组合式高低温交变湿热试验箱的制作方法

1.本发明属于环境试验箱技术领域，具体涉及一种高低温交变湿热试验箱的组合设计。


背景技术：

2.随着科学技术的进步，高超声速飞行器在在民用上的应用越来越广泛，大量安装于飞行器表面的设备仪器在研制设计过程中，选择与飞行器气动表面进行共形设计。在高速飞行过程中，快速流过设备外露表面的空气对设备产生气动加热现象，加热程度与周围空气状态，飞行速度等要素相关。设备外露面的加热会导致设备温度升高，引起内部电子元器件性能下降甚至失效，从而影响设备电性能，导致设备性能恶化。因而高超声速飞行器表面共形设备的热设计直接关系到设备的电性能指标，通常会根据设备热流密度的大小以及使用环境，采取强迫风冷、强迫液冷或者高效热管技术等，保证设备内部各发热元器件正常工作。
3.根据某型高超声速飞行器的功能需求，需在飞机表面安装某型设备。设备通过整流罩与飞行器表面蒙皮共形安装，在高速飞行过程中，由于飞行器表面气流的气动加热作用，设备外露面温度迅速升高，而设备位于机体内的部分，由于受到飞行器机体的保护作用，避免了气流冲刷加热，同时机体表面隔热材料有效隔绝了机体外侧的恶劣热环境，因此其热环境与机舱内保持一致。机体内、外两侧环境条件的巨大差别，需要在不同的高低温或湿热环境下，检验设备内、外两侧各种电子元器件的各项性能指标，对验证产品环境适应性的环境试验箱技术提出了新的要求，目前针对该类产品的温湿高试验方案主要分为两种：一种直接采用设备外露面的环境条件对设备进行试验验证，另一种则根据机内、外不同的环境条件，对设备外露部分与舱内部分分别进行试验验证。
4.高低温湿热试验箱是指能同时施加温度、湿度应力的试验箱，其用于检测材料在各种环境下性能设备及试验材料耐热、耐寒、耐干、耐湿性能。高低温湿热试验箱由制冷系统，加热系统，控制系统，温度系统空气循环系统，和传感器系统等组成，上述系统分属电气和机械制冷两大方面。高低温湿热试验箱控制系统是高低温试验箱的核心，它决定了试验箱的升温速率，精度等重要指标。高低温湿热试验箱的加热系统相对制冷系统而言是比较简单。它主要由大功率电阻丝组成，由于试验箱要求的升温速率较大，因此试验箱的加热系统功率都比较大。制冷系统是高低温湿热试验箱的关键部分之一，一般来说，高低温试验箱的制冷方式都是机械制冷以及辅助液氮制冷，机械制冷采用蒸汽压缩式制冷，由于试验的温度低温要达到-55℃，单级制冷难以满足满足要求，因此高低温试验箱的制冷方式一般采用复叠式制冷。高温部分和低温部分之间是用一个蒸发冷凝器联系起来，它既是高温部分的冷凝器，也是低温部分的冷凝器。传感器系统的传感器主要是温度和湿度传感器。温度传感器应用较多的是铂电组和热电偶。湿度的测量方法有两种:干湿球温度计法和固态电子式传感器直接测量法。高低温湿热试验箱的湿度系统分为加湿和除湿两个子系统。加湿方式一般采用蒸汽加湿法，这种加湿方法加湿能力，速度快，加湿控制灵敏，尤其在降温时容
易实现强制加湿。除湿方式则分为两种:机械制冷除湿和干燥除湿。机械制冷除湿原理是将空气冷却到露点温度以下，使大于饱和含湿量的水汽凝结析出，这样就降低了湿度。干燥器除湿是利用气泵将试验箱内的空气抽出，并将干燥的空气注入，同时将湿空气送入可循环利用的干燥进行干燥，干燥完后又送入试验箱内，如此反复循环进行除湿。高低温湿热试验箱空气循环系统:空气循环系统一般有离心风扇和驱动其运转的电机构成，它提供了箱内空气的循环。
5.图1所示常规传统高低温湿热试验箱，其主体分为位于右侧的控制区109和左侧的试验区110两大区域，试验区110是由试验箱箱体101及箱体大门102围成的封闭区域，控制区109包含蒸发器105，加热管106，加湿管107，循环风扇108等控制单元，试验区110是由试验箱箱体101及箱体大门102围成的封闭区域，其主要是用于放置试验品的区域，在试验区110设置测试孔104用于试验过程中对试验产品进行加电测试，设置试验过程中观察试验产品状态观察窗103。常规传统高低温湿热试验箱在同一时间只能开展一种环境条件下的试验，直接采用设备外露面的环境条件对设备进行试验验证需将设备整机完全放置于高低温湿热试验箱内，设备机体内部部分同样以设备外露面的环境条件进行考核，对设备内部的热设计提出了更苛刻的环境要求。外露面的温湿高条件，特别是极高的高温条件极易引起内部电子元器件性能下降，导致设备性能恶化，影响设备电性能，部分高温条件甚至直接超过芯片许用温度导致电子元器件失效，存在严重的过试验现象。同时，由于试验与实际使用场景存在差异，过于苛刻的温湿高条件必将导致产品设计过程的过设计，增加产品设计难度，增加产品研制成本。对设备外露部分与机舱内部分分别进行试验验证需将产品两部分进行拆分，分别放置于不同的高低温湿热试验箱内，以设备外露面的环境条件和舱内设备的环境条件分别进行考核。此种试验方案对不同部分进行拆分考核，尽量的接近产品实际使用场景，但拆分试验的同时也断绝了产品机内、外两部分之间热力学的相互作用，试验无法模拟实际使用场景中产品机内、外两部分之间冷、热两端的热量转移，造成产品机体内侧部分欠试验现象，无法有效验证设备在指定环境条件下正常工作的能力。同时，拆分后的试验过程更加复杂，人力、物力、财力成本更高。


技术实现要素：

6.本发明针对现有常规机表设备机体内、外侧部分环境条件差异大、试验考核困难的现实情况，摒弃了目前常规的温湿高试验验证方案，提出一种能够避免过试验、欠试验现象，试验模拟更真实的组合式高低温交变湿热试验箱方案。
7.本发明的上述技术目的可以通过以下技术措施来得以实现：一种组合式高低温交变湿热试验箱，包括：设置在试验箱组合式箱体中央的保温隔热板203和试验箱大门205，其特征在于：组合式高低温交变湿热试验箱由两个相互独立封闭的试验箱上下组合而成，上、下试验箱之间通过保温隔热板203隔开，形成相互独立封闭的上试验箱和下试验箱，上、下试验箱箱体共用一个设置有上观察202和下观察窗206的试验箱大门205，上试验箱的上试验区201连通上设备区211，下试验箱的下试验区208连通下设备区210，上、下试验箱分别设置有上测试孔212和下测试孔209，待试验产品301通过隔热转接过渡板207共形安装在保温隔热板203中间预留的安装接口上，形成两个独立开展高低温湿热环境试验的高低温湿热试验系统；传感器系统输入端连接显示控制面板，并连通试验箱的试验空间腔体，输出端连
接控制系统，控制系统将制冷系统、加热系统、湿度系统和空气循环系统相连于试验空间腔体组成高低温交变湿热内循环回路，构成的一套完整的组合式高低温交变湿热试验系统。
8.与常规高低温湿热试验箱相比，本发明具有以下有益效果：试验模拟更真实：组合式试验箱上、下试验箱相互独立，可同时模拟两种环境条件，待试验产品通过安装过渡板转接安装在保温隔热板上，受试产品外露部分、机体内部分分别置于两个相互独立的试验箱内，试验模拟条件更接近真实使用场景。
9.避免过试验、欠试验现象：组合式试验箱上、下试验箱相互独立，分别对受试产品外露部分、机体内部分施加不同的环境条件，避免直接施加外露部分环境条件引起的过试验现象，同时，受试产品外露部分、机体内部分无需拆分，保证了产品两部分之间的环境应力耦合，避免了设备拆分独立考核引起的欠试验现象。
10.适应性广：受试产品与安装过渡板共形设计，并通过安装过渡板转接安装在保温隔热板上，可根据实际使用场景设计不同的安装过渡板适应不同的设备安装，适应性广。
附图说明
11.图1是常规传统高低温湿热试验箱主体构造示意图；图2是图1高低温湿热试验箱制冷系统的工作原理图；图3是本发明组合式高低温交变湿热试验箱的剖视图；图中：101-试验箱箱体，102-试验箱大门，103-观察窗，104-测试孔，105-蒸发器，106-加热管，107-加湿管，108-循环风扇，109-控制区，110-试验区；201-上试验区，202-上观察窗，203-保温隔热板，204-气压平衡孔，205-组合试验箱大门，206-下观察窗，207-隔热转接过渡板，208-下试验区，209-下测试孔，210-下设备区，211-上设备区，212-上测试孔；301-待试验产品。
12.以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
具体实施方式
13.参阅图2、图3。在以下你、描述的优选实施例中，一种组合式高低温交变湿热试验箱，包括：设置在试验箱组合式箱体中央的保温隔热板203和试验箱大门205，其特征在于：组合式高低温交变湿热试验箱由两个相互独立封闭的试验箱上下组合而成，上、下试验箱之间通过保温隔热板203隔开，形成相互独立封闭的上试验箱和下试验箱，上、下试验箱箱体共用一个设置有上观察202和下观察窗206的试验箱大门205，上试验箱的上试验区201连通上设备区211，下试验箱的下试验区208连通下设备区210，上、下试验箱分别设置有上测试孔212和下测试孔209，待试验产品301通过隔热转接过渡板207共形安装在保温隔热板203中间预留的安装接口上，形成两个独立开展高低温湿热环境试验的高低温湿热试验系统；传感器系统输入端连接显示控制面板，并连通试验箱的试验空间腔体，输出端连接控制系统，控制系统将制冷系统、加热系统、湿度系统和空气循环系统相连于试验空间腔体组成高低温交变湿热内循环回路，构成的一套完整的组合式高低温交变湿热试验系统。
14.试验箱箱体是整套试验系统的骨架，其将各个功能模块集成为一体，形成一套完整的高低温湿热试验系统。制冷系统、加热系统、湿度系统是试验箱内温湿度等环境要素的调节系统，空气循环系统由风机及其驱动电机构成，是试验箱内空气流动、气压调节的机
构。控制系统是试验箱的核心，其是制冷系统、加热系统、湿度系统及空气循环系统的控制单元，它决定了试验箱的升降温速率、湿度变化率及精度等重要指标。传感器系统则是试验箱内各项指标的实时监测系统。显示板则是传感器系统采集的各项数据显示装置，为保证上、下试验箱可独立开展高低温湿热等环境试验，上、下试验箱之间设有作为隔热装置的保温隔热板203，保温隔热板203与组合式试验箱箱体之间的联接需保证联接面处的绝热密闭性，避免上、下试验箱内环境相互窜扰；为防止试验过程中上试验区201、下试验区208之间的气压不平衡，造成隔热转接过渡板207弯曲变形，保温隔热板203上设置有气压平衡孔204，气压平衡孔204内填充弹性海棉。
15.保温隔热板203中间开窗并预留安装接口，待试验产品301通过隔热转接过渡板207的转接，安装在保温隔热板203中央预留的安装面处，隔热转接过渡板207是一个安装转接过渡板。
16.待试验产品301为某典型机表安装的共形产品，其通过整流罩与隔热转接过渡板207共形安装设计，并通过隔热转接过渡板207转接安装在保温隔热板203上，待试验产品301的整流罩部分置于上试验区201内，产品主体部分置于下试验区208内，上试验区201施加机表外露产品的环境条件，下试验区209施加机舱内产品的环境条件，试验产品外露部分和机体内部分分别放置于不同的试验环境中，模拟最接近真实使用场景的环境条件。
17.隔热转接过渡板207可根据待试验产品301不同的实际外形设计及使用场景进行适应性修改设计，设计成不同的外形和结构形式，以适应不同的待试验产品301安装及更换。
18.以上所述为本发明较佳实施例，应该注意的是上述实施例对本发明进行说明，然而本发明并不局限于此，并且本领域技术人员在脱离所附权利要求的范围情况下可设计出替换实施例。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。