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小型环境试验箱:以技术原理构建全场景模拟空间
在电子、电工、航空航天、材料、化工等众多领域,小型环境试验箱扮演着至关重要的角色。它能模拟各种复杂的环境条件,如高温、低温、湿度、光照等,为产物的性能测试、可靠性评估提供了关键的试验环境。而要深入了解这个 "环境模拟专家",就必须探究其日常工作原理。
一、整体工作逻辑概述
加热系统:通常采用电加热方式,加热元件多为电阻丝或加热管。当需要升高箱内温度时,控制器发出指令,加热元件通电发热,通过空气循环系统将热量均匀扩散到箱内各个区域。加热功率的大小由控制器根据实时温度与设定温度的差值进行调节,以实现精确的温度控制。
制冷系统:制冷原理基于逆卡诺循环,主要包括压缩机、冷凝器、蒸发器和节流装置。压缩机将制冷剂(如氟利昂)压缩成高温高压的气体,送入冷凝器。在冷凝器中,制冷剂向外界环境释放热量,冷却并凝结成液体。然后,液体制冷剂通过节流装置(如毛细管)降压降温,进入蒸发器。在蒸发器中,制冷剂吸收箱内的热量,蒸发成气体,从而降低箱内温度。蒸发后的制冷剂气体再次被压缩机吸入,完成一个制冷循环。制冷系统的运行由控制器根据温度传感器的反馈信号进行控制,当箱内温度高于设定值时,启动制冷系统;当温度达到设定值时,停止或调整制冷强度。
温度传感器:常用的有热电偶、热电阻等,用于实时检测箱内温度,并将温度信号转换为电信号传输给控制器。控制器根据接收到的温度信号与设定温度进行比较,计算出温度偏差,然后输出相应的控制信号给加热或制冷系统,实现温度的闭环控制。
加湿系统:
蒸汽加湿:通过电加热将水加热至沸腾,产生蒸汽,然后将蒸汽引入箱内,增加箱内湿度。蒸汽发生器通常配备水位控制装置,以确保有足够的水用于产生蒸汽。控制器根据湿度传感器的反馈信号,控制蒸汽发生器的启停和蒸汽量的大小,从而实现对箱内湿度的精确调节。
超声波加湿:利用超声波换能器将电能转换为机械能,产生高频振动,将水雾化成微小水滴,然后通过风扇将水雾送入箱内,使水雾蒸发从而增加湿度。超声波加湿具有加湿速度快、效率高、控制精度高等优点。
除湿系统:
冷凝除湿:当箱内湿度较高时,降低蒸发器的温度,使其低于箱内空气的露点温度,空气中的水蒸气便会在蒸发器表面凝结成水滴,然后通过排水装置排出箱外,从而降低箱内湿度。冷凝除湿通常与制冷系统相结合,在制冷的同时实现除湿功能。
转轮除湿:转轮除湿机的核心是一个装有吸湿剂(如硅胶、分子筛)的转轮,转轮在电机的驱动下缓慢转动。当潮湿空气通过转轮的吸湿区时,空气中的水蒸气被吸湿剂吸收,干燥后的空气进入箱内;而转轮的再生区则通过加热的空气将吸湿剂吸附的水分带走,排入外界环境,使转轮恢复吸湿能力。转轮除湿适用于低湿度要求的环境,具有除湿效率高、稳定性好等优点。
湿度传感器:常用的有电容式湿度传感器、电阻式湿度传感器等,用于检测箱内湿度,并将湿度信号转换为电信号传输给控制器。控制器根据湿度设定值和实际检测值,控制加湿或除湿系统的运行,实现湿度的闭环控制。