簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，快溫變?cè)囼?yàn)箱實(shí)現(xiàn)溫度快速轉(zhuǎn)換的核心在于 “大功率加熱、大功率制冷、強(qiáng)力的空氣循環(huán)系統(tǒng)" 這三者的高效協(xié)同和精確控制。
下面我們?cè)敿?xì)分解其實(shí)現(xiàn)原理和關(guān)鍵技術(shù)：
可以把試驗(yàn)箱內(nèi)的溫度變化看作一個(gè)能量交換的過(guò)程：
升溫：向測(cè)試區(qū)內(nèi)快速注入大量熱能。
降溫：從測(cè)試區(qū)內(nèi)快速抽出大量熱能。
快溫變?cè)囼?yàn)箱就是通過(guò)強(qiáng)大的系統(tǒng)，極大地加速了這個(gè)能量交換的過(guò)程。
技術(shù)：通常采用鎧裝鎳鉻合金電加熱器（電阻絲加熱）。它們安裝在空氣循環(huán)通道中。
特點(diǎn)：功率密度高，能夠迅速將流經(jīng)的空氣加熱。為了實(shí)現(xiàn)快速升溫，加熱器的功率通常設(shè)計(jì)得非常大，遠(yuǎn)大于普通恒溫箱。
這是實(shí)現(xiàn)快速降溫最關(guān)鍵、技術(shù)含量最高的部分。主要有兩種方式：
液氮輔助制冷 (LN2)
原理：直接將超低溫（-196°C）的液氮通過(guò)噴嘴噴入循環(huán)風(fēng)道中，與箱內(nèi)空氣瞬間混合，從而急速吸收熱量，實(shí)現(xiàn)最快速度的降溫。
優(yōu)點(diǎn)：降溫速度極快（最高可達(dá)50°C/min甚至更高），結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單。
缺點(diǎn)：運(yùn)行成本高，需要持續(xù)供應(yīng)液氮。
機(jī)械壓縮制冷 + 特殊設(shè)計(jì)
大功率壓縮機(jī)：采用高性能的渦旋式或活塞式壓縮機(jī)。
環(huán)保高效制冷劑：如R404a, R507, R23等。
節(jié)能設(shè)計(jì)：在降溫過(guò)程中，加熱器是不工作的。但在升溫過(guò)程中，壓縮機(jī)可能仍在為低溫端制冷。先進(jìn)的系統(tǒng)會(huì)采用熱量平衡技術(shù)，將壓縮機(jī)產(chǎn)生的熱量回收并用于給試驗(yàn)箱加熱，從而大幅降低總功耗。
原理：采用復(fù)疊式制冷系統(tǒng)。通常由兩級(jí)獨(dú)立的制冷循環(huán)組成：高溫級(jí)循環(huán)和低溫級(jí)循環(huán)。它們通過(guò)一個(gè)“冷凝蒸發(fā)器"耦合在一起，共同工作以達(dá)到很低的溫度（如-70°C）并提供巨大的制冷量。
關(guān)鍵部件：
優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)行成本較低，適用于長(zhǎng)期、高頻率的測(cè)試。
缺點(diǎn)：制造復(fù)雜，初始投資成本高，降溫極限和速度通常低于液氮系統(tǒng)。
目前主流的*端快溫變箱通常采用“機(jī)械制冷為主，液氮制冷為輔助"的混合模式，以兼顧效率和成本。
原理：熱量需要介質(zhì)來(lái)傳遞。試驗(yàn)箱內(nèi)采用大功率、長(zhǎng)軸離心風(fēng)機(jī)，產(chǎn)生*高的風(fēng)速（通常通過(guò)風(fēng)道設(shè)計(jì)，風(fēng)速可達(dá)1.7~2.5 m/s）。
作用：
高效傳熱：高速氣流能迅速吹過(guò)加熱器或蒸發(fā)器，帶走或送入冷/熱量。
均勻溫度場(chǎng)：強(qiáng)制對(duì)流能保證箱內(nèi)各個(gè)角落溫度均勻，避免出現(xiàn)死角，確保被測(cè)產(chǎn)品受熱/冷一致。
快速響應(yīng)：氣流速度越快，溫度變化的響應(yīng)就越快。
原理：這是整個(gè)設(shè)備的“大腦"。采用PID（比例-積分-微分）控制算法，甚至更先進(jìn)的模糊自適應(yīng)算法。
作用：
精確控制：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)箱內(nèi)溫度，并動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)加熱器的輸出功率、制冷劑的流量（電子膨脹閥開(kāi)度）、風(fēng)門(mén)的開(kāi)關(guān)等，以實(shí)現(xiàn)既快速又平穩(wěn)的溫度變化，防止過(guò)沖（Overshoot）或下沖（Undershoot）。
協(xié)調(diào)運(yùn)作：精密地協(xié)調(diào)加熱、制冷、循環(huán)三大系統(tǒng)的工作。例如，在降溫過(guò)程結(jié)束時(shí)，需要提前減小制冷功率，并可能微啟加熱來(lái)“剎車"，以精確達(dá)到目標(biāo)溫度。
