冷熱沖擊試驗箱工作原理深度拆解：制冷 / 加熱系統協同機制

一、引言

冷熱沖擊試驗箱作為環境可靠性測試的核心設備，通過模擬瞬間溫度變化，加速暴露產品潛在缺陷。其性能優劣取決于制冷與加熱系統的協同效率。本文將深入剖析兩大系統的運作原理與協同機制，為理解設備工作邏輯提供技術支撐。

二、制冷系統工作原理

冷熱沖擊試驗箱制冷系統多采用二元復疊式制冷技術。該系統由高溫級與低溫級壓縮機串聯組成，高溫級壓縮機采用中溫制冷劑（如 R404A），低溫級則使用低溫制冷劑（如 R23）。工作時，高溫級壓縮機將制冷劑壓縮為高溫高壓氣體，經冷凝器散熱液化；液態制冷劑通過節流裝置降壓后進入低溫級蒸發器，吸收箱內熱量汽化，實現降溫。低溫級蒸發器產生的低溫蒸汽再回流至高溫級蒸發器，完成熱量傳遞循環。此設計可使試驗箱低溫度達 - 70℃，滿足低溫測試需求。

三、加熱系統工作原理

加熱系統以鎳鉻合金加熱絲為核心元件，通過電流熱效應實現快速升溫。智能控制系統根據預設溫度與實時溫度差值，調節加熱絲輸入功率。當箱內溫度低于設定值時，控制系統增大電流，加熱絲快速發熱；溫度接近目標值時，降低功率維持恒溫。為提升加熱均勻性，部分試驗箱采用紅外輻射加熱或熱風循環技術，確保箱內各區域溫度一致。

四、制冷與加熱系統協同機制

制冷與加熱系統并非獨立運作，而是通過智能控制系統實現協同。高精度溫度傳感器實時采集箱內溫度數據，傳輸至控制器。控制器基于 PID 算法，動態調節制冷與加熱部件工作狀態：降溫時，啟動制冷系統并關閉加熱；升溫時，反之操作。在冷熱沖擊測試中，系統需在短時間內完成高溫到低溫或低溫到高溫的切換，此時控制器優先停止當前工作的制冷或加熱模塊，待系統穩定后迅速啟動另一模塊，配合快速風道切換技術，確保溫度沖擊瞬間完成，且不產生溫度過沖或滯后現象。

五、智能控制與安全保障

現代冷熱沖擊試驗箱搭載物聯網智能控制系統，支持遠程監控與參數調節。系統內置多重安全保護機制，如超溫報警、壓縮機過載保護、漏電斷電等，確保設備在工況下安全運行。同時，數據記錄功能可實時存儲溫度曲線，為測試結果分析提供依據。