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通常,“IEC標準濕度曲線"可能指的是 IEC 60068-2-30《環境試驗 第2-30部分:試驗 試驗Db:交變濕熱(12h+12h循環)》 或類似的濕熱測試標準。其經典曲線是24小時為一個循環,包含升溫加濕、高溫高濕、降溫和低溫高濕四個階段。
下面我將從實現原理、操作步驟、設備要求、關鍵注意事項四個方面詳細說明如何實現。
高低溫交變試驗箱(又稱“溫濕度試驗箱")實現濕度控制的核心部件是:
加濕系統:通常是鍋爐蒸汽加濕或電極加濕。將水加熱產生純凈蒸汽,然后注入試驗箱內的風道中,通過高速氣流將水蒸氣均勻擴散到工作室中,從而提高相對濕度。
除濕系統:主要依靠制冷機組。當需要降低濕度時,箱內的制冷蒸發器會工作,其表面溫度會遠低于箱內空氣的露點溫度。當濕空氣流過冰冷的蒸發器時,水分會凝結成水珠析出,并通過排水管排出箱外,從而有效降低箱內的絕對含濕量,達到除濕的目的。
控制系統:大腦核心。它根據您設定的溫度-濕度-時間曲線,實時采集箱內溫濕度傳感器的數據,通過復雜的PID算法,精確控制加熱器、制冷壓縮機、加濕器和電磁閥等部件的協同工作,從而讓箱內的實際環境緊緊地“跟隨"您設定的程序曲線。
簡單來說:需要加濕就噴蒸汽,需要除濕就啟動壓縮機制冷“結露"。
假設我們要運行一個經典的(12h+12h)循環,其標準曲線要求如下:
階段1(升溫加濕):在3小時內,溫度從25℃升至55℃(或40℃),同時濕度升至95%RH。
階段2(高溫高濕):在55℃(或40℃)、95%RH條件下保持9小時。
階段3(降溫):在3到6小時內,溫度從55℃(或40℃)降至25℃,此期間濕度應保持在85%RH以上(實際中通常設定為95%RH,因為降溫時難控制,容易過沖)。
階段4(低溫高濕):在25℃、95%RH條件下保持12到9小時(與降溫時間對應,總周期24小時)。
在試驗箱控制器上的操作流程:
試驗準備:
確保試驗箱儲水箱使用蒸餾水或去離子水,防止水垢損壞加濕器和水路。
將樣品正確放置在樣品架上,確保氣流暢通。
檢查箱內排水口是否暢通。
參數設定:
在控制器上選擇“程式編輯"或“程序設定"模式。
新建一個程序,通常需要設置多個段(Segment) 來實現整個循環。以上述曲線為例,可能需要設置4個段:
段號 | 目標溫度 | 目標濕度 | 運行時間 | 備注 |
---|---|---|---|---|
1 | 55 ℃ | 95 %RH | 3 Hrs | 斜率控制:通常設為快,或指定升溫速率 |
2 | 55 ℃ | 95 %RH | 9 Hrs | 保溫保濕 |
3 | 25 ℃ | 95 %RH | 3-6 Hrs | 斜率控制:此為關鍵!必須設定合適的降溫速率 |
4 | 25 ℃ | 95 %RH | 剩余時間 | 使總時間為24小時 |
設置循環次數:根據標準要求(如10次、20次等)設置整個程序的循環次數。
運行監控:
啟動程序,設備將自動運行。
密切觀察前幾個循環的實際溫濕度曲線是否緊密跟隨設定曲線。重點關注降溫階段(段3)的濕度控制,看是否有嚴重偏離(如濕度暴跌)。
試驗結束:
程序自動結束后,設備會停止并發出提示。不要立即打開箱門,防止樣品表面產生凝露。通常建議待溫度恢復到室溫附近再取出樣品。
并非所有的高低溫箱都能實現這類交變濕熱曲線,選購時需特別注意:
制冷能力:這是實現降溫階段濕度控制的關鍵。設備必須有足夠大的制冷功率,才能在高溫高濕環境下,快速將溫度降下來,同時還能有效除濕以維持高濕度(防止因降溫導致相對濕度飆升超過100%而結露)。壓縮機功率不足是導致降溫段濕度失控常見的原因。
加濕能力:加濕器的功率要足夠大,能在要求的時間內將濕度提升到95%RH。
控制精度:溫濕度傳感器的精度和控制算法的優劣直接決定曲線的符合度。選擇皓天的設備通常更有保障。
水系統:必須使用蒸餾水或去離子水,否則會很快損壞加濕器和濕度傳感器。
降溫段濕度控制:這是大的技術難點。降溫時,如果制冷除濕能力太強,絕對含濕量下降太快,會導致濕度遠低于設定值(如掉到70-80%RH);如果制冷能力太弱,降溫太慢,又會導致測試時間延長。解決方案是:選擇制冷能力強的設備,并在控制器中設置合適的降溫速率(如3℃/min),讓系統平穩過渡。
冷凝水:在降溫階段,樣品表面可能會產生凝露,這是該試驗的目的之一。但要確保冷凝水能順利從箱內排出,不會滴落到不該滴的地方。
傳感器校準:溫濕度傳感器會隨時間漂移,必須定期進行校準(通常一年一次),否則測試結果無效。
樣品負載:樣品的總重量和發熱量會影響箱內的溫濕度均勻性和變化速率。標準通常要求在空載條件下校驗設備能力。如果樣品很大或會發熱,需要評估其影響。
嚴格遵守標準:不同產品對應的IEC標準可能對曲線有細微調整(如起始溫度、循環次數、嚴酷等級等)。在設置程序前,務必仔細閱讀您產品所依據的特定標準全文。
實現IEC標準濕度曲線是一個設備能力和工程師參數設置經驗相結合的過程:
擁有一臺制冷和加濕能力強勁的合格溫濕度交變試驗箱是基礎。
在控制器中精確設置各階段的溫度、濕度、時間和斜率(變化速率)是核心操作。
重點關注并優化降溫階段的濕度控制是成敗關鍵。
定期維護和設備校準是保證測試長期有效的前提。