氣候環(huán)境試驗箱的溫度控制方式

氣候環(huán)境試驗——恒溫恒濕試驗箱、高低溫試驗箱、冷熱沖擊試驗箱、濕熱交變試驗箱、快速溫變試驗箱、線性溫變試驗箱、步入式恒溫恒濕試驗房等；都會涉及到溫度的控制。

因為有多個可供選擇的溫度控制點，氣候環(huán)境試驗箱溫度控制方法也有三種方案：進風(fēng)口溫度控制、產(chǎn)品溫度控制和“復(fù)疊式"溫度控制。前兩種都是單點型溫度控制，第三種是雙參數(shù)型溫度控制。

單點型溫度控制方法已經(jīng)非常成熟，且應(yīng)用較多。

早期的控制方式多數(shù)是“乒乓式"的開關(guān)控制，俗稱冷了加熱，熱了給冷，這種控制方式是反饋控制方式，當(dāng)實測到循環(huán)氣流的溫度高于設(shè)定溫度時打開制冷的電磁閥門，向循環(huán)氣流輸送冷量，降低氣流的溫度，反之則接通加熱裝置的電路開關(guān)，直接加熱循環(huán)氣流，提高氣流的溫度。這種控制方式要求試驗箱的制冷裝置和加熱組件總是處于待命工作狀態(tài)，不僅能源浪費較大，而且被控參數(shù)（溫度）也總是處于“振蕩"狀態(tài)，控制精度不高。

現(xiàn)在單點型溫度控制方法大都改為通用型的比例——微分——積分（PID）控制方式，這種控制方式可以根據(jù)被控參數(shù)過往的變化情況（積分控制）和變化趨勢（微分控制）給出被控溫度的修正量，不僅節(jié)約能源，而且“振蕩"幅度小，控制精度較高。

雙參數(shù)型溫度控制是同時采集試驗箱進風(fēng)口處溫度值和產(chǎn)品附近的溫度值，試驗箱進風(fēng)口處距離空氣調(diào)制室內(nèi)蒸發(fā)器、加熱器的安裝位置很近，其量值直接反映空氣的調(diào)制結(jié)果，利用這個溫度值作為反饋控制的參數(shù)，具有快速調(diào)制循環(huán)空氣狀態(tài)參數(shù)的優(yōu)點。

產(chǎn)品附近的溫度值表示產(chǎn)品遭受的真實溫度環(huán)境條件，是環(huán)境試驗規(guī)范的要求，利用這個溫度值作為反饋控制的參數(shù)，就能確保溫度環(huán)境試驗的有效性和可信性，故這種做法兼顧了兩者的優(yōu)點和實際試驗的要求。雙參數(shù)型溫度控制策略可以是兩組溫度數(shù)據(jù)各自獨立“分時控制"，也可以是按照一定的加權(quán)系數(shù)，將加權(quán)后的兩個溫度值合并為一個溫度量值作為反饋控制信號，加權(quán)系數(shù)的取值與試驗箱的尺寸、循環(huán)氣流的風(fēng)速、變溫速率的大小、產(chǎn)品工作的發(fā)熱量等參數(shù)相關(guān)。

由于熱量的傳遞是一個復(fù)雜的動態(tài)物理過程，而且受試驗箱周圍大氣環(huán)境條件及被試樣品自身工作狀態(tài)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜性等的影響較大，故對試驗箱的溫濕度控制很難建立起精確的數(shù)學(xué)模型。為了提高控制的穩(wěn)定性和控制精度，有一些溫度試驗箱的控制引入了模糊邏輯控制理論和方法，在控制的過程中模擬人的思維模式，采用預(yù)判式的控制，對溫、濕度空間場進行更精確、更快速的控制。

相對溫度而言，濕度測控點的選擇比較簡單，調(diào)制好濕度的濕空氣進入高低溫循環(huán)試驗箱循環(huán)流動的過程中，濕空氣與試驗件及試驗箱四壁之間水分子的交換很微少，只要循環(huán)空氣的溫度是穩(wěn)定的，循環(huán)氣流從進入試驗箱到流出試驗箱的過程中，濕空氣絕對含濕量的變化微乎其微。因此，在試驗箱內(nèi)循環(huán)空氣流場的任何一點，如進風(fēng)口，流場的中游或回風(fēng)口處檢測空氣的相對濕度值基本上都是相同的。正因為如此，在很多采用干濕球法測濕的試驗箱中，干濕球傳感器都安裝在試驗箱的回風(fēng)口處。而且從試驗箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計和使用中的維護方便出發(fā)，相對濕度測控用干濕球傳感器安放在回風(fēng)口處既便于安裝，也有助于定期更換濕球紗布和清洗電阻PT100的感溫頭，而且按照GJB150.9A濕熱試驗6.1.3條款的要求，流過濕球傳感器的風(fēng)速不應(yīng)低于4.6m/s的要求，帶有小風(fēng)扇的干濕球傳感器安裝在回風(fēng)口處更方便于維修和使用。