隨著工業(yè)和信息技術(shù)的發(fā)展，模擬環(huán)境試驗(yàn)日益成為各科研院所和企業(yè)檢測產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段。恒溫恒濕試驗(yàn)箱作為模擬環(huán)境試驗(yàn)和研究中重要的試驗(yàn)設(shè)備之一，得到越來越多的應(yīng)用。在以往的文獻(xiàn)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中，濕度試驗(yàn)箱的溫濕度偏差、波動、溫升降率、風(fēng)速等主要技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了較多的討論，但對均勻性的研究較少?；谏鲜銮闆r，本文通過提高恒溫恒濕試驗(yàn)箱的相對濕度來改善均勻性，驗(yàn)證了相對濕度的提高對傳熱的影響，為恒溫恒濕試驗(yàn)箱的校準(zhǔn)提供了一定的參考。

一、影響因素

1、箱體結(jié)構(gòu)

由于恒溫恒濕試驗(yàn)箱的內(nèi)壁結(jié)構(gòu)不同，試驗(yàn)箱內(nèi)壁各部分的溫度和濕度也不同，影響了試驗(yàn)箱內(nèi)的熱對流，導(dǎo)致內(nèi)部溫濕度的均勻性和偏差不同。

2、熱負(fù)荷

在試驗(yàn)箱內(nèi)或試驗(yàn)樣品內(nèi)放置一些影響整體內(nèi)部熱對流的發(fā)光和加熱負(fù)荷，會影響內(nèi)部溫濕度的均勻性。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，默認(rèn)情況下，應(yīng)在空載條件下測量恒溫恒濕試驗(yàn)箱的溫濕度均勻性。

3、傳熱

由于試驗(yàn)箱內(nèi)壁前、后、左、右、上、下六面的傳熱系數(shù)不同,部分試驗(yàn)箱內(nèi)壁的側(cè)面有檢測孔、穿線孔和測試孔，讓試驗(yàn)箱的某些部位會出現(xiàn)散熱和傳熱的情況,導(dǎo)致箱內(nèi)溫度不均勻，造成箱壁輻射的對流傳熱不均勻，大大影響了溫度均勻性。

4、熱輻射

試驗(yàn)箱的空間和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計，如加熱管的放置位置、風(fēng)管的設(shè)計、功率和位置等，都難以達(dá)到均勻?qū)ΨQ的標(biāo)準(zhǔn)，這必然會導(dǎo)致試驗(yàn)箱內(nèi)部溫濕度不均勻。

5、試驗(yàn)樣品位置和體積

被測樣品位置不合理或樣品體積過大，都會阻礙試驗(yàn)箱內(nèi)空氣熱對流，從而影響溫濕度的均勻性。例如，將樣品放在靠近內(nèi)壁或風(fēng)管一側(cè)會嚴(yán)重影響試驗(yàn)箱內(nèi)熱循環(huán)，導(dǎo)致溫濕度不均勻。根據(jù)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的要求，對于測試樣品的試驗(yàn):測試樣品的體積應(yīng)該為試驗(yàn)箱體積的1/5。

6、密封性

試驗(yàn)箱和門的密閉性不嚴(yán)格。例如，當(dāng)密封條損壞、門漏氣時，會影響恒溫恒濕試驗(yàn)箱內(nèi)的溫濕度均勻性。

7、風(fēng)速

一般來說，在模擬環(huán)境試驗(yàn)過程中，恒溫恒濕試驗(yàn)箱內(nèi)的風(fēng)速不應(yīng)超過1.7m/s。如果風(fēng)速過大，會加速試件表面與試驗(yàn)箱內(nèi)流動空氣之間的熱交換，也會加速濕球紗布內(nèi)水分的蒸發(fā)，不利于試驗(yàn)和溫度測量不準(zhǔn)確。因此，在測試過程中，風(fēng)速越小越好。但是，為了保證試驗(yàn)箱內(nèi)溫濕度的均勻性，需要在試驗(yàn)箱內(nèi)進(jìn)行空氣循環(huán)?？蛰d試驗(yàn)時，試驗(yàn)箱內(nèi)平均風(fēng)速為0.6~0.8m/s。

8、控制精度

在試驗(yàn)箱達(dá)到設(shè)定的溫濕度點(diǎn)后，由于散熱度不完全均勻，在短時間內(nèi)會有一定的波動。通過提高試驗(yàn)箱的控制精度，減小溫度波動，可以減小溫度偏差。對于高溫試驗(yàn)箱，可通過PID連續(xù)調(diào)節(jié)加熱功率來減小溫度波動;對于低溫試驗(yàn)箱，一般通過熱平衡來控制溫度波動，即在試驗(yàn)箱達(dá)到設(shè)定溫度后，制冷機(jī)仍處于常開狀態(tài)，利用控制的制熱功率來平衡多余的制冷量。

二、測量特性

恒溫恒濕試驗(yàn)箱的測量特性應(yīng)主要包括溫濕度偏差、溫濕度波動和溫濕度均勻性。

1、偏差

恒溫恒濕試驗(yàn)箱偏差是指環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時顯示的溫濕度平均值與工作空間中心實(shí)測的實(shí)際溫濕度平均值之差。

2、波動

恒溫恒濕試驗(yàn)箱的波動是指在設(shè)定的溫度(濕度)值達(dá)到穩(wěn)定后30分鐘內(nèi)，其工作空間中心點(diǎn)的溫度(濕度)較大值與較小值之差。

3、均勻

恒溫恒濕試驗(yàn)箱的均勻性定義為設(shè)定溫度(濕度)值達(dá)到穩(wěn)定后30分鐘內(nèi)每次試驗(yàn)的較高溫度(濕度)值與較低溫度(濕度)值之差的算術(shù)平均值。

3.相關(guān)測試

由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，當(dāng)恒溫恒濕試驗(yàn)箱內(nèi)溫度恒定，相對濕度增大時，相應(yīng)的溫濕度均勻性和波動性會有較大的改善。主要原因是空氣是**的熱導(dǎo)體。一般來說，當(dāng)含水率低、溫度低時，物體的導(dǎo)熱系數(shù)小，固體的導(dǎo)熱系數(shù)大于液體的導(dǎo)熱系數(shù)，液體的導(dǎo)熱系數(shù)大于氣體的導(dǎo)熱系數(shù)。這種差異很大程度上是由于不同狀態(tài)下的分子間距不同所致。對于空氣來說，相對濕度越大，即在相同的溫度和壓力下，潮濕空氣中水蒸氣的質(zhì)量與飽和空氣中水蒸氣的質(zhì)量之比越大，則空氣中的濕度越大，熱導(dǎo)率越大。在風(fēng)速一定的情況下，試驗(yàn)箱內(nèi)的熱循環(huán)和對流越好，大大提高了試驗(yàn)箱內(nèi)溫濕度的均勻性和波動性。

在日常的校準(zhǔn)工作中發(fā)現(xiàn)，同一恒溫恒濕試驗(yàn)箱在高濕度條件下的溫濕度波動和均勻性優(yōu)于低濕度條件下的。提出相對濕度越大，空氣中的水分越大，導(dǎo)熱系數(shù)越大，從而改善了試驗(yàn)箱內(nèi)的熱循環(huán)，因此設(shè)計并進(jìn)行了相關(guān)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。

本文對恒溫恒濕試驗(yàn)箱的均勻性、波動性和偏差進(jìn)行了理論分析和研究。通過增加試驗(yàn)箱內(nèi)相對濕度，改善試驗(yàn)箱內(nèi)的傳熱，大大提高試驗(yàn)箱內(nèi)的均勻性，使試驗(yàn)箱內(nèi)溫度和濕度更加穩(wěn)定。這為今后恒溫恒濕試驗(yàn)箱的校準(zhǔn)和使用提供了必要的了解和參考。