“分时控制"，也可以是按照一定的加权系数，将加权后的两个温度值合并为一个温度量值作为反馈控制信号，加权系数的取值与试验箱的尺寸、循环气流的风速、变温速率的大小、产品工作的发热量等参数相关。

由于热量的传递是一个复杂的动态物理过程，而且受试验箱周围大气环境条件及被试样品自身工作状态、结构复杂性等的影响较大，故对试验箱的温湿度控制很难建立起精确的数学模型。为了提高控制的稳定性和控制精度，有一些温度试验箱的控制引入了模糊逻辑控制理论和方法，在控制的过程中模拟人的思维模式，采用预判式的控制，对温、湿度空间场进行更精确、更快速的控制。

相对温度而言，湿度测控点的选择比较简单，调制好湿度的湿空气进入高低温循环试验箱循环流动的过程中，湿空气与试验件及试验箱四壁之间水分子的交换很微少，只要循环空气的温度是稳定的，循环气流从进入试验箱到流出试验箱的过程中，湿空气绝对含湿量的变化微乎其微。因此，在试验箱内循环空气流场的任何一点，如进风口，流场的中游或回风口处检测空气的相对湿度值基本上都是相同的。正因为如此，在很多采用干湿球法测湿的试验箱中，干湿球传感器都安装在试验箱的回风口处。而且从试验箱的结构设计和使用中的维护方便出发，相对湿度测控用干湿球传感器安放在回风口处既便于安装，也有助于定期更换湿球纱布和清洗电阻PT100的感温头，而且按照GJB150.9A湿热试验6.1.3条款的要求，流过湿球传感器的风速不应低于4.6m/s的要求，带有小风扇的干湿球传感器安装在回风口处更方便于维修和使用。