高低溫交變試驗箱濕度曲線實現方法

通常，“IEC標準濕度曲線"可能指的是 IEC 60068-2-30《環(huán)境試驗 第2-30部分：試驗 試驗Db：交變濕熱（12h+12h循環(huán)）》 或類似的濕熱測試標準。其經典曲線是24小時為一個循環(huán)，包含升溫加濕、高溫高濕、降溫和低溫高濕四個階段。

下面我將從實現原理、操作步驟、設備要求、關鍵注意事項四個方面詳細說明如何實現。

一、實現原理

高低溫交變試驗箱（又稱“溫濕度試驗箱"）實現濕度控制的核心部件是：

1. 加濕系統(tǒng)：通常是鍋爐蒸汽加濕或電極加濕。將水加熱產生純凈蒸汽，然后注入試驗箱內的風道中，通過高速氣流將水蒸氣均勻擴散到工作室中，從而提高相對濕度。

2. 除濕系統(tǒng)：主要依靠制冷機組。當需要降低濕度時，箱內的制冷蒸發(fā)器會工作，其表面溫度會遠低于箱內空氣的露點溫度。當濕空氣流過冰冷的蒸發(fā)器時，水分會凝結成水珠析出，并通過排水管排出箱外，從而有效降低箱內的絕對含濕量，達到除濕的目的。

3. 控制系統(tǒng)：大腦核心。它根據您設定的溫度-濕度-時間曲線，實時采集箱內溫濕度傳感器的數據，通過復雜的PID算法，精確控制加熱器、制冷壓縮機、加濕器和電磁閥等部件的協(xié)同工作，從而讓箱內的實際環(huán)境緊緊地“跟隨"您設定的程序曲線。

簡單來說：需要加濕就噴蒸汽，需要除濕就啟動壓縮機制冷“結露"。

二、操作步驟（以IEC 60068-2-30的Db試驗為例）

假設我們要運行一個經典的（12h+12h）循環(huán)，其標準曲線要求如下：

• 階段1（升溫加濕）：在3小時內，溫度從25℃升至55℃（或40℃），同時濕度升至95%RH。

• 階段2（高溫高濕）：在55℃（或40℃）、95%RH條件下保持9小時。

• 階段3（降溫）：在3到6小時內，溫度從55℃（或40℃）降至25℃，此期間濕度應保持在85%RH以上（實際中通常設定為95%RH，因為降溫時難控制，容易過沖）。

• 階段4（低溫高濕）：在25℃、95%RH條件下保持12到9小時（與降溫時間對應，總周期24小時）。

在試驗箱控制器上的操作流程：

1. 試驗準備：

• 確保試驗箱儲水箱使用蒸餾水或去離子水，防止水垢損壞加濕器和水路。

• 將樣品正確放置在樣品架上，確保氣流暢通。

• 檢查箱內排水口是否暢通。

2. 參數設定：

• 在控制器上選擇“程式編輯"或“程序設定"模式。

• 新建一個程序，通常需要設置多個段（Segment） 來實現整個循環(huán)。以上述曲線為例，可能需要設置4個段：

  段號	目標溫度	目標濕度	運行時間	備注
  1	55 ℃	95 %RH	3 Hrs	斜率控制：通常設為快，或指定升溫速率
  2	55 ℃	95 %RH	9 Hrs	保溫保濕
  3	25 ℃	95 %RH	3-6 Hrs	斜率控制：此為關鍵！必須設定合適的降溫速率
  4	25 ℃	95 %RH	剩余時間	使總時間為24小時

• 設置循環(huán)次數：根據標準要求（如10次、20次等）設置整個程序的循環(huán)次數。

3. 運行監(jiān)控：

• 啟動程序，設備將自動運行。

• 密切觀察前幾個循環(huán)的實際溫濕度曲線是否緊密跟隨設定曲線。重點關注降溫階段（段3）的濕度控制，看是否有嚴重偏離（如濕度暴跌）。

4. 試驗結束：

• 程序自動結束后，設備會停止并發(fā)出提示。不要立即打開箱門，防止樣品表面產生凝露。通常建議待溫度恢復到室溫附近再取出樣品。

三、設備要求與選型

并非所有的高低溫箱都能實現這類交變濕熱曲線，選購時需特別注意：

1. 制冷能力：這是實現降溫階段濕度控制的關鍵。設備必須有足夠大的制冷功率，才能在高溫高濕環(huán)境下，快速將溫度降下來，同時還能有效除濕以維持高濕度（防止因降溫導致相對濕度飆升超過100%而結露）。壓縮機功率不足是導致降溫段濕度失控常見的原因。

2. 加濕能力：加濕器的功率要足夠大，能在要求的時間內將濕度提升到95%RH。

3. 控制精度：溫濕度傳感器的精度和控制算法的優(yōu)劣直接決定曲線的符合度。選擇皓天的設備通常更有保障。

4. 水系統(tǒng)：必須使用蒸餾水或去離子水，否則會很快損壞加濕器和濕度傳感器。

四、關鍵注意事項與常見問題

1. 降溫段濕度控制：這是大的技術難點。降溫時，如果制冷除濕能力太強，絕對含濕量下降太快，會導致濕度遠低于設定值（如掉到70-80%RH）；如果制冷能力太弱，降溫太慢，又會導致測試時間延長。解決方案是：選擇制冷能力強的設備，并在控制器中設置合適的降溫速率（如3℃/min），讓系統(tǒng)平穩(wěn)過渡。

2. 冷凝水：在降溫階段，樣品表面可能會產生凝露，這是該試驗的目的之一。但要確保冷凝水能順利從箱內排出，不會滴落到不該滴的地方。

3. 傳感器校準：溫濕度傳感器會隨時間漂移，必須定期進行校準（通常一年一次），否則測試結果無效。

4. 樣品負載：樣品的總重量和發(fā)熱量會影響箱內的溫濕度均勻性和變化速率。標準通常要求在空載條件下校驗設備能力。如果樣品很大或會發(fā)熱，需要評估其影響。

5. 嚴格遵守標準：不同產品對應的IEC標準可能對曲線有細微調整（如起始溫度、循環(huán)次數、嚴酷等級等）。在設置程序前，務必仔細閱讀您產品所依據的特定標準全文。

總結

實現IEC標準濕度曲線是一個設備能力和工程師參數設置經驗相結合的過程：

1. 擁有一臺制冷和加濕能力強勁的合格溫濕度交變試驗箱是基礎。

2. 在控制器中精確設置各階段的溫度、濕度、時間和斜率（變化速率）是核心操作。

3. 重點關注并優(yōu)化降溫階段的濕度控制是成敗關鍵。

4. 定期維護和設備校準是保證測試長期有效的前提。