高低温交变湿热试验箱温场均匀度超差的原因

黄翻君：高低温交变湿热试验箱温场均匀度超差的原因高低温交变湿热试验箱温场均匀度超差的原因The Reason of Out—ol—tolerance of Temperature Field uniformityof High and Low Temperature Alternating Humidity—heat Test Chamber黄利君(安徽省计量科学研究院，安徽 合肥 230051)摘 要：高低温交变湿热试验箱，主要用于对产品进行高低温试验，湿热试验。是新产品研制、样机试验、产品合格鉴定试验全过程必不可少的重要试验手段。本文主要分析高低温交变湿热试验箱温场均匀度超差的原因及解决方案。

关键词：高低温交变湿热试验箱 ；均匀度；超差高低温交变湿热试验箱，主要用于对产品进行高低温试验，湿热试验。主要为航空、航天、汽车、摩托车、军工、石油、化工、船舶、电子、通信等科研及生产单位提供恒定温度或恒定湿热的气候环境，供用户对整机(或部件)、电器、仪器、材料、涂层、镀层等作相应的高低温渐变试验、湿热试验、耐寒性试验、湿热储存等，以便对试样在拟定环境条件下的性能、适应性作出分析及评价。更能真实地反映电工、电子产品在实际使用过程中对高低温、湿热环境变化的适应性，暴露产品的缺陷，是新产品研制、样机试验、产品合格鉴定试验全过程必不可少的重要试验手段。

1 简述高低温环境试验箱一般由试验室箱体、控制系统、制冷系统、加热／加湿系统、除湿系统、风道系统等部分组成。试验室内温度状态由风道中的蒸发器、加热器、加湿器、除湿器等以及风机的工作状态决定。其工作空间的试验温度是否均匀是一个非常重要的问题，因为如果温度不均匀超过了允许偏差，则受试样品的试验条件达不到一致，有的样品或样品某一部分，试验温度偏高，有的偏低 ，从而产生过试验或欠试验的问题，使试验的再现性差，试验得出的数据不可靠，最终使试验归于失败。

2 标准规范对温度均匀性的要求和测量方法JJF1101—2003(环境试验设备温度、湿度校准规范》中温度均匀度定义：试验箱在稳定状态下，工作空间在某一 瞬时各测试点温度之间的差值。

校准方法：校准温、湿度点一般应选择设备使用范围的下限、上限及中间点，也可根据用户需要选择实际常用的温、湿度点。’钡4试点的位置应布放在设备工作室内的三个校准面上，简称上、中、下三层，中层。为通过工作室几何中心的平行于底面的校准工作面，测试点与工作室内壁的距离不小于各边长的 1／10，遇风道时，此距离可加大，但不能大于 500ram。如果设备带有样品架或样品车时，下层测试点可布放在样品架或样品车上方 lOmm处。测试点的数量：(1)当设备容积小于 2m3时，温度测试点为 9个，湿度测试点为 3个，0点位于中层几何中心。(2)当容积大于 2m3时，温度测试点为 15个，湿度测试点为 4个，E，0，N分别位于上、中、下层 的几何中心。

(3)当工作容积大于50m3时，测试点可适当增加。

其温度均匀度计算：环境试验设备在稳定状态下，在30min内(每2min测试一次)每次测试中实测最高温度与最低温度之差的算术平均值。

L3tu (ti rvax—tlmin)／n式中：At 一温度均匀度，oC；n一测量次数；tl一一各校准点在第 i次测得的最高温度，oC；tlmin一各校准点在第 i次测得的最低温度，℃。

3 温度不均匀产生的原因(1)高低温交变湿热试验箱的结构在很大程度上影响工作空间的温度均匀性，由于结构很难做到完全对称，从而对温度均匀造成不利影响。常用的结构是大门在前，空调室在箱后部，上送风下回风。这种结构左右对称性好，可较易达到左、右温度均匀，但结构上、下不对称，前后也完全不同，对工作空间温度产生了不均匀影响。

(2)由于箱壁的热传导效应而产生漏热(高温箱)或漏冷(低温箱)等存在热损失，为了补偿热损失必然会有送风温差，高温箱的送风温度高于箱内工作温度，低温箱的送风温度则低于箱内工作温度。因此存在的送风温差也会使工作室内产生了温度不均匀。

(3)由于箱壁六面传热系数的不完全相等，特别是有的面有穿线孔等局部传热，造成箱壁温度不均匀，从而使箱壁幅射对流传热也不均匀，从而影响温场均匀性。

(4)箱体的密封性能不好，l：h~n大门或有穿线孔部位漏气，从而影响工作空间的温场均匀性。

(5)T作空间放置试验样品时，如试验样品体积过《计量与溺i4"技表》2013年第40卷第9期大，或放置的方式或位置不恰当，使空气对流受阻，也将产生较大的温度偏差，从而造成温场的不均匀。

4 提高试验箱(室)温度均匀性减小温度偏差的解决方法(1)减小送风温差和加大送风量送风温差和送风量的大小取决于冷负荷(对低温试验箱)或热负荷(对高温试验箱)的大小。在一定的恒温状态下，干空气的密度和空气的定压比热为常数，送风量与送风温差成反比，为了提高箱内温度均匀性和减小温度波动，就需减小送风温差，从而增加送风量，但是，送风温差过小则送风量会太大，从而增加运行费。或使箱内的风速过高，当检钡4方法对风速有要求时就不符合试验方法标准的要求。一般送风温差可取At=1～3℃为宜。

(2)提高试验箱结构设计的合理性。做到结构对称，如设计左右、上下风道；如用两台风机，采用一台左旋一台右旋，使出风均匀。必要时在出风口安装调风板，调节风向，使箱内温度均匀；做好箱体的密封性，防止局部漏气；选择优良性能的保温隔热材料，保证足够的保温层厚度以减少热损失；箱体内胆与外壳之间的连接件采用热隔离措施以减少局部漏热现象。

(3)在试验方法标准允许条件下尽可能选用大口径离心风叶风机提高风速，以增强空气在箱内的流动，消除死区，从而使箱内的温度较为均匀。

(4)在设计试验箱尽可能考虑常规试验样品的种类、体积、重量、是否有加负荷要求、加负荷功率是多少以及试验样品在试验箱工作空间的摆放位置。标准规定试验样品总体积应小于工作室的 1／5，以留出足够的通风空间；试验样品的总重量为 50—80kg／m3，在各迎风面上试验样品的面积小于迎风截面积的 1／3，以利于风的流动。

当加负荷试验时会产生一定的热量，应增加风量，去除这些热量，从而减少影响量。

(5)温度传感器的位置对控制精度有较大影响。为了使其感温反应灵敏，一般将传感器置于出风口附近，从而可提高控制精度，减小温度波动度，最终减小温度偏差。

(6)合理布局温度的测量点，其测量点放置对试验室各项指标要求也非常重要，按技术要求和试验方法的要求，将试验设备的工作空间分为上、中、下三层，将一定数量的温度、相对湿度、风速传感器布放在其中规定的位置上，传感器应避免冷热源的直接辐射。

(7)提高试验箱的控制精度，减小温度波动度，从而可减小温度偏差和均匀度。对于高温试验箱，对加热功率进行 P1D连续调节可以减小温度波动。对于低温试验箱，为了减小温度波动，通常采用热平衡方法控温，即达到设定温度后，制冷机仍常开，用受控的加热功率来平衡多余的制冷量。为了避免过大的冷热冲击，浪费太多能源，常采用调节制冷量的措施，减小恒温时的制冷量，从而所需平衡的加热量就会减少，这样就节省了能量，又提高了控制精度。

参考文献f 1]JJF1 lO1—2003{环境试验设备温度、湿度校准规范》.

作者简介：黄利君，女，高级工程师。工作单位：安徽省计量科学研究院。

通讯地址：230051安徽省合肥市包河工业园延安路 13号。

收稿日期：2013—08一O1(上接第 12页)Case 4Call myroundtwoCall displaytwoCase 5Call myroundthreeCall displaythreeEnd SelectEnd Sub5 一- 0 r ‘ + t | 啦 莲 琏 一??一．一 圈叵 臣-i’ ilt Il Hi相·，8{ "皿一 。 l_- 。 ’ 丽’l 0 l 0伽 {1∞3¨ 『0*： 5 ＆土一 t— 酏_上 姐一． 嗡 } 1 0 j 1 “ } 2‘LL ； 0 I j !；1．~3N}1 ： n j 0{‘ {?f．口} !l∞湖 ：1小数点后二位数修约L 、 } t I Haj 盘 l .

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自编程序的数据修约，可一键处理整个检定(校准)ig录的数据。该程序方法的使用，可根据所需保留小数点后的位数，通过调用子程序对示值误差的数据处理进行正确的数字修约。提高检定(校准)数据处理的效率及降低各种人为因素引起的错误。

本文所探讨的自编函数和程序，笔者在理化和医疗检定(校准)领域中，已应用于各类仪器检定结果的数据处理；经过大量的数据验证，尚未发现错误的数字修约。

所介绍的自编函数和程序均为个人的经验总结，旨在同行能从中得到启发，共同探讨如何把 Excel中的VB功能更好地应用在计量检定(校准)工作，提高计量检定(校准)的工作效率。

作者简介：刘萍萍，女，高级工程师。工作单位：厦门市计量检定测试院。

通讯地址：361009福建省厦门市安兜东路 265号。

收稿日期：2013—08—08