高低溫濕熱試驗箱核心技術(shù)：從壓縮機配置到濕度 PID 控制的全解析

來源：廣東皓天檢測儀器有限公司 2025年06月27日 10:29

制冷系統(tǒng)核心 —— 壓縮機

制冷系統(tǒng)是試驗箱實現(xiàn)低溫環(huán)境的關(guān)鍵，而壓縮機則是制冷系統(tǒng)的 “心臟”。當(dāng)前，試驗箱多采用全封閉壓縮機，如法國原裝 “泰康” 全封閉壓縮機。這種壓縮機具備高效穩(wěn)定的特性，能夠持續(xù)穩(wěn)定地將低溫低壓的制冷劑氣體壓縮為高溫高壓氣體，為制冷循環(huán)提供動力。對于一些需要極低溫度的試驗需求，會采用復(fù)疊式制冷系統(tǒng)，即由高溫級和低溫級兩臺壓縮機協(xié)同工作。高溫級壓縮機先對制冷劑進行初步壓縮，低溫級壓縮機進一步壓縮，使制冷劑能夠達到更低的溫度，滿足如 - 70℃等低溫環(huán)境模擬要求。

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精準(zhǔn)控溫 ——PID 算法的應(yīng)用

溫度控制精度直接影響試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。高低溫濕熱試驗箱通過 PID（比例 - 積分 - 微分）算法來實現(xiàn)精準(zhǔn)控溫。溫度傳感器實時監(jiān)測箱內(nèi)溫度，并將數(shù)據(jù)反饋給控制系統(tǒng)。當(dāng)實際溫度與設(shè)定溫度存在偏差時，PID 算法開始發(fā)揮作用。比例環(huán)節(jié)依據(jù)偏差大小輸出控制信號，快速調(diào)整加熱或制冷功率；積分環(huán)節(jié)對偏差進行累積，消除穩(wěn)態(tài)誤差，使溫度逐漸趨近設(shè)定值；微分環(huán)節(jié)根據(jù)偏差變化率提前調(diào)整控制量，抑制溫度波動。例如，在升溫過程中，若實際溫度低于設(shè)定溫度，PID 算法會加大加熱功率，加快升溫速度；當(dāng)溫度接近設(shè)定值時，算法會逐漸減小加熱功率，防止溫度超調(diào)，確保溫度波動控制在極小范圍內(nèi)，一般可達到 ±0.5℃甚至更高精度。

濕度控制奧秘 ——PID 與多種加濕除濕方式結(jié)合

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濕度控制同樣依賴 PID 算法，配合多樣化的加濕和除濕方式。加濕方面，常見的有蒸汽加濕和超聲波加濕。蒸汽加濕通過電加熱將水轉(zhuǎn)化為蒸汽，輸送至試驗箱內(nèi)增加濕度。PID 算法根據(jù)濕度傳感器反饋，精確控制蒸汽產(chǎn)生量，使?jié)穸确€(wěn)定在設(shè)定值。如在需要 85% RH 高濕度環(huán)境模擬時，能精準(zhǔn)控制加濕量，確保濕度偏差在 ±2% RH 以內(nèi)。超聲波加濕則利用高頻震蕩將水霧化，擴散到箱內(nèi)實現(xiàn)加濕。除濕時，在常規(guī)濕度范圍，機械制冷除濕較為常用。當(dāng)空氣經(jīng)過制冷蒸發(fā)器，溫度降至露點以下，水汽凝結(jié)成水滴排出，降低空氣濕度。對于低濕環(huán)境，干燥器除濕方式通過氣泵將箱內(nèi)空氣抽出，經(jīng)干燥器去除水分后再送回箱內(nèi)，循環(huán)操作達到低濕環(huán)境模擬，同樣由 PID 算法精準(zhǔn)調(diào)控，實現(xiàn)濕度的精確控制。

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