环境试验箱温湿度箱的选择

将被试产品（元器件、组件、部件或整机）置入气候环境箱进行试验时，为了保证被试产

品周围气氛能满足试验规范所规定的环境试验条件，气候箱工作尺寸与被试产品外廓尺

寸之间应遵循以下几点规定： 

a） 被试产品的体积不得超过试验箱有效工作空间的20～35％。对于在试验中发热的产品

*选用不大于10％。 

b） 被试产品的迎风断面积与该断面上试验箱工作室总面积之比不大于35～50％。 

c） 被试产品外廓表面距试验箱壁的距离至少保持100～150mm。 

上述三点规定实际上是相互依存和统一的。以1立方米正方体箱子为例，面积比为1：

（0.35～0.5）相当于体积之比为1：（0.207～0.354）。距箱壁100～150mm相当于体积之比

为1：（0.343～0.512）。 

总括上述三点规定，气候环境试验箱的工作腔容积至少应是被试产品外廓体积的3～5

倍。作出这种规定的理由有以下几点： 

1〕 被试验件置入箱体后挤占了流畅的通道，通道变窄将导致气流流速的增加。加速气

流与被试验件之间的热交换。这与环境条件的再现不符，因为在有关标准中对涉及温度

环境试验都规定试验箱内试验样件周围的空气流速不应超过1.7m/s，以防止试验样件和

周围气氛产生不符合实际的热传导。在空载时试验箱内平均风速为0.6～0.8m/s，不超过

1m/s，满足a）、b）两点要求所规定的空间及面积比时，流场的风速可能增大50～100％，

平均zui高风速为1～1.7m/s。满足标准规定的要求。如果在试验中不加限制地加大试验件

的体积或迎风断面积，则实际试验时气流风速将增大到超出试验标准所规定的zui高风

速，其试验结果的有效性将受到怀疑。 

2〕 气候箱工作腔内环境参数的精度指标都是在空载状态下检测的结果，一旦置入被试

验件后，对试验箱工作腔内环境参数的均匀性将产生影响，试验件占有的空间越大，这

种影响也就越严重。实测试验数据表明，流场中迎风面与背风面的温差可达到3～8℃，

严重时可大到10℃以上。因此，必须尽量满足a〕、b〕两项要求，以保证被试产品周围

环境参数的均匀性。 

3〕 根据热传导的原理，箱壁附近气流的温度通常与流场中心温度相差2～3℃，在高低

温的上下*，还可能达到5℃。箱壁的温度与箱壁附近流场的温度又相差2～3℃（视箱

壁的结构和材料而定）试验温度与外界大气环境相差越大，上述温差也越大，因此，距箱

壁（100～150mm）距离内的空间是不可利用空间。

2、温度范围的选择 

目前，国外温度试验箱的范围大体上为－73～＋177℃，或－70～＋180℃。国内多数厂

家一般为－80～＋130℃，－60～＋130℃，－40～＋130℃，也有高温到150℃。这些温

度范围通常可以满足国内绝大多数军用、民用产品温度试验的需要，除非确有特殊需

要，如安装位置靠近发动机等热源的产品外，不可盲目提高温度上限。因为上限温度越

高，箱体内外的温差越大，箱体内部流场的均匀性也越差。可利用的工作室体积也就越

小。另一方面，上限温度值越高，对箱壁夹层中保温材料的耐热性要求越高。箱体密封

性的要求也越高，使箱体的制作成本增加。

3、湿度范围的选择 

国内外环境试验箱给出的湿度指标大都是20～98％RH或30～98％RH，如果湿热试验箱没

有除湿系统，则湿度范围为60～98％，这一类试验箱只能做高湿试验，但它的价格低得

多。值得注意的是在湿度指标后面应该注明相应的温度范围，或给出zui低露点温度。因

为相对湿度是与温度直接相关的，对于同样的含湿量，温度越高，相对湿度就越

小，如含湿量为5g/Kg，当温度为29℃时，相对湿度为20％RH，温度为6℃时，相对

湿度为90％RH，当温度降至4℃以下，相对湿度超过100％，在箱体内会出现结露现

象。 

     实现高温、高湿只需要往箱体空气中喷水蒸汽或雾化的水珠，进行加湿。低温低湿

则相对难于控制，因为此时的含湿量很低，有时比大气中的含湿量低很多，需

要对箱体内流动的空气除湿，使空气变得干燥。目前国内外绝大多数的温湿度箱都采用

制冷除湿的原理，是在箱体的空气预调室内加一组制冷光管。当湿空气经过冷管时，其

相对湿度会达到100％RH，因空气饱和在光管上结露，使空气变得更干燥。这种除湿方

式理论上可达到零度以下的露点温度，但是当冷点表面温度到达0℃时，光管表面结露的

水滴会结冰，从而影响光管表面的热交换，使除湿能力下降。又因为箱体不可能密

封，大气中的湿空气会渗入到箱体内，使露点温度回升。另一方面，在光管间流动的湿

空气只是在和光管（冷点）接触的瞬间达到饱和状态而析出水蒸汽，因此这种除湿方法很

难使箱体内的露点温度在到0℃以下。实际所达到的zui低露点温度为5～7℃。露点温度

5℃相当于含湿量为0.0055g/Kg，对应相对湿度20％RH的温度为30℃。如果要求温度

20℃进相对湿度达到20％RH，此时的露点温度为－3℃，采用致冷方式除湿是很困难

的，必须选用空气干燥系统才能实现。

4、控制方式的选择 

温度、湿度试验箱有恒定试验箱、交变试验箱两种情况。 

    普通的高低温试验箱一般指的是恒定高低温试验箱，其控制方式为：设定一个目标

温度，试验箱具有自动恒温到目标温度点的能力。恒定温湿度试验箱的控制控制方式也

类似，设定一个目标温度、湿度点，试验箱具有自动恒温到目标温度、湿度点的能力。

高、低温交变试验箱具有设定一条或者多条高低温变化、循环的程序，试验箱有能力根

据预置的曲线完成试验过程，并且可以在zui大升温、降温速率能力的范围内，控制

升温、降温的速率，即可以根据设定的曲线的斜率控制升温、降温速率。同样，高低温

交变湿热试验箱也具有预置温度、湿度曲线，并且根据预置进行控制的能力。当然，交

变试验箱都具有恒定试验箱的功能，但交变试验箱的制造成本较高，因为交变试验箱需

配置有曲线自动记录装置、程序控制仪，还须解决试验箱在工作室内温度较高的情况下

开启制冷机等问题，因此，交变试验箱的价格比恒定试验箱的价格一般要高20%以上。

因此，我们应当实事求是的以试验方法的需要为出发点，选用恒定试验箱或者是交变试

验箱。

5、变温速率的选择 

     普通的高低温试验箱没有降温速度的指标，从环境温度降温到标称的zui低温度的时

间一般为90～120min。高低温交变试验箱、高低温交变湿热试验箱都有变温速度的要

求，其变温速率一般要求1℃/min，在此速率的范围内速度可调。而快速温度变化试验箱

的变温速率较快，升温、降温速率可以达到3℃/min～15℃/min，在某些温度段升温、降

温速率甚至可以达到30℃/min以上。 

    各种规格、速度的快速温度变化试验箱的温度范围一般都是相同的，即－60～＋

130℃，但考核降温速度的变温范围却不尽相同，根据试验不同的试验要求，快速温度变

化试验箱变温范围有的是－55～＋80℃，而有的是－40～＋80℃。 

    关于快速温度变化试验箱的变温速率有两种提法，一种是全程平均升降温速度，一

种是线形升降温速度（实际上是每5 min平均速度）。全程平均速度是指在试验箱的变温范

围内，zui高温度与zui低温度之差值与时间之比。目前国外各环境试验设备生产厂家提供

的变温速率的技术参数都是指的全程平均速率。线形升降温速度指在任意的每5 min时间

段内，能够保证的变温速率。而实际上对于快速温度变化试验箱来说，保证线形升降温

速度的难度zui大、zui关键的一段是，在降温段zui后的一个5 min的时间段内，试验箱可以

达到的降温速率。从某种角度讲，线形升降温速度（每5 min平均速度）更科学。因此试验

设备具有全程平均升降温速度和线形升降温速度（每5 min平均速度）这两个参数。一

般来说，线形升降温速度（每5 min平均速度）是全程平均升降温速度的1/2。

6、风速 

     有关标准规定，进行环境试验时温湿箱内的风速应小于1.7m/s，对于试验本身来

说，风速越小越好，风速过大会加速试验件表面与箱体内流动气流的热交换，于试验的

真实性不利。但为了保证试验箱工作室内的均匀性，试验箱内具有循环风是必需的。但

是快速温度变化试验箱以及温度、湿度、振动等多因素综合环境试验箱，为追求变温速

率，必须加快箱体内循环气流的流速，风速通常在2～3m/s。因此，对于不同的使用目

的，风速的限制是不一样的。

7、温度波动度 

     温度波动是一个比较容易实现的参数，所有环境试验设备厂家生产的多数的试验箱

实际的温度波动都可以控制在±0.3℃的范围以内。

8、温度场均匀度 

    为了更正确地模拟产品在自然界所遭受的实际环境状况，在环境试验中必须保证被

试产品的周边处在同一温度环境条件下，为此，必须对试验箱内的温度梯度和温度的波

动度加以限制。在国军标GJB150.1－86军用设备环境试验方法总则中明确规定“试验样

品附近测量系统的温度应在试验温度的±2℃以内，其温度工不超过1℃/m或总的zui大值

为2.2℃（试验样品不工作）”。

9、湿度的精度控制 

     环境试验箱中测量湿度多数是采用干湿球法，环境试验设备的制造标准GB10586要

求，相对湿度偏差应在±２３％RH。为满足湿度控制精度的要求，湿度试验箱的温度控

制精度较高，温度波动一般小于±0.2℃。否则很难达到湿度控制精度的要求。