一文了解高低温环境试验箱国内外研究进展

高低温环境试验箱可检测产品在温度反复情况下性能是否会发生改变或加速老化。通过高低温环境试验箱的高低温试验更有助于形成完善的产品，能够提前预知问题并解决，减少产品流向用户后出现问题的几率，以保证产品的可靠性和安全性。在电子通信、材料测试、机械制造、轨道交通、航空航天等领域，高低温环境试验箱被广泛应用。

1839年英国人R Mallet将金属试样放置于户外进行环境暴露试验，是有文献记载以来最早的环境试验。第二次世界大战后，各国进行统计发现环境因素是致使武器装备发生故障或损毁的重要原因，其中主要原因是温湿度环境变化对材料产生不利影响所致。自此各国开始将目光投向环境试验装备，并相继设立相关的研究计划。

在上世纪60年代，各国逐步形成了自然环境和实验室环境的试验综合应用。在80年代后，己渐渐形成环境工程的概念。经过发展发达国家建立并健全了相应的环境试验标准和相关规范。

之后环境设备经过不断地发展，在环境试验设备行业己经发展出许多大规模的公司，如美国的通用设备公司、热测公司、环测公司和QualMark公司；德国的伟思公司、富琪公司；法国的克莱梅公司；英国的Cape En-gineering公司；意大利的ACS公司；日本的爱斯派克公司等。

自上世纪80年代末以来，Hobbs G K、Gusciora R H和Silverman M等可靠性领域的权威学者一致认为：以往通过利用自然环境来完成设计的相关环境试验来得到改进依据的方式存在试验周期长和代价高等不足，建议以人为方式搭建能够实现加强相应环境因素影响的装备来完成加速试验的技术方法。以Kearney M、Marshall J和Newman B等学者为代表将这类加强环境因素的试验技术统称为可靠性强化试验（Reliability Enhancement Testing，RET）技术。在技术发展的同时，需要相应的设备作为支撑，对可靠性试验设备来说，其强化试验技术对设备的要求是：在具有宽温度变化范围的前提下具备快的温变率同时拥有湿度应力加载能力％。可靠性强化试验技术的发展理论依据逐步完善，推动着其原有设备的不断升级改造。以美国的QualMark公司、环测公司，以及意大利的ACS公司等为例，他们以强化试验技术对设备的要求为核心，不断地开发出新型环境试验设备，新试验设备具有温度变化范围宽、箱内温度均匀和升降温速度快等优点，同时具有操作灵活，控制精确以及制冷系统工作效率高等特点，紧随时代的发展。在工业化基础浓厚的条件下，产品外观精美，功能完善，他们几乎垄断了世界高端环境试验设备的市场。

随着我国各行业对于改善生产工艺、提高产品质量的要求越来越高，高低温环境试验箱、恒温恒湿试验箱、冷热冲击试验箱的市场需求越来越大。

我国试验设备行业是在建国之后才逐渐发展起来的，建国初期，由于当时物质比较匮乏，国内对于高低温环境试验箱、恒温恒湿试验箱、冷热冲击试验箱的需求也不大，因此当时试验设备行业发展非常地缓慢。直到改革开放后，我国环试行业才得到快速发展，通过引进国外先进技术进行消化吸收，我国试验箱的产品种类不断丰富，技术也向精细化方向发展，在各个领域得到了广的应用。

从目前来看，我国可以说是世界试验箱生产大国，拥有世界上试验箱制造企业数量最多的企业集群。伴随着国内高、精、尖装备制造业的不断发展，我国将成为世界最大的试验箱市场。国内学者近些年对高低温环境试验箱的研究也从未停止。

2009年，合肥工业大学陈修兵以模拟高原环境的HLT/V220型高低温低气压试验箱为研究对象，运用热力学的理论对试验箱的制冷系统、制冷的热力性能及特点和制冷系统运行的关键问题进行了理论分析并设计组建了试验箱性能测试平台，对该试验箱进行了实验研究。

2009年，上海交通大学薄祥余对环境试验箱制冷系统设计及其控制方法进行了研究。

2011年，北京交通大学李娟设计一个高低温环境试验箱监控系统能够实现实时的对温箱的温度、运行状况、功能状态等进行监控。

2011年，南京航空航天大学王强对某型号航空环境用试验箱的保温结构对箱内温度影响进行了研究。

2012年，太原理工李艳红设计了一个以SAM7X256_128为主芯片植入Linux操作系统的高低温环境试验箱温度控制系统。

2013年，工业和信息化部电子第五研宄所，申中鸿、杨林等提出利用双闭环控制原理对高低温环境试验箱的温度与湿度进行控制，保证试验箱内的温度与湿度可以快速的达到设定值，并具有良好的精度。

2015年，苏州科技学院的李成浩、孙志高等选择R404A、R23作为复叠式制冷系统的高、低温级循环制冷剂，构建了冲击试验箱的低温箱制冷系统，并对其性能研究。

2015年，上海交通大学李冬冬依据航天环境试验要求，按照相关航天试验设计准则进行理论计算、数值模拟及相应实验分析。完成高低温试验系统的温度场及流场等的关键问题研究。

2015年，北京航空航天大学邓丁齐、高飞等和中国人民解放军63853部队张继华联合设计分布式测控系统，提出了智能PID测控方案，使高低温模拟系统能够根据控制目标值选择最优PID参数值，达到良好的控制效果。

2016年，北京邮电大学程秀峰以某型号非标准高低温环境试验箱为研究对象，对试验箱的温度控制技术进行研究。

2017年，上海交通大学徐君对高低温综合测试间进行了在不同控制过程中的稳态及动态特征分析，完成了高低温综合测试间的控制系统自动化设计。

2018年，陕西省电子信息产品监督检察院刘西强、合肥工业大学刘锟龙和西安三智科技有限公司赵向辉联合采用WIFI无线通讯监控技术和基于C++软件自主开发的应用软件，实现了对某军工单位研发实验室不同种类高低温环境试验箱的集中监控。

2019年，中北大学钱海东针对模拟电子器件所需的特殊测试条件，实现了相关的高低温环境试验箱的设计与研究。

2020年，青岛科技大学机电工程学院郭鹏等设计了与普通压力试验机适配的高低温环境试验箱，该试验箱包括制热系统、制冷系统、控制系统和测试系统等部分,可提供-40~200℃的稳定温度环境。

2021年，上海交通大学制冷与低温工程研究所周默、胡斌、王如竹和恭勤环境科技有限公司周贤根据高低温环境实验箱的不同制冷需求，设计了具有双运行模式的复叠制冷系统，达到了节能减排的目的。

近年来，国内外学者对环境试验设备的研究从未停止，针对各种应用情形的环境试验设备层出不穷，功能和性能不断地完善。高低温环境试验箱在环境试验设备中也占有一席之地，其发展也得到了极大地促进。

参考文献：[1]刘强. 高低温环境试验箱设计及性能优化分析[D].安徽理工大学.