一、引言

二、設(shè)計(jì)階段的規(guī)范

（一）溫度范圍與精度設(shè)計(jì)

1. 溫度范圍確定
   根據(jù)目標(biāo)應(yīng)用領(lǐng)域的需求，合理確定冷熱沖擊試驗(yàn)箱的溫度范圍。例如，對(duì)于電子元件測(cè)試，溫度范圍可能需要涵蓋 -65℃至 150℃；而對(duì)于航空航天材料，溫度范圍可能更寬，可達(dá) -100℃至 200℃。在設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮低溫和高溫極限的實(shí)現(xiàn)能力，確保設(shè)備能夠穩(wěn)定達(dá)到并維持設(shè)定的溫度范圍。

2. 溫度精度要求
   溫度精度是保證試驗(yàn)結(jié)果可靠的關(guān)鍵。設(shè)計(jì)的試驗(yàn)箱應(yīng)滿足相應(yīng)的溫度精度標(biāo)準(zhǔn)，一般來說，溫度偏差在設(shè)定值的 ±2℃以內(nèi)是較為常見的要求。這需要精確設(shè)計(jì)加熱和制冷系統(tǒng)、溫度傳感器的布局以及控制系統(tǒng)的算法，以實(shí)現(xiàn)高精度的溫度控制。

（二）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1. 箱體結(jié)構(gòu)與材料

• 隔熱性能：箱體應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)的隔熱材料，如聚氨酯泡沫、巖棉等，以減少試驗(yàn)過程中的熱量傳遞，降低能耗并提高溫度控制的穩(wěn)定性。隔熱層的厚度應(yīng)根據(jù)溫度范圍和試驗(yàn)箱的尺寸進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，確保箱體內(nèi)外的熱交換最小化。

• 耐腐蝕性：考慮到試驗(yàn)過程中可能出現(xiàn)的冷凝水、化學(xué)物質(zhì)揮發(fā)等情況，箱體材料應(yīng)具有良好的耐腐蝕性。不銹鋼是一種常用的材料選擇，它不僅耐腐蝕，而且強(qiáng)度高、易于清潔。對(duì)于一些特殊應(yīng)用，可能需要采用特殊涂層或合金材料來增強(qiáng)耐腐蝕性能。

2. 風(fēng)道設(shè)計(jì)

• 空氣循環(huán)均勻性：合理設(shè)計(jì)風(fēng)道系統(tǒng)，確保冷熱空氣在箱體內(nèi)能夠均勻、快速地循環(huán)。風(fēng)道的形狀、尺寸和走向應(yīng)通過計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）等方法進(jìn)行優(yōu)化，避免出現(xiàn)空氣流動(dòng)死角或局部流速過快的情況。通常采用風(fēng)扇等空氣循環(huán)設(shè)備來促進(jìn)空氣流動(dòng)，風(fēng)扇的選型和安裝位置要與風(fēng)道設(shè)計(jì)相匹配。

• 防止空氣泄漏：風(fēng)道的密封性至關(guān)重要，任何空氣泄漏都可能影響溫度分布和試驗(yàn)結(jié)果。在風(fēng)道連接部位、門封處等應(yīng)采用高質(zhì)量的密封材料和設(shè)計(jì)，如耐高溫、耐低溫的橡膠密封膠條，并進(jìn)行嚴(yán)格的密封測(cè)試。

（三）加熱與制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1. 加熱系統(tǒng)

• 加熱方式選擇：根據(jù)溫度范圍和加熱速度要求選擇合適的加熱方式，常見的有電阻加熱、紅外加熱等。電阻加熱具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低的優(yōu)點(diǎn)，適用于一般的中低溫加熱需求；紅外加熱則具有加熱速度快、熱效率高的特點(diǎn)，特別適合需要快速升溫的應(yīng)用場(chǎng)景。

• 加熱功率計(jì)算：準(zhǔn)確計(jì)算加熱功率是確保快速升溫并維持設(shè)定溫度的關(guān)鍵。需要考慮箱體的體積、熱損失、樣品的熱容量以及溫度變化速率等因素。加熱系統(tǒng)應(yīng)具備足夠的功率余量，以應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的情況，同時(shí)也要注意避免功率過大導(dǎo)致能源浪費(fèi)和溫度過沖問題。

2. 制冷系統(tǒng)

• 制冷原理與方式：制冷系統(tǒng)通常基于壓縮機(jī)制冷原理，可采用單級(jí)或多級(jí)壓縮機(jī)制冷。對(duì)于低溫要求較高的情況，多級(jí)壓縮制冷能夠提供更低的溫度。此外，一些特殊的制冷技術(shù)，如液氮制冷、二氧化碳制冷等，可用于實(shí)現(xiàn)極低溫環(huán)境，但需要考慮成本、安全性和操作復(fù)雜性等因素。

• 制冷能力匹配：制冷系統(tǒng)的制冷能力要與試驗(yàn)箱的熱負(fù)荷相匹配，包括箱體的漏熱、樣品的冷卻需求以及空氣循環(huán)引起的熱量變化等。合理設(shè)計(jì)冷凝器、蒸發(fā)器等制冷部件的尺寸和性能參數(shù)，以確保在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)達(dá)到并維持低溫狀態(tài)。

（四）控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1. 溫度控制算法
   采用先進(jìn)的溫度控制算法，如 PID（比例 - 積分 - 微分）控制或模糊控制等。這些算法能夠根據(jù)溫度傳感器反饋的信息，精確調(diào)整加熱和制冷系統(tǒng)的功率，實(shí)現(xiàn)快速、穩(wěn)定的溫度控制。在設(shè)計(jì)控制算法時(shí)，要考慮系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性和滯后效應(yīng)，優(yōu)化參數(shù)設(shè)置以減少溫度波動(dòng)和超調(diào)量。

2. 安全保護(hù)與監(jiān)控功能

• 超溫保護(hù)：設(shè)計(jì)超溫保護(hù)機(jī)制，當(dāng)溫度超出設(shè)定的安全范圍時(shí)，自動(dòng)切斷加熱或制冷系統(tǒng)，并發(fā)出警報(bào)信號(hào)。這可以防止因控制系統(tǒng)故障或其他異常情況導(dǎo)致的設(shè)備損壞和安全事故。

• 故障診斷與報(bào)警：控制系統(tǒng)應(yīng)具備故障診斷功能，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)加熱、制冷、空氣循環(huán)、傳感器等關(guān)鍵部件的運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)檢測(cè)到故障時(shí)，準(zhǔn)確判斷故障類型并通過聲光報(bào)警、顯示故障代碼等方式通知操作人員，以便及時(shí)采取維修措施。

三、使用階段的規(guī)范

（一）試驗(yàn)前準(zhǔn)備

1. 樣品準(zhǔn)備

• 尺寸與重量限制：了解試驗(yàn)箱的有效工作空間和承載能力，確保樣品的尺寸和重量在允許范圍內(nèi)。過大或過重的樣品可能會(huì)影響空氣循環(huán)和溫度分布，導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確。

• 樣品清潔與預(yù)處理：對(duì)樣品進(jìn)行清潔處理，去除表面的油污、灰塵等雜質(zhì)，以免在試驗(yàn)過程中影響熱傳遞或產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。對(duì)于一些特殊樣品，可能需要進(jìn)行預(yù)處理，如干燥、防潮等。

2. 試驗(yàn)箱檢查

• 外觀檢查：檢查試驗(yàn)箱的外觀是否有損壞，如箱體是否變形、門封是否完好、風(fēng)道是否有泄漏跡象等。若發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)及時(shí)修復(fù)，確保試驗(yàn)箱的正常運(yùn)行。

• 內(nèi)部部件檢查：查看加熱、制冷、空氣循環(huán)等系統(tǒng)的部件是否正常，溫度傳感器是否清潔且安裝牢固，風(fēng)扇是否能正常運(yùn)轉(zhuǎn)等。同時(shí)，檢查制冷系統(tǒng)的制冷劑液位、壓縮機(jī)潤(rùn)滑油位等參數(shù)是否正常。

（二）試驗(yàn)參數(shù)設(shè)置

1. 溫度參數(shù)

• 設(shè)定溫度范圍：根據(jù)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)或試驗(yàn)?zāi)康模瑴?zhǔn)確設(shè)置冷熱沖擊的溫度范圍和轉(zhuǎn)換時(shí)間。確保設(shè)定的溫度值在試驗(yàn)箱的設(shè)計(jì)溫度范圍內(nèi)，且溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間符合試驗(yàn)要求，以模擬實(shí)際的使用環(huán)境。

• 溫度保持時(shí)間：合理設(shè)置每個(gè)溫度階段的保持時(shí)間，使樣品能夠充分達(dá)到熱平衡狀態(tài)，以便準(zhǔn)確評(píng)估其在不同溫度下的性能。溫度保持時(shí)間的長(zhǎng)短取決于樣品的熱容量、尺寸以及試驗(yàn)的具體要求。

2. 其他參數(shù)

• 循環(huán)次數(shù)：根據(jù)試驗(yàn)方案設(shè)定冷熱沖擊的循環(huán)次數(shù)。循環(huán)次數(shù)過多可能會(huì)對(duì)樣品造成過度損傷，而循環(huán)次數(shù)過少則可能無法充分暴露樣品在溫度變化環(huán)境下的性能問題。

• 空氣循環(huán)速度：如果試驗(yàn)箱允許調(diào)節(jié)空氣循環(huán)速度，根據(jù)樣品的特性和試驗(yàn)要求進(jìn)行適當(dāng)設(shè)置。一般來說，適當(dāng)?shù)目諝庋h(huán)速度有助于溫度均勻性，但對(duì)于一些對(duì)空氣流動(dòng)敏感的樣品，可能需要降低空氣循環(huán)速度。

（三）試驗(yàn)過程中的操作與監(jiān)控

1. 操作安全

• 防止?fàn)C傷和凍傷：在試驗(yàn)箱運(yùn)行過程中，箱體表面、門等部位可能會(huì)處于高溫或低溫狀態(tài)，操作人員應(yīng)佩戴適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)裝備，如高溫手套、防寒服等，避免直接接觸而造成燙傷或凍傷。

• 電氣安全：確保試驗(yàn)箱接地良好，避免因電氣漏電而引發(fā)安全事故。在操作過程中，不要觸摸電氣接線端子或其他帶電部件，如發(fā)現(xiàn)異常的電氣現(xiàn)象（如冒煙、打火等），應(yīng)立即停止試驗(yàn)并切斷電源。

2. 溫度監(jiān)控

• 實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測(cè)：通過試驗(yàn)箱配備的溫度顯示系統(tǒng)或連接的外部數(shù)據(jù)采集設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)箱體內(nèi)的溫度變化情況。觀察溫度曲線是否符合設(shè)定的參數(shù)要求，如發(fā)現(xiàn)溫度異常波動(dòng)、超調(diào)或無法達(dá)到設(shè)定溫度等情況，及時(shí)分析原因并采取相應(yīng)措施，如檢查加熱 / 制冷系統(tǒng)、傳感器或控制系統(tǒng)是否故障。

• 樣品狀態(tài)觀察：在試驗(yàn)過程中，通過觀察窗或其他監(jiān)測(cè)手段觀察樣品的狀態(tài)變化，如是否有變形、變色、冒煙等異常現(xiàn)象。如果樣品出現(xiàn)異常，應(yīng)立即停止試驗(yàn)，記錄樣品的異常情況和試驗(yàn)參數(shù)，以便后續(xù)分析。

（四）試驗(yàn)后處理

1. 樣品取出與分析

• 冷卻與取出：在試驗(yàn)結(jié)束后，等待試驗(yàn)箱溫度恢復(fù)到安全范圍后再取出樣品。對(duì)于一些在高溫或低溫下可能發(fā)生脆化或其他性能變化的樣品，要特別注意避免在取出過程中對(duì)其造成損傷。

• 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析：對(duì)樣品在冷熱沖擊試驗(yàn)前后的性能數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比和分析，評(píng)估樣品在溫度變化環(huán)境下的性能變化情況。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果判斷樣品是否符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)計(jì)要求，并為產(chǎn)品的改進(jìn)提供依據(jù)。

2. 試驗(yàn)箱維護(hù)

• 清理與保養(yǎng)：打開試驗(yàn)箱，清理內(nèi)部的灰塵、雜質(zhì)、冷凝水等，保持箱體內(nèi)清潔。檢查加熱、制冷、空氣循環(huán)等系統(tǒng)的部件是否有磨損、腐蝕等情況，對(duì)需要更換或維修的部件及時(shí)進(jìn)行處理。同時(shí)，對(duì)試驗(yàn)箱的外觀進(jìn)行清潔和保養(yǎng)，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

• 校準(zhǔn)與檢查：定期對(duì)試驗(yàn)箱的溫度傳感器、控制系統(tǒng)等進(jìn)行校準(zhǔn)和檢查，確保設(shè)備的性能參數(shù)符合設(shè)計(jì)要求。校準(zhǔn)周期可根據(jù)試驗(yàn)箱的使用頻率和精度要求確定，一般建議每半年至一年進(jìn)行一次校準(zhǔn)。