隨著(zhù)工業(yè)和信息技術(shù)的發(fā)展，模擬環(huán)境試驗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。恒溫恒濕試驗箱作為模擬環(huán)境試驗和研究中重要的試驗設備之一，得到越來(lái)越多的應用。在以往的文獻和標準規范中，濕度試驗箱的溫濕度偏差、波動(dòng)、溫升降率、風(fēng)速等主要技術(shù)參數進(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(guò)提高恒溫恒濕試驗箱的相對濕度來(lái)改善均勻性，驗證了相對濕度的提高對傳熱的影響，為恒溫恒濕試驗箱的校準提供了一定的參考。

一、影響因素

1、箱體結構

由于恒溫恒濕試驗箱的內壁結構不同，試驗箱內壁各部分的溫度和濕度也不同，影響了試驗箱內的熱對流，導致內部溫濕度的均勻性和偏差不同。

2、熱負荷

在試驗箱內或試驗樣品內放置一些影響整體內部熱對流的發(fā)光和加熱負荷，會(huì )影響內部溫濕度的均勻性。根據相關(guān)標準，默認情況下，應在空載條件下測量恒溫恒濕試驗箱的溫濕度均勻性。

3、傳熱

由于試驗箱內壁前、后、左、右、上、下六面的傳熱系數不同,部分試驗箱內壁的側面有檢測孔、穿線(xiàn)孔和測試孔，讓試驗箱的某些部位會(huì )出現散熱和傳熱的情況,導致箱內溫度不均勻，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

試驗箱的空間和內部結構的設計，如加熱管的放置位置、風(fēng)管的設計、功率和位置等，都難以達到均勻對稱(chēng)的標準，這必然會(huì )導致試驗箱內部溫濕度不均勻。

5、試驗樣品位置和體積

被測樣品位置不合理或樣品體積過(guò)大，都會(huì )阻礙試驗箱內空氣熱對流，從而影響溫濕度的均勻性。例如，將樣品放在靠近內壁或風(fēng)管一側會(huì )嚴重影響試驗箱內熱循環(huán)，導致溫濕度不均勻。根據試驗標準的要求，對于測試樣品的試驗:測試樣品的體積應該為試驗箱體積的1/5。

6、密封性

試驗箱和門(mén)的密閉性不嚴格。例如，當密封條損壞、門(mén)漏氣時(shí)，會(huì )影響恒溫恒濕試驗箱內的溫濕度均勻性。

7、風(fēng)速

一般來(lái)說(shuō)，在模擬環(huán)境試驗過(guò)程中，恒溫恒濕試驗箱內的風(fēng)速不應超過(guò)1.7m/s。如果風(fēng)速過(guò)大，會(huì )加速試件表面與試驗箱內流動(dòng)空氣之間的熱交換，也會(huì )加速濕球紗布內水分的蒸發(fā)，不利于試驗和溫度測量不準確。因此，在測試過(guò)程中，風(fēng)速越小越好。但是，為了保證試驗箱內溫濕度的均勻性，需要在試驗箱內進(jìn)行空氣循環(huán)?？蛰d試驗時(shí)，試驗箱內平均風(fēng)速為0.6~0.8m/s。

8、控制精度

在試驗箱達到設定的溫濕度點(diǎn)后，由于散熱度不完全均勻，在短時(shí)間內會(huì )有一定的波動(dòng)。通過(guò)提高試驗箱的控制精度，減小溫度波動(dòng)，可以減小溫度偏差。對于高溫試驗箱，可通過(guò)PID連續調節加熱功率來(lái)減小溫度波動(dòng);對于低溫試驗箱，一般通過(guò)熱平衡來(lái)控制溫度波動(dòng)，即在試驗箱達到設定溫度后，制冷機仍處于常開(kāi)狀態(tài)，利用控制的制熱功率來(lái)平衡多余的制冷量。

二、測量特性

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

1、偏差

恒溫恒濕試驗箱偏差是指環(huán)境試驗設備達到穩定狀態(tài)時(shí)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(dòng)

恒溫恒濕試驗箱的波動(dòng)是指在設定的溫度(濕度)值達到穩定后30分鐘內，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

恒溫恒濕試驗箱的均勻性定義為設定溫度(濕度)值達到穩定后30分鐘內每次試驗的較高溫度(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)驗數據可知，當恒溫恒濕試驗箱內溫度恒定，相對濕度增大時(shí)，相應的溫濕度均勻性和波動(dòng)性會(huì )有較大的改善。主要原因是空氣是**的熱導體。一般來(lái)說(shuō)，當含水率低、溫度低時(shí)，物體的導熱系數小，固體的導熱系數大于液體的導熱系數，液體的導熱系數大于氣體的導熱系數。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(lái)說(shuō)，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，熱導率越大。在風(fēng)速一定的情況下，試驗箱內的熱循環(huán)和對流越好，大大提高了試驗箱內溫濕度的均勻性和波動(dòng)性。

在日常的校準工作中發(fā)現，同一恒溫恒濕試驗箱在高濕度條件下的溫濕度波動(dòng)和均勻性?xún)?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，導熱系數越大，從而改善了試驗箱內的熱循環(huán)，因此設計并進(jìn)行了相關(guān)驗證實(shí)驗。

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