一、快速溫度變化控制中應注意的幾個問題
快速溫度變化環境試驗設備在設計過程中應特別要解決以下幾個問題：
1．制冷系統配置。對快速溫變箱而言，升降溫速率快是它的主要技術指標，但能快速變化的設備應該也能小速率變化，這是每個使用者都希望設備具備的性能。因此，制冷系統的能量肯定需要調節。
2．線性降溫。使用者希望在自己設定的降溫時間內設備能降到設定的終溫，且降溫過程中的降溫速率是恒定不變的，即線性速率。
3．溫度到達設定值時的過沖和回升幅度應在合適的范圍；如果設定終溫為一10"(2，那么設備在降到一10"(2時應該不會過沖到一13℃度以下；同樣，升溫時設定+70℃，溫度也不能過沖到+73℃以上。過沖大，則溫度波動大，溫度回升也會大。溫度變化幅度超出控制范圍，往往會對試驗樣品造成損壞達不到希望的試驗效果。下面分別加以闡述。快速溫度變化箱的性能指標要求制冷系統的能可以靈活調節。在實際運行過程中，制冷裝置的負荷總要發生變化，即使負荷一定，制冷機產冷量受外界條件影響也會改變。冷量與負荷之間的不平衡是客觀存在的。以改變制冷劑循量與負荷相適應為目的的調節方法有許多。
在壓縮機方面，能進行能量調節，在蒸發器方面，可進行蒸發壓力和供液量調節。從制冷系統的性能方面看，調節向蒸發器的供液量，保證單位時間送入蒸發器的液量等于能夠蒸發掉的液量，是使機器正常無故障運行所必須的。若蒸發器過量供液，造成吸氣帶液，會損壞壓縮機；若供液不足，造成蒸發器缺液，又會使設備無法達到指定的工藝要求，甚至發生故障。但單有供液量調節，吸氣壓力隨流量的變化而改變負荷過低時，不僅運行經濟性差，甚至導致頻繁停車，使設備發生故障。因此，負荷變化大的設備有必要從壓縮機產冷能力入手加以調節，使既降低制冷量，又保證吸氣壓力在正常范圍。這就使得進行壓縮機能量調節很有必要了。根據蒸發器形式和設備特點不同，采用的制冷劑流量調節元件不同。常見的種類有：毛細管、各種型式的自動膨脹閥(如定壓膨脹閥、熱力膨脹閥、熱電膨脹閥、電子膨脹閥)；壓縮機能量調節通常有壓縮機啟停控制、氣缸卸載、轉速調節、熱氣旁通等方式。與制冷系統對應的是加熱器的配置。比較先進的加熱控制算法就是用P ID(比例積分微分調節)控制算法來調節加熱器的加熱輸出百分比。適當的加熱功率配置，通過PID調節加熱輸出，可以在設備降溫過程中，起到調節制冷量的作用。實踐中，我們發現，降溫過程中，在高溫段，蒸發器的換熱溫差大，降溫速度快；降至低溫段時，換熱溫差逐漸減小，降溫速度也相應減小。
因此，降溫能力溫度一時間曲線(曲線每一點的斜率為該點的最大降溫速率)示意圖應如圖(4)所示。從圖(4)中可看出，該曲線不是一條線性直線，其函數表達式為：T=f(t)，T為溫度(單位：℃)，t為時間(單位m in)，該曲線的斜率即為溫度變化的速率，由圖中可以看出，曲線的斜率值是逐漸減小的。因此，在降溫時控制器如果把設定溫度簡單地按線性變化下降，這與實際情況有出入。如圖(4)，若設定時間(t設-t 1)小于最快降溫時間(t 2一t 1)，則設定時間到，實際溫度肯定降不到設定終溫。此種情形客觀存在，且無法通過控制進行改善；如圖(5)，(6)，若設定時間(t設一常會有規定時間到了，但溫度卻未降到的現象。即降溫前期，降溫能力被抑制過大；降溫后期，即使制冷系統全功率開啟降溫，實測溫度也降不到設定終溫。因此，從控制角度來看，改變降溫過程中的設定溫度，讓它不一定都按線性來變化。這分兩種情況來判定。
1．在按線性降溫所需時間>剩余設定降溫時間時，設備應快速降溫，此時讓T設定溫度=T設定終溫；讓設備以最大的降溫速率降溫。
2．在按線性降溫所需時間<剩余設定降溫時間時，T設定溫度才是按線性變化減少的。此時開始線性變化的T設定溫度=T實測溫度，然后設定溫度按線性變化減小到與設定終溫相等。如果在開始降溫時，按線性降溫所需時間<設定降溫時間，則降溫全程設定溫度均是線性變化減小的，直到減小到與設定終溫相等。此種情形即是圖(6)所示的情形。其中，按線性降溫所需時間=(實際溫度一設定終溫)／終溫點實際速率：剩余設定降溫時間=設定總時間一實際運行時間；如果實現上述控制過程，就可以從理論上保證：在設定時間內，實際溫度一定會降到設定終溫。如圖(6)，若該設定線性速率<降溫后期末段的降溫能力速率(最大降溫速率)，則只要調節好制冷輸出量和加熱輸出量，讓實測溫度與與設定溫度相附，最終，在設定時間內，實際溫度一定會降到設定終溫。快速溫變設備在升到或降到設定終溫時，加熱量和制冷量都有一個由大逐漸減小的過程。若處理不好，勢必會因為升降溫速率大而容易造成溫度波動幅度大。因此，在實際溫度接近設定終溫時，其加熱量或制冷量一定要進行特別的控制。其實，此時溫度是一個衰減振蕩過程。總體原則是讓被調溫度偏離給定值后，經過兩、三個周期的振蕩能夠很快趨于平衡溫度值。其中，相鄰兩個波峰所經歷的時間為振蕩周期。其它諸如設備加濕、溫濕度均勻性、波動度等與一般的溫濕度設備類似，在此就不多敘述了。
二、總結
目前，已經成功研制并出廠了多臺步入式快速溫度變化試驗室，經測試檢驗結果符合各項技術指標要求，客戶反應良好，其中線性升降溫、溫濕度過沖回升等指標已達到國內先進水平。http://m.9919977.com
