氣候環(huán)境試驗(yàn)的溫度控制策略

氣候環(huán)境試驗(yàn)的溫度控制策略，如：恒溫恒濕試驗(yàn)箱、高低溫試驗(yàn)箱、冷熱沖擊試驗(yàn)箱、濕熱交變試驗(yàn)箱、快速溫變試驗(yàn)箱、線性溫變試驗(yàn)箱、步入式恒溫恒濕試驗(yàn)房等

      因?yàn)橛卸鄠€(gè)可供選擇的溫度控制點(diǎn)，氣候試驗(yàn)箱溫度控制方法也有三種方案：進(jìn)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(diǎn)型溫度控制，第三種是雙參數(shù)型溫度控制。

      單點(diǎn)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(shí)測到循環(huán)氣流的溫度高于設(shè)定溫度時(shí)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(yàn)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(fèi)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?，F(xiàn)在單點(diǎn)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(shí)采集試驗(yàn)箱進(jìn)風(fēng)口處溫度值和產(chǎn)品附近的溫度值，試驗(yàn)箱進(jìn)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(gè)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(diǎn)。產(chǎn)品附近的溫度值表示產(chǎn)品遭受的真實(shí)溫度環(huán)境條件，是環(huán)境試驗(yàn)規(guī)范的要求，利用這個(gè)溫度值作為反饋控制的參數(shù)，就能確保溫度環(huán)境試驗(yàn)的有效性和可信性，故這種做法兼顧了兩者的優(yōu)點(diǎn)和實(shí)際試驗(yàn)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(dú)立“分時(shí)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(gè)溫度值合并為一個(gè)溫度量值作為反饋控制信號，加權(quán)系數(shù)的取值與試驗(yàn)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(gè)復(fù)雜的動態(tài)物理過程，而且受試驗(yàn)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(yàn)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(yàn)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(jìn)行更精確、更快速的控制。

      相對溫度而言，濕度測控點(diǎn)的選擇比較簡單，調(diào)制好濕度的濕空氣進(jìn)入試驗(yàn)箱循環(huán)流動的過程中，濕空氣與試驗(yàn)件及試驗(yàn)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(jìn)入試驗(yàn)箱到流出試驗(yàn)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(yàn)箱內(nèi)循環(huán)空氣流場的任何一點(diǎn)，如進(jìn)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?yàn)槿绱?，在很多采用干濕球法測濕的試驗(yàn)箱中，干濕球傳感器都安裝在試驗(yàn)箱的回風(fēng)口處。而且從試驗(yàn)箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和使用中的維護(hù)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(yàn)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。