环境试验箱发展历程共同关注

时间:2014-10-27 11:33　来源:正航仪器　作者:正航网络　

 
 
早期的环境试验是在天然环境条件下进行的。这种试验虽然直观、可靠、无需特殊的试验设备，但受到地区性环境条件的限制，试验时间长、重现性差。为了及时、准确地验证产品的环境适应性和可靠性，各国纷纷投人人力和财力，研制和生产能模拟天然环境条件的试验设备。1921年德国西门子公司研制出世界上台湿热试验箱，1929年世界上环境试验设备厂商在德国开业。尔后英、美、日等国也先后开始研制和生产环境试验设备。回顾历史，环境试验设备的发展经历了3个发展阶段，见表1。






 
目前国外的环境试验设备已有1000多个品种，可以覆盖各种试验方法与标准，而我国的环境试验设备因起步较晚，总体技术水平与国外相比还有一定的差距：高档产品少；中、低档产品多；单参数的环境试验设备多；多功能现代化的大型精密试验设备少。下面以温度试验箱、湿热试验箱为例，介绍国内设备发展状况。
1)温度试验箱。温度试验箱包括：高温试验
箱、低温试验箱及高低温交变试验箱。生产单纯的高温、低温试验箱的企业不多，规格也少。生产高温、低温交变试验箱的企业比较多，有：重庆四达试验设备厂、上海实验仪器总厂、上海爱斯佩克环境仪器有限公司等。其温度范围从原有的一40—+80℃，-60一+80℃，-80—+80℃发展到一40一+150℃，-60一+150℃，-80一+150℃。工作室容积在0.1一1m3之间。
2)温湿试验箱。温湿试验箱又称湿热试验箱，有恒定湿热试验箱和交变湿热试验箱。恒定湿热试验箱又称为调温调湿箱，工作室容积基本上都在1m以下，温度范围一般为：-30℃+70℃，-20℃+150℃，-70℃+100℃等，相对湿度范围大致为20%一90℃，且一般都规定了相对湿度范围的温度对应点。温度波动度一般为：士0.5℃，也有士0.3℃，士0.1℃。湿度波动度为：士2℃，士3℃，士5℃。交变湿热试验箱的容积从0.2 m'到2 m'之间，其温度范围有+20一+80℃，+20一+70℃，-20一+70℃等。相对湿度范围为：20%一95℃，20%一100%，80%一100℃，85℃—98%等。温度波动度：士0.5℃，士1℃；相对湿度波动度：士2℃；温度均匀度：士2℃；湿度均匀度：士3℃。
3)温湿试验箱研究概况
试验箱在升邓条温阶段时，围护结构和试件的吸质交热量，其值直接关系到试验箱加封冷设备容量的大小。对于大多数试验标准，没有箱内升邓条温曲线的具体规定，般只规定升邓条温时间或平均温变速率。升邓条温时间是反映试验箱升邓条温能力的重要指标，时间越短，能力就越强，这可使试验准备时间缩短，但其所需加封冷系统的容量、设备投资都要增大。因此，对试验设备来说，对温过程的传热特研究是一个很重要的研究方向，这将有利于试验设备加封冷系统的合理匹配。
从近年来发表的文献来看，对试验箱的研究主要集中于设备的结构、制冷和加热方式选择、控制精度与测试监控等方面4-V，对试验箱非稳态温变过程传热特性方面的研究不多，而把试验箱热力系统作为一个荆合整体进行研究的则更少。文献18中给出了环境试验装置冷负荷的计算方法，着重介绍了环境试验室(箱)稳态传热时的冷负荷计算，粗略提出了降温过程的冷负荷计算方法。文献认为降温过程冷负荷粗略计算可由2部分组成：室内一侧的壁板、试验台架、室内空气及蒸发器等热容量应全部计人，其冷负荷为总热容量乘以温降除以所要求的降温时间；隔热材料的冷负荷，为隔热材料质量乘以比热并乘以室内外温差的平均值再除以所要求的降温时间。文献对环境试验室围护结构在降温过程中的传热特性进行了非稳态传热数值计算，指出采用文献l中的计算方法误差很大，必须采用非稳态传热的计算方法计算围护结构在降温过程中的放热量。文献给出了环境试验装置降温过程的冷负荷计算，并在一些假设的基础上初步给出了降温时间的分析解，虽然其假设存在不合理的地方，但其思路值得借鉴。文献提出表征箱体隔热性能的传热系数和表征蓄热性能的蓄热系数是箱内空气升温、降温的主要因素，通过对试验箱建立非稳态热平衡方程得到了在箱内无任何物件的情况下加热升温和自然降温过程的温一时解析式，并且利用实验数据确定出了传热系数和蓄热系数。
不过文献没有考虑试验时物件、试验台架、蒸发器等热容量对温变的影响，因此，得出的结论有很大的局限性。至于湿度方面研究，由于目前大多数是采用了温度、湿度各自独立调节的控制方式，这样可以避免温、湿度调节过程中互相干扰的现象，因此研究主要集中于加湿方式的选择和加/除湿控制精度等方面。文献着重对各种加湿方式的加湿能力与效率相比较，并分析了对试验箱内温度的影响。文献从自动控制角度来研究对湿度的调节，其共同特点是利用PlN控制算法将采样值与设定值相减，得到控制偏差的比例、积分、微分通过线性组合构成控制量去对湿度进行控制。
4)温湿试验箱发展方向
今后，我国的温湿试验设备与技术应朝以下方向发展：虚拟试验与真实试验相结合。将计算机仿真技术用于温湿试验，让计算机构筑出一个虚拟的试验设备，为我们研究观察温湿试验提供一种全新的手段。对于热容、湿容较大试验品，在计算机上进行仿真试验，必能降低试验成本，加快试验速度，这种做法值得推广。
温湿试验箱向多功能化发展。目前，温湿试验箱只能模拟温度与湿度2种参数，不能综合多种环境参数。试验品在寿命期内面对的环境应力并不是单一的，而是多种环境应力，因此，今后应着重发展多功能复合试验箱。温湿试验箱从台式箱转向大型试验室，并且向拼装式方向发展。http://www.dgzhenghang.com