高低溫試驗箱／恒溫恒濕試驗（yàn）箱 基本技術參數

（高低溫（wēn）試驗箱／恒（héng）溫恒濕（shī）試（shì）驗箱 基本技（jì）術參數（shù））

　　3.1.1高低溫試驗箱/恒溫恒濕（shī）試驗箱?基本技術參數（shù）

　　衡量一個溫（wēn）度試驗箱的工作（zuò）能力及（jí）其滿足試驗規範要求狀況的技術指標如下:

　　1.內部空間容積V

　　簡稱為內部容積，是（shì）指試（shì）驗箱內（nèi）部六個壁麵限定的空間，在數值上是內部長、寬、高尺寸的乘積，有時候（hòu）也將內部容積約定成俗地稱為試驗箱工作空間，實際（jì）上這兩者不是同一概念。任何一個溫度試驗箱內部容積中靠近上、下及周邊（biān）壁麵(1/10~1/8)?邊長對應的邊緣空間是不可使用的空間，因為這一部分空（kōng）間貼近壁麵，受附麵層熱傳導及拐（guǎi）角處渦流的影（yǐng）響，其溫度值與試驗箱中心部（bù）分相差（chà）3℃?~8℃,而且均勻性差，故不適宜於放置被試驗樣品，因此（cǐ），一個試驗箱內真正有效的工作容積隻占試驗箱內（nèi）部容積的0.442~0.512。換句話說，試驗箱內真正的（de）可（kě）工作空（kōng）間（jiān）是指試驗箱內部容積中能把規定的環（huán）境試驗條件維持在規（guī）定的誤差範圍之內的那部分空間，例（lì）如一個使用很長時間的（de）試驗箱，其內部容積是不變的，但其有效（xiào）工作容積（jī）可（kě）能因密（mì）封（fēng）件老化、保溫材料沉積等等（děng）原因而變小，甚至龜（guī）縮到某一窄小的空間內，因此試驗箱（xiāng）的內部（bù）容積（jī）(長x寬（kuān）x高)不能簡稱為工作容積，隻是由於長（zhǎng）期以（yǐ）來約定成俗的習慣（guàn），心照不宣，沒有（yǒu）深究而已。

　　2.溫度範圍(th，t１)

　　溫度範圍是指一個溫度試驗箱可以提供的*高工作溫度（dù）(th)和*低工作溫度（t１）所組成的溫（wēn）度區間。

　　關於溫度範（fàn）圍有兩種不同的觀（guān）點，第一種（zhǒng）解釋（shì）是溫度範圍和（hé）試驗箱工作空間溫度場的技術指標（biāo）(如溫度波動度、溫度均勻度、溫度變（biàn）化速率等（děng）)不完全包容（róng），溫度範（fàn）圍隻是表明該試驗（yàn）箱可能達到的*高(低)的工作溫度。其*高工作溫度主要取決（jué）於試驗箱其箱壁夾層中（zhōng）保溫材料(如玻璃棉等)的特性和（hé）箱體結構，采用玻璃棉為隔熱材料的試驗箱其*高上限溫度不超過200C，壁板拚裝組成的步入式試（shì）驗箱*高上限（xiàn）溫度不超過85℃-9５℃。*低工作溫度主要取（qǔ）決於製冷的方式，采用機械製冷時，配置單級（jí）製冷係統的試驗箱*低工作溫度為-35℃～-40℃，配置複疊（dié）式製冷係統的試驗箱*低工作溫度為-65℃～－75℃，要實現更低的工作（zuò）溫度需要采用液（yè）氮(ＬN２)製冷或三級（jí）深度製冷才能實現。

　　另一種解釋認為試（shì）驗箱的溫度範圍是指在該溫度條（tiáo）件下試驗箱有效工作（zuò）空間（jiān）內的溫度場應能滿足試驗規範中允許誤差值的（de）要求。例如滿足國軍標GJB150A係列標準的溫度條件下，“試驗樣品附近測量係統的溫度應在試（shì）驗溫度的+2C以內，其溫度梯度不超過1℃/m,或總的*大值為2.2℃”。

　　上麵兩種解釋都有一定的道理，?也都有（yǒu）一點片麵性，如果在一個試驗箱給定的（de）溫（wēn）度範（fàn）圍內，其溫度場不（bú）能滿（mǎn）足某個試（shì）驗規範溫度允（yǔn）許（xǔ）誤差的要求，則不能使（shǐ）用該試驗箱進行這個試驗規範的相應試驗，這是試驗箱的使用者必須遵守的基本規則（zé）。但是，任何一台通用型的溫度式驗箱不僅僅是為某一個試（shì）驗標準(規範)服務，不同的試驗標（biāo）準(規範)有不同（tóng）的允許誤（wù）差值。另一方麵現有（yǒu）的試驗標（biāo）準也是在不斷更新和發展中，如國軍標GJB150?(與美軍（jun1）標MIL-STD-810D的要求相同)，2009年更新為國軍標GJB150A?(與（yǔ）MIL-STD-810F相對應)，其溫度的允許誤差值放寬了大容積，高溫下的溫度場均勻性的要求，由原來不論體積大小和溫度的（de）高（gāo）低，一律要求（qiú）試驗溫度與標稱溫度之差（chà）在±2℃之內，修改為體積大於5m３試驗箱的溫度允許誤差為±3℃;當試驗溫度高於（yú）100℃時，溫度允許誤差是±5℃。這說明對於一台通用型溫度試驗箱，可以分割為不同的（de）溫度區間以適應不同的試驗標準對溫度允（yǔn）許誤差（chà）的要（yào）求，不必對整個溫度範圍（wéi）追求統一性的允許（xǔ）誤差值，使其既能滿足試驗標準的要求，又易於生（shēng）產製造，減少存量（liàng）資（zī）源的浪（làng）費。

　　當然，如果你購買一台?新的環境試（shì）驗（yàn）設備，顯然希望該試（shì）驗箱給定的溫度範圍和其工作空（kōng）間溫度場的技術指（zhǐ）標(如溫度波動度、溫度均勻度、溫度變化速率等)完全包容，隻是在服役若幹年（nián）之後（hòu），試驗箱的性能指標下降了，再分區使用而已（yǐ）。

　　3.溫度波動度ΔTｆ

　　試驗箱工作空間內任（rèn）意一點的溫度隨時（shí）間的（de）變化量稱為溫度波動度。溫度（dù）波動度的大小主要取決於試驗箱的（de）控製方（fāng）式及控製（zhì）模（mó）型，試（shì）驗箱加熱/製冷（lěng）的方式、試驗箱結構及試驗箱內（nèi）氣流調製（zhì）的方式（shì）等對溫（wēn）度波動度也有一定的影響。

　　溫度波動度與一定的溫度範圍（wéi）相對（duì）應，也（yě）與該點在工作空間內的位置有（yǒu）關。

　　4.溫度均勻度ΔTｕ

　　作試驗箱工作空間內（nèi）在某一-瞬時各點溫（wēn）度之間的差值稱為溫度均勻度(℃)。?溫度均勻度是衡量工作空間內溫度（dù）分布均勻性的指標，其數值的大小取決於（yú）工作空（kōng）間內循環氣流（liú）的流場模型（xíng）、風速的高低（dī）、試驗箱結構設計與（yǔ）夾壁（bì）層保溫材料等因素。

　　溫度場的均勻性（xìng）也可以用溫（wēn）度梯度的概念進行描述，定義（yì）某一瞬時任意兩點間的溫度差除以這兩點間的距離為溫度（dù）梯度，以每米（mǐ）多少度(℃/m)表示。

　　5.溫度示（shì）值誤差ΔTs

　　在實際測量中，任何一個量的（de）測量結果（guǒ）與被（bèi）測量的真值之間都存在誤差，單純的溫度測（cè）量示值誤差”是指溫（wēn）度測量裝置顯示的數值與（yǔ）傳感器安裝點的溫度真值(實際測其中是約定真值)之差值，是一個衡量溫度測量裝置測量不確定度的基礎參數。該（gāi）誤差（chà）值與試驗箱的結構設計及溫度場的狀況無關，隻與溫度傳感器（qì）、二次（cì）儀表及顯示器的（de）測量與轉換精度相關。這個誤差包含兩個部（bù）分，即（jí）可以修正的“係統誤差”和不可以修正的“隨機誤差”，係統誤差是在重複的（de）條件下，通過多次測量求得的算術平（píng）均值(*可信賴（lài）值)與被測對象的約定真值之差，?係（xì）統誤差中的符號與（yǔ）**值能夠確定的部（bù）分，允許（xǔ）利用“示值修正值”成“示值修正表”?進行（háng）修正。也（yě）就是說:一（yī）套溫度測量裝置能（néng）否準確顯示溫度傳（chuán）感器安裝點的溫度真值(約定真值)是可（kě）以通過對“係統誤差”?的修正，他（tā）其“示值”更接近於“約定真值”。隨機誤著也（yě）稱為或（huò）然誤差，在環境試驗中，大部分環境參數的測量（liàng）結果服從高斯（sī）正態分布規律，在數值上隨機誤差是約定真值與算術平均值之差，隨機誤差通常是不可修正的。

　　“試（shì）驗溫度示值誤差”是（shì）一個與溫度測量裝置示（shì）值誤差概念不同的技術參數，是表示試驗箱（xiāng）施加於被試驗產品的實際溫度與溫度設定值(即標稱溫度)接近程度的技術參（cān）數，這裏包含兩層意思:第一，試（shì）驗箱溫度測量裝（zhuāng）置的示值應該是（shì）被試產品周邊溫度環境的實測值;第二，這個顯示值與溫度（dù）設定值(即標稱溫度)的誤差才是“試驗溫度示值誤差”。這個（gè）誤差（chà）值過大，意味著產品經受的（de）實際溫（wēn）度環境（jìng）條件與試（shì）驗規範要求的溫度環境條件偏離較（jiào）多，試驗的（de）進程可能過嚴（yán）或過寬，試驗的可信性及有效性存疑，故“試驗溫度示值誤差”是溫度環境試驗中個（gè）非常重要的技術參數。

　　從上述定義出發，“試驗溫（wēn）度示值”應該顯示被試驗產品在（zài）試驗箱內占（zhàn）有空間場的溫度平均值，而不是某（mǒu）個溫度（dù）傳感器（qì）測點(?如進風口處測點（diǎn）或工作空間中心（xīn）點)的測（cè）量結果。在絕大多數溫度環境試驗中，試驗的操作者習慣性認為（wéi）試驗箱配套的溫度指示儀表的“溫度示值”就（jiù）是試驗過程中產品（pǐn）經受的溫度環境條件的實測（cè）值，因而也就常常將溫度測量裝置自身的（de）溫度示（shì）值誤（wù）差等同於試驗的溫度示值誤差。

　　實際結構中，溫度試驗箱配套用溫度傳感器一般都安裝在試驗箱的進風口（kǒu）處，無論該點的“溫度示值”測得多麽準確，也隻能說明準確地檢測到了試驗箱進風口處循（xún）環氣流的溫度（dù）。而（ér）試驗箱進風口（kǒu）處的氣流溫度和產品周（zhōu）邊氣氛的平（píng）均溫度值是有差（chà）別的，試驗溫度的**值越高（gāo）、試驗箱（xiāng）的體積越大、試驗箱內循環氣流（liú）的風（fēng）速越大或試驗箱的變（biàn）溫速率（lǜ）越（yuè）高，這兩者（zhě）的差值也越大。長期以來，溫（wēn）度試驗箱配套用溫度傳感（gǎn）器實（shí）測的（de）溫度值能否準確標示試驗溫度（dù）場的平均溫度一直是環境試驗行業內眾（zhòng）說紛紜，莫衷一是的話題。?由於“溫度示值”?的不確定性，也（yě）就帶來“試驗溫度（dù）示值誤差”定義和數值計算的不確定性，本（běn）書第五章將對此議題進行詳細的探討和論述。

　　請讀者高度關注“試驗溫度示值誤差”與“溫（wēn）度測（cè）量示值誤差”兩者的區別（bié），因為這（zhè）涉及環境與可靠性試驗的嚴酷（kù）性與有效性。

　　6.溫度偏（piān）差ΔT

　　溫度偏（piān）差是指試驗（yàn）箱在穩定狀態下，工作空間內各個工作點在規定的一段（duàn）時間內實際的（de）*高溫度(Tmax)和*低溫度(Tmin)與標（biāo）稱溫度值(Tn)的上下偏差值。

　　上偏差:?ΔTmax=Tmax-Tn(3-1)

　　下偏差（chà）:?ΔTmin=Tmin-TN(3-2)

　　溫度偏差是一個綜合性的技術指標，它（tā）采集T工（gōng）作空間內各個工作點的數據，因此該技（jì）術指（zhǐ）標涵蓋了空間域的溫度差異，包含了溫度均勻度的因素。同時又采集了在一段時間（jiān）內的所有（yǒu）數據，因此該技術指標也包含了時間域（yù）內溫度的變化狀態（tài），?即溫度波動度的因素。另一方麵，該技（jì）術指標是計量校（xiào）準方布置在試驗箱工作空間內N個(9個、?15個或更多)溫度校準點傳（chuán）感（gǎn）器的實測溫度值與標稱（chēng）值之間相比較的*大差值。因為標稱值是（shì）試驗規（guī）範要求的溫度（dù）值，這表明溫度偏差也包（bāo）含了前麵提到的試驗溫度示值誤差的成分。綜（zōng）上所述，說明“溫度（dù）偏差”是一個包含了溫度均勻度、溫度波動度、試驗溫度示值誤差技術指標為一體的綜合性指標。對一個溫度試驗箱，給出了溫（wēn）度偏差值就包含了溫度度驗箱中溫度場時間幹域、空間城（chéng）、試驗溫度示值誤差等的全部信息。

　　請注意:溫度偏差的檢測及計算方法與試（shì）驗箱（xiāng）配套的溫度測量裝置（zhì）的測（cè）量數（shù）據無關，故溫度偏差與（yǔ）試（shì）驗箱配套的溫度測量裝置的溫度示（shì）值誤差(溫度測量不確定（dìng）度)沒（méi）有關係。如果（guǒ）要用試驗箱配套的溫度測量裝置的數據作為試驗溫度的實測結果，則應該將這個實測結果與試（shì）驗箱工作空間內N個（gè）溫度校準點傳感的實測溫度值相（xiàng）比（bǐ）較。這方麵的問題將在（zài）第五章進行詳細的論述。

　　某些溫度試驗箱的產品廣告中，常常列出該型號產品的溫度控製精度，這是一個定義不太確切的技術指標，常常因理解（jiě）不一樣產生誤會。這個技術參數的定義是指安裝（zhuāng）在試驗箱內的（de）溫度監控（kòng）傳感器(通常安裝在試驗箱內部空間的進風口或回風口處)所顯示的測控（kòng）結果與設定值（zhí）(標稱值)之間的（de）差（chà）值，是指控製用溫度傳感器對該點溫度的控製精度。這個值雖然也（yě）是一個綜合性指標，包含了溫度測量示值（zhí）誤差和溫度（dù）波動度兩項指標（biāo），但不包含溫度均（jun1）勻度。如果試驗箱的溫度測量及顯示（shì）是準確的(?正確而又精密)，那麽溫度控製（zhì）精度所反映的（de）就是溫度的波（bō）動度，由於我國的相關計量法規及技術文件中，已（yǐ）不采用溫度控製精度這一比較模（mó）糊，?容易引起混淆的技術（shù）指標，建議（yì）在表述溫度試驗箱的（de）技（jì）術指標中，不要使用溫度控（kòng）製精度作為（wéi）技術指標之一。

　　7.溫度變化速（sù）率Vt

　　定義在規定的溫度範圍內，試驗箱溫度指示（shì）點的溫度單調上（shàng）升或單（dān）調下降時，總（zǒng）的溫度變（biàn）化值與完成該過程所需時間的比值為試驗箱溫度變化(平均)速率，單位是℃/min。

　　表述公式（shì）為:

　　νt=?ΔT/Δt?(3-3)?

　　式中:

　　Vt?─平均溫度變化速率,C/min;

　　ΔT─溫度變化範圍(℃)，從高溫Th下降至低溫（wēn）T1，則（zé）:AT=(Th一（yī）T1)，從低溫T1升至高溫Th則:(Th一T1)?;?

　　Δt?從（cóng）Th，(或（huò）T1)降(或（huò）升)至T1(或Th)所需總的時間（jiān），min

　　如（rú）果將公式(3-3)表示為Vt=ΔT÷Δt?.則為變溫過程中某個溫度狀態時的瞬態溫度變化速率（lǜ）(℃/min)。

　　公武(3-３中的，Vt是指在某（mǒu）個溫度範用內的平均溫度變化速率，在溫度變化的起始段，受製冷(加熱)係統的啟動延遲，溫（wēn）度變化過程是由小速（sù）率（lǜ）逐（zhú）漸增大到設定的溫度變化速率（lǜ）。在溫度（dù）變化的終止段，為防止出（chū）現實際溫度的（de）過度（dù）超調，通常提前關（guān）閉加熱或製冷的輸入通道，但（dàn）試驗箱內蒸發器和加熱器的殘留作用依然存在，溫度變化速率見逐（zhú）漸從*大值緩慢變化到零，故在變溫過程的起始（shǐ）段和終止段的溫度變化速率均（jun1）小於中（zhōng）間段的平均溫度變化速率，以中間段的溫（wēn）度變（biàn）化速率為基（jī）準計算的“*大平均溫度變化速率”顯然高“全程（chéng）平均溫度變化速（sù）率”。有關這（zhè）兩者定義上的差別及其測試方法，讀者（zhě）可參考第五章的相關內容。

　　8.風速

　　風速是指試驗箱工作空間內流動氣流的*大平均（jun1）風速（sù），該風速值與氣流的方（fāng）向無關，是指該測量點主導風向上的風速。

　　風速的大小決定著環境試驗的嚴酷度（dù），在（zài）各種環境試驗規範的多個（gè）試（shì）驗項目中，都對試驗過程中的風速有（yǒu）明確的（de）規定，讀者可參閱（yuè）本書第四章（zhāng）的相關內（nèi）容。