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通常,“IEC標(biāo)準(zhǔn)濕度曲線"可能指的是 IEC 60068-2-30《環(huán)境試驗(yàn) 第2-30部分:試驗(yàn) 試驗(yàn)Db:交變濕熱(12h+12h循環(huán))》 或類似的濕熱測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。其經(jīng)典曲線是24小時(shí)為一個(gè)循環(huán),包含升溫加濕、高溫高濕、降溫和低溫高濕四個(gè)階段。
下面我將從實(shí)現(xiàn)原理、操作步驟、設(shè)備要求、關(guān)鍵注意事項(xiàng)四個(gè)方面詳細(xì)說(shuō)明如何實(shí)現(xiàn)。
高低溫交變?cè)囼?yàn)箱(又稱“溫濕度試驗(yàn)箱")實(shí)現(xiàn)濕度控制的核心部件是:
加濕系統(tǒng):通常是鍋爐蒸汽加濕或電極加濕。將水加熱產(chǎn)生純凈蒸汽,然后注入試驗(yàn)箱內(nèi)的風(fēng)道中,通過(guò)高速氣流將水蒸氣均勻擴(kuò)散到工作室中,從而提高相對(duì)濕度。
除濕系統(tǒng):主要依靠制冷機(jī)組。當(dāng)需要降低濕度時(shí),箱內(nèi)的制冷蒸發(fā)器會(huì)工作,其表面溫度會(huì)遠(yuǎn)低于箱內(nèi)空氣的露點(diǎn)溫度。當(dāng)濕空氣流過(guò)冰冷的蒸發(fā)器時(shí),水分會(huì)凝結(jié)成水珠析出,并通過(guò)排水管排出箱外,從而有效降低箱內(nèi)的絕對(duì)含濕量,達(dá)到除濕的目的。
控制系統(tǒng):大腦核心。它根據(jù)您設(shè)定的溫度-濕度-時(shí)間曲線,實(shí)時(shí)采集箱內(nèi)溫濕度傳感器的數(shù)據(jù),通過(guò)復(fù)雜的PID算法,精確控制加熱器、制冷壓縮機(jī)、加濕器和電磁閥等部件的協(xié)同工作,從而讓箱內(nèi)的實(shí)際環(huán)境緊緊地“跟隨"您設(shè)定的程序曲線。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō):需要加濕就噴蒸汽,需要除濕就啟動(dòng)壓縮機(jī)制冷“結(jié)露"。
假設(shè)我們要運(yùn)行一個(gè)經(jīng)典的(12h+12h)循環(huán),其標(biāo)準(zhǔn)曲線要求如下:
階段1(升溫加濕):在3小時(shí)內(nèi),溫度從25℃升至55℃(或40℃),同時(shí)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(shí)。
階段3(降溫):在3到6小時(shí)內(nèi),溫度從55℃(或40℃)降至25℃,此期間濕度應(yīng)保持在85%RH以上(實(shí)際中通常設(shè)定為95%RH,因?yàn)榻禍貢r(shí)難控制,容易過(guò)沖)。
階段4(低溫高濕):在25℃、95%RH條件下保持12到9小時(shí)(與降溫時(shí)間對(duì)應(yīng),總周期24小時(shí))。
在試驗(yàn)箱控制器上的操作流程:
試驗(yàn)準(zhǔn)備:
確保試驗(yàn)箱儲(chǔ)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(nèi)排水口是否暢通。
參數(shù)設(shè)定:
在控制器上選擇“程式編輯"或“程序設(shè)定"模式。
新建一個(gè)程序,通常需要設(shè)置多個(gè)段(Segment) 來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)循環(huán)。以上述曲線為例,可能需要設(shè)置4個(gè)段:
段號(hào) | 目標(biāo)溫度 | 目標(biāo)濕度 | 運(yùn)行時(shí)間 | 備注 |
---|---|---|---|---|
1 | 55 ℃ | 95 %RH | 3 Hrs | 斜率控制:通常設(shè)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(guān)鍵!必須設(shè)定合適的降溫速率 |
4 | 25 ℃ | 95 %RH | 剩余時(shí)間 | 使總時(shí)間為24小時(shí) |
設(shè)置循環(huán)次數(shù):根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求(如10次、20次等)設(shè)置整個(gè)程序的循環(huán)次數(shù)。
運(yùn)行監(jiān)控:
啟動(dòng)程序,設(shè)備將自動(dòng)運(yùn)行。
密切觀察前幾個(gè)循環(huán)的實(shí)際溫濕度曲線是否緊密跟隨設(shè)定曲線。重點(diǎn)關(guān)注降溫階段(段3)的濕度控制,看是否有嚴(yán)重偏離(如濕度暴跌)。
試驗(yàn)結(jié)束:
程序自動(dòng)結(jié)束后,設(shè)備會(huì)停止并發(fā)出提示。不要立即打開(kāi)箱門,防止樣品表面產(chǎn)生凝露。通常建議待溫度恢復(fù)到室溫附近再取出樣品。
并非所有的高低溫箱都能實(shí)現(xiàn)這類交變濕熱曲線,選購(gòu)時(shí)需特別注意:
制冷能力:這是實(shí)現(xiàn)降溫階段濕度控制的關(guān)鍵。設(shè)備必須有足夠大的制冷功率,才能在高溫高濕環(huán)境下,快速將溫度降下來(lái),同時(shí)還能有效除濕以維持高濕度(防止因降溫導(dǎo)致相對(duì)濕度飆升超過(guò)100%而結(jié)露)。壓縮機(jī)功率不足是導(dǎo)致降溫段濕度失控常見(jiàn)的原因。
加濕能力:加濕器的功率要足夠大,能在要求的時(shí)間內(nèi)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(yōu)劣直接決定曲線的符合度。選擇皓天的設(shè)備通常更有保障。
水系統(tǒng):必須使用蒸餾水或去離子水,否則會(huì)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(shù)難點(diǎn)。降溫時(shí),如果制冷除濕能力太強(qiáng),絕對(duì)含濕量下降太快,會(huì)導(dǎo)致濕度遠(yuǎn)低于設(shè)定值(如掉到70-80%RH);如果制冷能力太弱,降溫太慢,又會(huì)導(dǎo)致測(cè)試時(shí)間延長(zhǎng)。解決方案是:選擇制冷能力強(qiáng)的設(shè)備,并在控制器中設(shè)置合適的降溫速率(如3℃/min),讓系統(tǒng)平穩(wěn)過(guò)渡。
冷凝水:在降溫階段,樣品表面可能會(huì)產(chǎn)生凝露,這是該試驗(yàn)的目的之一。但要確保冷凝水能順利從箱內(nèi)排出,不會(huì)滴落到不該滴的地方。
傳感器校準(zhǔn):溫濕度傳感器會(huì)隨時(shí)間漂移,必須定期進(jìn)行校準(zhǔn)(通常一年一次),否則測(cè)試結(jié)果無(wú)效。
樣品負(fù)載:樣品的總重量和發(fā)熱量會(huì)影響箱內(nèi)的溫濕度均勻性和變化速率。標(biāo)準(zhǔn)通常要求在空載條件下校驗(yàn)設(shè)備能力。如果樣品很大或會(huì)發(fā)熱,需要評(píng)估其影響。
嚴(yán)格遵守標(biāo)準(zhǔn):不同產(chǎn)品對(duì)應(yīng)的IEC標(biāo)準(zhǔn)可能對(duì)曲線有細(xì)微調(diào)整(如起始溫度、循環(huán)次數(shù)、嚴(yán)酷等級(jí)等)。在設(shè)置程序前,務(wù)必仔細(xì)閱讀您產(chǎn)品所依據(jù)的特定標(biāo)準(zhǔn)全文。
實(shí)現(xiàn)IEC標(biāo)準(zhǔn)濕度曲線是一個(gè)設(shè)備能力和工程師參數(shù)設(shè)置經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合的過(guò)程:
擁有一臺(tái)制冷和加濕能力強(qiáng)勁的合格溫濕度交變?cè)囼?yàn)箱是基礎(chǔ)。
在控制器中精確設(shè)置各階段的溫度、濕度、時(shí)間和斜率(變化速率)是核心操作。
重點(diǎn)關(guān)注并優(yōu)化降溫階段的濕度控制是成敗關(guān)鍵。
定期維護(hù)和設(shè)備校準(zhǔn)是保證測(cè)試長(zhǎng)期有效的前提。