溫濕度傳感器在低壓高低溫試驗箱中的作用

一、引言

二、溫度測量與反饋

1. 精準(zhǔn)監(jiān)測箱內(nèi)溫度變化

• 溫濕度傳感器中的溫度傳感元件，例如常用的鉑電阻溫度傳感器（PT100），其電阻值會隨著試驗箱內(nèi)溫度的改變而發(fā)生極為精確的變化。在低溫環(huán)境下，PT100 的電阻值會相應(yīng)減小；而在高溫環(huán)境中，其電阻值則會增大。這種電阻值的變化與溫度之間存在著良好的線性關(guān)系，通過特定的電路將電阻變化轉(zhuǎn)換為可供控制器識別的電信號，從而實現(xiàn)對箱內(nèi)溫度的實時、精準(zhǔn)測量。例如，在電子芯片的低溫性能測試中，試驗箱需要精確控制在 - 50℃的低溫環(huán)境，PT100 傳感器能夠精確地感知箱內(nèi)溫度是否達(dá)到設(shè)定值，并將這一信息及時反饋給控制器，確保測試在規(guī)定的溫度條件下進(jìn)行。

2. 為溫度控制系統(tǒng)提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)

• 控制器依據(jù)溫濕度傳感器反饋的溫度信號，與預(yù)設(shè)的溫度目標(biāo)值進(jìn)行比對分析。若測量溫度高于目標(biāo)值，控制器會啟動制冷系統(tǒng)，如調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的運(yùn)行功率、冷凝器的散熱效率以及節(jié)流裝置的開度等，促使箱內(nèi)溫度下降；反之，若測量溫度低于目標(biāo)值，控制器則會啟動加熱系統(tǒng)，通過控制加熱絲的電流大小來提升箱內(nèi)溫度。正是由于溫濕度傳感器提供的準(zhǔn)確溫度數(shù)據(jù)，才使得控制器能夠運(yùn)用先進(jìn)的控制算法，如比例 - 積分 - 微分（PID）算法，對制冷或加熱系統(tǒng)進(jìn)行精確調(diào)控，將箱內(nèi)溫度穩(wěn)定地維持在設(shè)定值附近，一般高精度的低壓高低溫試驗箱溫度波動可控制在 ±0.5℃以內(nèi)，從而為產(chǎn)品測試營造出穩(wěn)定、可靠的溫度環(huán)境。

三、濕度測量與反饋（若試驗箱具備濕度控制功能）

1. 精確感知箱內(nèi)濕度狀況

• 對于具備濕度控制功能的低壓高低溫試驗箱，溫濕度傳感器中的濕度傳感部分，如電容式濕度傳感器，利用濕度變化引起電容值改變的原理來監(jiān)測濕度。當(dāng)箱內(nèi)濕度升高時，傳感器的電容值增大；當(dāng)濕度降低時，電容值減小。通過專門的信號調(diào)理電路將電容變化轉(zhuǎn)換為電信號，進(jìn)而精確測量箱內(nèi)濕度。例如，在生物制藥的穩(wěn)定性測試中，某些藥品對濕度環(huán)境要求極為嚴(yán)格，需要在特定的濕度條件下進(jìn)行長時間的試驗觀察，電容式濕度傳感器能夠準(zhǔn)確地檢測箱內(nèi)濕度的微小變化，確保試驗環(huán)境濕度符合要求。

2. 助力濕度控制系統(tǒng)精準(zhǔn)調(diào)節(jié)

• 控制器接收濕度傳感器反饋的濕度信號后，與預(yù)設(shè)的濕度目標(biāo)值進(jìn)行比較。若實際濕度低于目標(biāo)濕度，控制器會啟動加濕系統(tǒng)，比如控制蒸汽加濕裝置的蒸汽產(chǎn)生量或者超聲波加濕裝置的霧化功率，以增加箱內(nèi)濕度；若實際濕度高于目標(biāo)濕度，控制器則會啟動除濕系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)冷凝除濕的制冷量或者吸附除濕的吸附劑工作狀態(tài)，降低箱內(nèi)濕度。溫濕度傳感器提供的濕度數(shù)據(jù)使得濕度控制系統(tǒng)能夠依據(jù)相應(yīng)的控制算法，如濕度偏差、偏差積分和偏差微分等，對加濕和除濕裝置的工作強(qiáng)度進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，一般較好的低壓高低溫試驗箱濕度波動可控制在 ±3% RH 以內(nèi)，從而保證試驗箱內(nèi)濕度環(huán)境的穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性，滿足不同產(chǎn)品或材料對濕度環(huán)境的特殊要求。

四、保障試驗環(huán)境的穩(wěn)定性與可靠性

1. 確保測試條件的一致性

• 在長時間的產(chǎn)品或材料測試過程中，溫濕度傳感器持續(xù)不斷地對箱內(nèi)溫濕度進(jìn)行監(jiān)測與反饋。無論是進(jìn)行多批次產(chǎn)品的重復(fù)性測試，還是針對同一產(chǎn)品進(jìn)行長時間的耐久性測試，溫濕度傳感器都能確保試驗箱內(nèi)的溫濕度環(huán)境始終保持在設(shè)定的條件范圍內(nèi)，使得每次測試的環(huán)境條件具有高度的一致性。這對于準(zhǔn)確評估產(chǎn)品或材料在特定溫濕度環(huán)境下的性能變化規(guī)律至關(guān)重要。例如，在航空航天材料的高溫耐久性測試中，測試周期可能長達(dá)數(shù)月甚至數(shù)年，溫濕度傳感器的穩(wěn)定工作能夠保證整個測試過程中高溫環(huán)境的穩(wěn)定性，避免因溫濕度波動而對測試結(jié)果產(chǎn)生干擾，從而為材料性能的準(zhǔn)確評估提供可靠依據(jù)。

2. 提高測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與科學(xué)性

• 由于溫濕度傳感器能夠精確地測量并反饋箱內(nèi)溫濕度信息，使得試驗箱能夠為產(chǎn)品或材料提供極為精準(zhǔn)的溫濕度環(huán)境。在這樣穩(wěn)定、可靠的測試環(huán)境下所獲取的測試數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確、科學(xué)。例如，在電子元器件的可靠性測試中，精確的溫濕度控制有助于準(zhǔn)確模擬元器件在實際使用環(huán)境中的工作條件，從而能夠更真實地反映元器件在不同溫濕度環(huán)境下的性能變化趨勢，如在高溫高濕環(huán)境下電子元器件的故障率、壽命等參數(shù)的變化情況。這些準(zhǔn)確的測試數(shù)據(jù)能夠為產(chǎn)品的研發(fā)、改進(jìn)以及質(zhì)量控制提供有力的支持，推動相關(guān)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步與發(fā)展。

五、結(jié)論