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一、引言

二、两槽式冷热冲击试验箱的基本结构

（一）高温槽

1. 加热系统
   高温槽内部配备了高效的加热系统，通常采用电加热方式。加热元件均匀分布在槽壁或特定位置，以确保热量能够在槽内均匀传递。这些加热元件可以是加热丝或加热板，其功率和数量根据试验箱的设计规格而定，能够快速将槽内空气或介质加热到设定的高温值。

2. 温度传感器
   在高温槽内安装有高精度的温度传感器，用于实时监测槽内温度。常见的温度传感器类型包括热电偶或热电阻，它们能够准确测量温度并将信号反馈给控制系统。传感器的位置经过精心设计，以获取代表性的温度数据，保证温度控制的精度。

3. 循环系统（如有）
   部分高温槽还配备了循环系统，通过风扇或泵等设备使槽内的空气或加热介质循环流动。这有助于进一步提高温度的均匀性，使试验样品周围的温度环境更加稳定，避免出现局部温度差异过大的情况。

（二）低温槽

1. 制冷系统
   低温槽的核心是制冷系统，一般采用压缩机制冷原理。压缩机通过压缩制冷剂气体，使其在低温槽的蒸发器中膨胀吸热，从而降低槽内温度。制冷系统的设计要满足低温槽能够达到并维持较低的温度，例如 - 60℃甚至更低，并且要具备快速制冷的能力。

2. 温度传感器与保温材料
   与高温槽类似，低温槽内也安装有温度传感器，用于精确控制温度。此外，低温槽的外壁通常采用高性能的保温材料进行包裹，如聚氨酯泡沫等，以减少热量的传入，降低制冷系统的负荷，同时保证低温环境的稳定性。

3. 防霜装置（如有）
   在低温槽运行过程中，由于温度较低，空气中的水蒸气容易在槽壁表面结霜。为了避免霜层对制冷效果和试验的影响，一些低温槽配备了防霜装置，如加热丝或定时化霜系统，能够及时清除霜层，确保制冷系统的正常运行。

（三）样品转移装置

1. 吊篮或转移架
   两槽式冷热冲击试验箱通过吊篮或转移架实现样品在高温槽和低温槽之间的快速转移。吊篮通常由耐高温和低温的材料制成，如不锈钢或特殊的工程塑料。它能够牢固地固定试验样品，并在机械传动系统的驱动下，在两个槽之间迅速移动。

2. 传动系统
   传动系统负责驱动样品转移装置的运动。它通常由电机、皮带、链条或丝杆等部件组成，能够在短时间内将吊篮从高温槽移动到低温槽或反之。传动系统的速度和精度对于温度冲击试验的效果有着重要影响，快速而准确的移动可以确保样品在最短时间内经历温度变化，减少温度过渡过程中的热量交换。

三、温度冲击机制的运作过程

（一）初始状态设定

1. 温度设定
   在试验开始前，操作人员根据试验要求在控制系统中设定高温槽和低温槽的目标温度。这些目标温度是根据试验标准、被测试材料或产品的特性来确定的。例如，对于电子元件的冷热冲击试验，高温可能设定为 125℃，低温为 - 40℃。

2. 时间设定
   除了温度设定外，还需要设定样品在高温槽和低温槽内的保持时间以及温度转换时间。保持时间决定了样品在每个温度环境下的停留时长，以充分达到热平衡或冷平衡状态。温度转换时间则限制了样品从高温到低温或从低温到高温的转移速度，一般要求尽可能短，以实现快速的温度冲击。

（二）高温阶段

1. 加热与温度稳定
   当试验开始后，高温槽的加热系统启动，根据温度传感器的反馈信号，持续加热槽内的空气或介质。加热过程中，控制系统通过调节加热功率来保持温度的稳定上升，直到达到设定的高温目标值。在这个过程中，温度传感器实时监测温度变化，并将数据反馈给控制系统，确保温度误差在允许范围内，一般可控制在 ±2℃以内。

2. 样品受热
   当高温槽温度稳定后，装有试验样品的吊篮位于高温槽内。样品在高温环境下开始受热，热量通过空气或介质的对流、传导等方式传递给样品。随着时间的推移，样品内部温度逐渐升高，直至达到与高温槽环境相近的温度，实现热平衡。这个过程所需的时间取决于样品的材质、形状、尺寸以及高温槽的加热效率和温度均匀性等因素。

（三）低温阶段

1. 制冷与温度稳定
   在高温阶段结束后，样品转移装置迅速将吊篮从高温槽转移到低温槽。与此同时，低温槽的制冷系统一直保持运行，确保槽内温度稳定在设定的低温值。与高温槽类似，低温槽的温度传感器和控制系统协同工作，精确控制制冷过程，使温度波动极小。

2. 样品受冷
   当样品进入低温槽后，开始经历冷却过程。低温槽内的低温环境使样品迅速散热，其内部温度逐渐降低。由于低温槽的制冷能力和温度均匀性，样品能够在较短时间内达到与低温槽环境相近的温度，实现冷平衡。在这个过程中，样品可能会发生物理和化学变化，如材料收缩、内部应力变化等，这些变化正是温度冲击试验所关注的内容。

（四）温度冲击循环

1. 快速转移与冲击
   在样品在低温槽内完成冷平衡后，样品转移装置再次启动，将吊篮快速送回高温槽，如此在高温槽和低温槽之间反复循环。每次转移过程都要尽可能快，以实现瞬间的温度变化，对样品形成强烈的温度冲击。这种快速的温度变化会在样品内部产生热应力，模拟了产品在实际使用过程中可能遇到的温度变化情况，如电子产品在开机和关机瞬间的温度变化。

2. 循环次数与试验结束
   根据试验要求设定温度冲击的循环次数。在完成规定的循环次数后，试验结束。整个试验过程中，控制系统会记录每个阶段的温度数据、时间数据以及可能出现的故障信息等，为后续的试验分析提供详细的数据支持。

四、影响温度冲击机制运作的因素

（一）设备性能因素

1. 加热和制冷功率
   加热和制冷功率的大小直接决定了高温槽和低温槽达到目标温度的速度。如果功率不足，升温或降温过程会变得缓慢，影响温度冲击的效率和效果。反之，过大的功率可能导致温度过冲或控制不稳定等问题。

2. 温度传感器精度
   温度传感器的精度对于温度控制至关重要。低精度的传感器可能导致温度测量误差较大，使得控制系统无法准确调节温度，从而影响样品所经历的实际温度环境，最终影响试验结果的准确性。

3. 样品转移速度
   样品转移装置的转移速度决定了温度转换的快慢。如果转移速度过慢，样品在转移过程中会有更多的时间与周围环境进行热量交换，降低了温度冲击的强度，无法真实模拟实际环境中的快速温度变化情况。

（二）试验参数因素

1. 温度设定值
   高温和低温的设定值决定了温度冲击的幅度。不同的材料和产品对温度冲击幅度有不同的承受能力，不合理的温度设定可能导致样品在试验过程中损坏或无法准确反映其在实际环境中的性能。

2. 保持时间
   样品在高温槽和低温槽内的保持时间会影响样品内部温度的均匀性和热平衡状态。如果保持时间过短，样品可能未充分达到热平衡或冷平衡，导致试验结果不准确；如果过长，则会增加试验周期，降低试验效率。

3. 循环次数
   循环次数的多少根据试验目的和样品的预期使用情况而定。过少的循环次数可能无法充分暴露样品在温度冲击下的潜在问题，而过多的循环次数可能会对样品造成过度破坏，也可能增加试验成本和时间。

五、结论