高低温试验箱（温度箱）

项目介绍：

高低温试验箱的物理本质是通过可控的温度变化，在被测样品内部诱发材料级热应力：

• 热传导：箱内空气通过对流将热量传递给样品，样品表面与中心产生温差

• 热膨胀/收缩：不同材料因热膨胀系数（CTE）差异在界面处产生剪切应力

• 相变与老化：高温加速氧化、水解等化学反应；低温诱发材料脆化

• 温度循环疲劳：反复的温度交变导致材料内部产生循环热应力，加速疲劳失效

• 凝露效应：高温高湿→低温过程中样品表面产生凝露，引发电化学腐蚀和短路

仪器参数

箱子技术对比

步骤 1：测试前准备

· 检查试验箱状态：确认制冷系统、加热系统、风循环系统正常

· 清洁箱体内部，确认无杂物残留

· 样品预处理：清洁表面，标注编号，记录初始性能参数

· 根据样品尺寸和重量选择适当的样品架和摆放方式

步骤 2：参数设置

· 根据测试标准设定温度范围（高温/低温值）

· 设定升降温速率（如 1.5℃/min）

· 设定各温度点的保持时间（根据样品热容确定）

· 设定循环次数或总试验时间

· 设定超温保护阈值（通常设定值+5℃）

步骤 3：试验执行

· 将样品放入试验箱，连接测试线缆（如需带电测试）

· 启动试验程序，监控温度曲线是否按设定运行

· 定期检查样品状态（如每10个循环）

· 记录异常情况（如温度超差、设备报警、样品失效）

步骤 4：试验结束

· 试验结束后将箱内温度恢复至室温（自然冷却或程序降温）

· 取出样品，在标准环境（23℃/50%RH）中调节 1~2h

· 进行终检：功能测试、外观检查、性能参数测量

· 出具测试报告，包含温度曲线、样品状态记录和最终判定

Q1：高低温试验箱的温度均匀度为什么重要？

A1：温度均匀度直接影响测试结果的可靠性和重复性。如果箱内不同位置的温度差异大，放在不同位置的样品会经历不同的热应力，导致测试结果不可比。国标要求均匀度 ≤2.0℃，高精度应用需 ≤1.0℃。均匀度受风道设计、样品摆放、负载分布等因素影响。

Q2：单级压缩机和复叠式压缩机有什么区别？

A2：单级压缩机使用一种制冷剂（如R404A），最低可达 -40℃左右，结构简单、成本低。复叠式压缩机使用两级压缩（高温级R404A+低温级R23），最低可达 -80~-90℃，适合深冷测试。选择依据：如果测试温度不低于 -40℃，单级即可；如需 -55℃以下，必须使用复叠式。

Q3：升降温速率空载和带负载有什么区别？

A3：空载速率是箱内无样品时的升降温速度，带负载速率是放入样品后的实际速度。样品的热容越大，实际速率越慢。厂商通常标称空载速率，实际测试中带负载速率可能只有空载的 50%~70%。选型时应关注带规定负载的实测速率。

Q4：高低温试验箱需要定期校准吗？校准哪些项目？

A4：需要。建议每 12 个月校准一次，校准项目包括：温度偏差、温度均匀度、温度波动度、升降温速率。校准依据 JJF 1101-2019《环境试验设备温度、湿度参数校准规范》，通常采用 9 点布点法。校准应由 CNAS/CMA 认可实验室执行。

Q5：试验过程中样品表面产生凝露怎么办？

A5：凝露是由于降温过程中箱内湿度达到露点温度所致。解决方法：1）降低降温速率，使温度变化慢于露点变化；2）在降温前先进行除湿；3）使用氮气置换箱内空气（干燥气体）；4）对样品进行预热处理。如果测试标准允许凝露，则无需处理。

Q6：高低温试验箱对电源和环境有什么要求？

A6：电源要求：小型箱 AC 220V/50Hz，中大型箱 AC 380V/50Hz（三相五线制）。环境要求：温度 5~35℃，相对湿度 ≤85%RH，通风良好，无腐蚀性气体。设备四周留有不少于 50cm 散热空间。大功率设备需配备专用供电线路和空气开关。

Q7：如何延长高低温试验箱的使用寿命？

A7：1）定期清洁冷凝器散热片（每月一次）；2）定期检查密封条是否老化；3）长期不使用时每周通电运行 1~2h；4）每年更换或补充制冷剂（如需）；5）定期校准温度传感器；6）避免频繁开关机和极端温度冲击；7）使用去离子水（如有加湿功能）。

Q8：高低温试验箱可以做温度冲击测试吗？

A8：普通高低温试验箱可以做温度交变测试（在箱内缓慢升降温），但不能做严格意义上的温度冲击测试（样品在高温箱和低温箱之间快速转移）。温度冲击需要专用的两箱式或三箱式温度冲击试验箱，转换时间 <15s。如果测试标准要求快速温变（如 15℃/min），可以选择快速温变试验箱。

案例 1：车规级ECU温度循环测试

【背景】某汽车电子供应商需要验证其发动机控制单元（ECU）在极端温度环境下的可靠性，要求满足 AEC-Q100 Grade 1 标准。

【测试条件】

· 标准：AEC-Q100 Grade 1 / IEC 60068-2-14

· 温度范围：-40℃↔+125℃

· 温变速率：≥5℃/min

· 保持时间：15min（温度稳定后）

· 循环次数：1000次

· 测试状态：带电运行

【分析结果】

· 1000次循环后，所有样品功能正常

· 输出信号精度变化 < 2%（要求 ≤5%）

· 无焊点开裂、无元件脱落

【结论】该ECU产品满足 AEC-Q100 Grade 1 温度循环可靠性要求，可用于发动机舱环境。

案例 2：锂电池高低温充放电测试

【背景】某电池厂商需要评估其18650锂电池在高温和低温环境下的充放电性能。

【测试条件】

· 标准：GB/T 36972-2018 / UL 1642

· 高温测试：+60℃充电/放电，1C倍率

· 低温测试：-20℃放电，0.5C倍率

· 循环次数：500次（室温）+ 各10次（高低温）

【分析结果】

· 高温（60℃）放电容量保持率：95%（要求 ≥90%）

· 低温（-20℃）放电容量保持率：72%（要求 ≥60%）

· 500次循环后容量保持率：88%（要求 ≥80%）

· 无鼓包、无泄漏、无异常温升

【结论】该18650电池满足高低温充放电性能要求，低温性能良好，适合在寒冷地区使用。