環境室內精確的溫度和濕度控制是一個復雜的問題。要了解濕度控制的細微差別,必須了解精確溫度控制的重要性以及相對濕度讀數中“相對”的含義。
在ASHRAE 1993中發現了溫度控制在相對濕度計算中的重要性的一個很好的例子:在23°C和50%RH下,在12°C露點的恒定濕度含量[真實濕度測量]下,+1°C的短期溫度波動導致相對濕度讀數在47%到53%之間波動。 即使腔室中的真實水分含量沒有改變。
這是通過測量的空氣含水量相對于任何給定溫度(稱為干球溫度)下空氣的持水能力計算相對濕度的結果。
空氣越暖和,在相同體積的空間內,它可以保持的水分就越多,因此,通常,隨著溫度的升高,需要更多的水蒸氣來提升空氣的相對濕度。當空氣冷卻時,情況恰恰相反。由于這一事實,在85°C的干球溫度下,50%的相對濕度比在10°C的干球溫度下高出50%的濕度水平呈指數級增長。
在較低溫度下,相對濕度測量讀數受到每磅空氣中只有幾粒總水分含量變化的影響,而在明顯較高的溫度下,可能需要克水分才能改變相對濕度讀數。
穩定性是濕度控制的關鍵
因此,在環境試驗設備中精確控制濕度的關鍵是穩定性。穩定后,典型的環境室控制公差為 +1°C 和 +5% 相對濕度。穩定在工業中被定義為腔室內部表面和被測單元(UUT)將溫度變化小于每小時2°C的點,并且外部或內部的負載沒有變化(即門開口或UUT產生的變化熱負荷)。
當環境測試配置文件中需要溫度和/或濕度的恒定或間歇性變化引起的不穩定時,環境室控制存在挑戰。這些通常被稱為循環曲線,它由特定序列中的“斜坡”和“浸泡”步驟的無限可變組合組成。
恒溫恒濕試驗箱斜坡步進可以在設定的時間段內以線性速率同時向上或向下改變溫度,濕度或兩者。浸泡步驟在設定的時間段內保持恒定的溫度和濕度設定值。在復雜的循環剖面中,腔室加熱、冷卻、加濕和除濕系統協同工作,基本上追逐難以捉摸的不斷變化的設定點。
正是在循環剖面過程中,由于有意引入不穩定性,保持典型的穩定性公差幾乎是不可能的。與較短時間內的廣泛變化相比,短范圍和/或時間段內的設定值變化產生的不穩定性較小,這進一步影響了腔室精確控制不斷變化的變量的能力。這通常會導致溫度和/或濕度的短期振蕩超出穩定控制容差的極限。
精確濕度控制的其他注意事項
當腔室機械系統從一種狀態更改為另一種狀態時,溫度和濕度控制可能會進一步受到干擾。例如,斜坡步驟可能需要在高溫/低濕度下運行的腔室在“x”分鐘的時間內同時更改為低溫/高濕度。
與人們的想法相反,“冷卻”和“加濕”系統最初可能不需要運行,而是腔室控制系統簡單地減少了加熱和除濕輸出,允許腔室進行受控漂移,該漂移遵循溫度和濕度的移動設定點。
然而,在該斜坡步驟中的某個時刻,減少加熱和/或除濕無法提供追逐設定值所需的響應,并且控制器通過要求小而穩定地增加冷卻和加濕輸出來為腔室冷卻和加濕系統提供能量。在這些轉換期間,溫度或濕度控制中的短期振蕩也很常見。
也可能存在周期性輪廓具有超過所用腔室容量的斜坡要求的情況,但這些要求通常與腔室容量有關,而不是與控制有關。
腔室能力取決于所需的輪廓
總之,超出正常穩定控制公差的短期振蕩很常見,并且在周期性剖面中是預期的。必須考慮周期性剖面的范圍、斜坡速率和復雜性。
除了在極少數情況下,這些短期振蕩對整個測試序列的質量或合法性沒有負面影響,前提是溫度和濕度的最終設定值條件完全實現,并且不超過所用腔室的能力。
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