高低温交变试验箱湿度曲线实现方法

通常，“IEC标准湿度曲线"可能指的是 IEC 60068-2-30《环境试验 第2-30部分：试验 试验Db：交变湿热（12h+12h循环）》 或类似的湿热测试标准。其经典曲线是24小时为一个循环，包含升温加湿、高温高湿、降温和低温高湿四个阶段。

下面我将从实现原理、操作步骤、设备要求、关键注意事项四个方面详细说明如何实现。

一、实现原理

高低温交变试验箱（又称“温湿度试验箱"）实现湿度控制的核心部件是：

1. 加湿系统：通常是锅炉蒸汽加湿或电极加湿。将水加热产生纯净蒸汽，然后注入试验箱内的风道中，通过高速气流将水蒸气均匀扩散到工作室中，从而提高相对湿度。

2. 除湿系统：主要依靠制冷机组。当需要降低湿度时，箱内的制冷蒸发器会工作，其表面温度会远低于箱内空气的露点温度。当湿空气流过冰冷的蒸发器时，水分会凝结成水珠析出，并通过排水管排出箱外，从而有效降低箱内的绝对含湿量，达到除湿的目的。

3. 控制系统：大脑核心。它根据您设定的温度-湿度-时间曲线，实时采集箱内温湿度传感器的数据，通过复杂的PID算法，精确控制加热器、制冷压缩机、加湿器和电磁阀等部件的协同工作，从而让箱内的实际环境紧紧地“跟随"您设定的程序曲线。

简单来说：需要加湿就喷蒸汽，需要除湿就启动压缩机制冷“结露"。

二、操作步骤（以IEC 60068-2-30的Db试验为例）

假设我们要运行一个经典的（12h+12h）循环，其标准曲线要求如下：

• 阶段1（升温加湿）：在3小时内，温度从25℃升至55℃（或40℃），同时湿度升至95%RH。

• 阶段2（高温高湿）：在55℃（或40℃）、95%RH条件下保持9小时。

• 阶段3（降温）：在3到6小时内，温度从55℃（或40℃）降至25℃，此期间湿度应保持在85%RH以上（实际中通常设定为95%RH，因为降温时难控制，容易过冲）。

• 阶段4（低温高湿）：在25℃、95%RH条件下保持12到9小时（与降温时间对应，总周期24小时）。

在试验箱控制器上的操作流程：

1. 试验准备：

• 确保试验箱储水箱使用蒸馏水或去离子水，防止水垢损坏加湿器和水路。

• 将样品正确放置在样品架上，确保气流畅通。

• 检查箱内排水口是否畅通。

2. 参数设定：

• 在控制器上选择“程式编辑"或“程序设定"模式。

• 新建一个程序，通常需要设置多个段（Segment） 来实现整个循环。以上述曲线为例，可能需要设置4个段：

  段号	目标温度	目标湿度	运行时间	备注
  1	55 ℃	95 %RH	3 Hrs	斜率控制：通常设为快，或指定升温速率
  2	55 ℃	95 %RH	9 Hrs	保温保湿
  3	25 ℃	95 %RH	3-6 Hrs	斜率控制：此为关键！必须设定合适的降温速率
  4	25 ℃	95 %RH	剩余时间	使总时间为24小时

• 设置循环次数：根据标准要求（如10次、20次等）设置整个程序的循环次数。

3. 运行监控：

• 启动程序，设备将自动运行。

• 密切观察前几个循环的实际温湿度曲线是否紧密跟随设定曲线。重点关注降温阶段（段3）的湿度控制，看是否有严重偏离（如湿度暴跌）。

4. 试验结束：

• 程序自动结束后，设备会停止并发出提示。不要立即打开箱门，防止样品表面产生凝露。通常建议待温度恢复到室温附近再取出样品。

三、设备要求与选型

并非所有的高低温箱都能实现这类交变湿热曲线，选购时需特别注意：

1. 制冷能力：这是实现降温阶段湿度控制的关键。设备必须有足够大的制冷功率，才能在高温高湿环境下，快速将温度降下来，同时还能有效除湿以维持高湿度（防止因降温导致相对湿度飙升超过100%而结露）。压缩机功率不足是导致降温段湿度失控常见的原因。

2. 加湿能力：加湿器的功率要足够大，能在要求的时间内将湿度提升到95%RH。

3. 控制精度：温湿度传感器的精度和控制算法的优劣直接决定曲线的符合度。选择皓天的设备通常更有保障。

4. 水系统：必须使用蒸馏水或去离子水，否则会很快损坏加湿器和湿度传感器。

四、关键注意事项与常见问题

1. 降温段湿度控制：这是大的技术难点。降温时，如果制冷除湿能力太强，绝对含湿量下降太快，会导致湿度远低于设定值（如掉到70-80%RH）；如果制冷能力太弱，降温太慢，又会导致测试时间延长。解决方案是：选择制冷能力强的设备，并在控制器中设置合适的降温速率（如3℃/min），让系统平稳过渡。

2. 冷凝水：在降温阶段，样品表面可能会产生凝露，这是该试验的目的之一。但要确保冷凝水能顺利从箱内排出，不会滴落到不该滴的地方。

3. 传感器校准：温湿度传感器会随时间漂移，必须定期进行校准（通常一年一次），否则测试结果无效。

4. 样品负载：样品的总重量和发热量会影响箱内的温湿度均匀性和变化速率。标准通常要求在空载条件下校验设备能力。如果样品很大或会发热，需要评估其影响。

5. 严格遵守标准：不同产品对应的IEC标准可能对曲线有细微调整（如起始温度、循环次数、严酷等级等）。在设置程序前，务必仔细阅读您产品所依据的特定标准全文。

总结

实现IEC标准湿度曲线是一个设备能力和工程师参数设置经验相结合的过程：

1. 拥有一台制冷和加湿能力强劲的合格温湿度交变试验箱是基础。

2. 在控制器中精确设置各阶段的温度、湿度、时间和斜率（变化速率）是核心操作。

3. 重点关注并优化降温阶段的湿度控制是成败关键。

4. 定期维护和设备校准是保证测试长期有效的前提。