高低溫交變試驗箱溫度漂移原因分析與對策

     高低溫交變試驗箱是一種中小型環境試驗設備，使用該設備可以對產品進行溫度、濕熱、低氣壓(高度)或溫度一低氣壓(高度)、溫度一濕度交變環境試驗，以檢驗產品對溫度、濕度或低氣壓(高度)環境條件的單獨或綜合作用的適應性。通常這類設備具有溫度、低氣壓(高度)速率要求，在按試驗條件要求的速率將箱體溫度(或高度)變化到條件溫度(或高度)值時，保持之;同時，開始按試驗條件要求的速率，將箱體高度(或溫度)變化到條件高度(或溫度)值。在持續時間內，溫度和高度值的允許誤差不得超出標準要求。但是，在高低溫交變試驗箱使用中，當溫度降至設定溫度并保持一段時間后，再將氣壓(高度)調整到設定氣壓(高度)的過程中，由于試驗箱內部空氣越來越稀薄，攪拌機風機所起的作用越來越小，箱內冷傳播方法不全是靠風機引起的對流而是靠制冷器的幅射。對于試驗箱容積較大、氣壓較低(高度在15,000m以上)的情況，靠箱內制冷器的幅射很難保證溫度在低氣壓環境中達到設定值并保持穩定。因此，對高低溫交變試驗箱在低溫一低氣壓試驗時的溫度漂移現象進行研究分析，找出低溫一低氣壓試驗時溫度漂移的原因，給出設備控制參數設置的參考數據，利用箱體微電腦觸摸屏重新對試驗設備編程控制，對于保證試驗的真實有效性十分重要。

1.高低溫交變試驗箱箱簡介

     高低溫交變試驗箱，制冷系統中的蒸發器為主副蒸發器，加熱系統為兩組管狀加熱器，緊貼于內室外壁，可在低溫低氣壓、高溫低氣壓狀態下加大冷熱幅射，提高試驗箱在低氣壓狀態下的溫度傳導及幅射。該試驗箱適用于考核和確定電子及其他產品的零部件或材料，在恒定濕熱、低溫、高溫、低氣壓環境中儲存和使用的適應性，但對溫度-高度綜合環境試驗就很難滿足要求了。該試驗箱為微電腦觸摸屏控制式高低濕熱低氣壓試驗箱，可接PC機控制，實時記錄試驗數據和顯示試驗曲線。溫度范圍:-70～160℃;氣壓范圍:常壓-0.3kPa(海拔>35,776m);平均升降溫速率≧3℃/min，溫度偏差和溫度均勻度≦2℃;氣壓偏差和氣壓均勻度，手冊上未作說明，但試驗標準對氣壓允許誤差為±50%。

2某機載B類端機溫度漂移現象和原因分析

2.1試驗條件

    試驗條件為:-55℃,高度15250m(約11.6kPa)。如圖1所示。

2.2試驗過程中的溫度漂移現象

    按圖1所示的條件，在該試驗箱做低溫一高度試驗。由于該試驗為一次性試驗，不進行循環，試驗人員采用微電腦觸摸屏手動控制模式進行試驗。在對某機載B類端機做了預處理，并進行了初始檢測后，將它放在試驗箱中安裝好，將測試線穿過測試孔蓋板中央穿線孔并與試件連接好，zui后將測試孔蓋板擰緊，用真空泥將縫隙及漏洞封好。試驗開始后，先按試驗條件要求的降溫速率，將箱體溫度降至-55℃并保持2h后，按條件要求的速率開始抽氣。在將氣壓抽至11.6kPa并保持4h的過程中，壓力控制得非常好，但溫度漂移非常明顯，溫度誤差均大于5℃，甚至超過10℃，遠遠不能滿足要求。具體試驗結果如圖2所示。

2.3試驗過程中溫度漂移原因分析

    低溫條件下，高低溫交變試驗箱氣壓抽至低氣壓狀況下(如11.6kPa)，試驗箱內空氣很稀薄，箱內鼓風機引起的對流只能起到有限的作用，而且透過試驗箱視窗發現，鼓風機風扇早已停止轉動。

    由于此時蒸發器的冷量主要靠溫度傳導與輻射散發出去，受試驗箱制冷系統中主副蒸發器數量的限制，不能很好地將蒸發器的冷量傳導輻射出來。而室外環境溫度氣體卻通過外箱體進人保溫層和內室，造成低溫低氣壓環境時溫度不斷向上漂移的后果。

3抑制溫度漂移的對策

    從圖2可知，抽氣開始后，當氣壓降至一定值時，溫度就開始往上快速漂移。隨后，較平穩地幾乎線性往上漂移，整個保壓階段一直是這樣漂移的，超過試驗容差范圍。

    那么能否采取一些措施(如重置設備控制參數、進行溫度補償等)，在低氣壓條件下，將低溫保持在試驗要求的誤差范圍內呢?如果按試驗條件在降壓階段將溫度設定得更低，如-58℃(但不超過±士3℃的容差范圍)，待溫度降到-58℃保持2h后，采取微電腦觸摸屏編程控制方法，在開始抽氣降壓的同時，利用擬合圖1溫度記錄曲線溫度漂移的速度，反向降溫，在抵消向上漂移溫度的同時，保證溫度穩定在(-55±3)℃。

    按此想法，進行了一次模擬試驗。

3.1設備控制參數重置

    高低溫交變試驗箱鼓風機壓力出廠設定值見表1。

由于試驗條件壓力值為11.6kPa，<15kPa，因此試驗過程中當箱體壓力值低于15kPa時，鼓風機停止工作，試驗箱內風道中的空氣*停止了流動，在一定程度上導致試驗箱中空氣和試品溫度漂移。

    調低鼓風機壓力閥限值，調整的依據是:與低溫一低氣壓試驗條件中的壓力值相比較，要求低于這個值即可。如:某機載B類端機試驗條件中的壓力值為11.6kPa，小于設備出廠鼓風機壓力閥限設定值15kPa，就將這個值設定為低于11.6kPa即可。如果試驗條件為溫度一高度交變試驗，那么取試驗條件中所有壓力值中的zui小值，鼓風機壓力閥限值小于這個zui小值即可。以后為了方便，可將鼓風機壓力閥限值設定得更低，以滿足大多數試驗條件要求，見表2。這樣能在一定程度上，使箱內鼓風機引起的對流起到有限的作用。

3.2微電腦觸摸屏編程試驗

3.2.1摸底試驗條件

    摸底試驗(條件如圖3所示)前，分析擬合圖2中溫度漂移的速率，見表3。

3.2.3摸底試驗結果

    摸底試驗運行結果如圖4所示。從圖4可見，在保溫保壓階段，溫度波動小于±3℃，說明編程思路和方法是正確的。

    高低溫交變試驗箱試驗過程中，壓力和溫度的控制是否滿足試驗條件大綱的要求，這對產品的機械和電氣性能能否符合要求至關重要。通過對某機載s類端機在高低溫交變試驗箱進行低溫一高度試驗時，出現溫度向上漂移的原因進行分析，找出了解決問題的對策。通過設備控制參數重置，特別是通過一種擬合編程摸底試驗，成功地解決了低溫一高度試驗時的溫度漂移問題。試驗結果滿足試驗技術條件要求，并且節約了人力物力，為產品的交付使用贏得了時間。在此后的類似試驗中，采取這一擬合編程方法試驗，均達到了試驗要求。