?

一、氣候環(huán)境艙定義

氣候環(huán)境艙是一種基于多學(xué)科技術(shù)融合（涵蓋熱力學(xué)、流體力學(xué)、自動控制、材料科學(xué)等），在密閉且具備高強度、高密封性的專用空間內(nèi)，通過模塊化子系統(tǒng)（制冷、加熱、加濕、光照、氣壓調(diào)節(jié)等）的協(xié)同工作，精準復(fù)現(xiàn)自然環(huán)境中溫度、濕度、光照、氣壓、降水（雨 / 雪 / 霧）、氣流（風(fēng)）及腐蝕性介質(zhì)（鹽霧 / 酸性氣體）等單一或復(fù)合氣候條件的專業(yè)測試設(shè)備。其核心本質(zhì)是構(gòu)建 “可控、可重復(fù)、可量化” 的實驗室級氣候環(huán)境，打破自然環(huán)境不可控、測試周期長、數(shù)據(jù)離散性大的局限，為產(chǎn)品全生命周期（研發(fā)設(shè)計、樣品驗證、批量質(zhì)檢、合規(guī)認證）提供標(biāo)準化的環(huán)境應(yīng)力測試條件，以評估產(chǎn)品在不同氣候場景下的性能穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)耐久性、功能可靠性及安全合規(guī)性。

從技術(shù)特征來看，氣候環(huán)境艙具備三大核心屬性：一是多參數(shù)協(xié)同可控性，可同時對兩種及以上氣候參數(shù)（如溫度 + 濕度 + 光照）進行精準調(diào)節(jié)，且參數(shù)間聯(lián)動響應(yīng)速度≤100ms，避免單一參數(shù)控制導(dǎo)致的測試場景與真實環(huán)境脫節(jié)；二是寬范圍參數(shù)覆蓋性，溫度可從 - 196℃（深冷，適配航空航天特種測試）延伸至 500℃（高溫，適配材料耐燒蝕測試），濕度覆蓋 5% RH（低濕，適配高原干燥環(huán)境模擬）至 98% RH（高濕，適配熱帶雨林模擬），氣壓可從 26kPa（10000 米海拔，適配高空模擬）調(diào)節(jié)至常壓，滿足從常規(guī)到極端氣候的全場景測試需求；三是高精度與高穩(wěn)定性，關(guān)鍵參數(shù)控制精度可達溫度 ±0.5℃、濕度 ±2% RH、光照 ±5%、氣壓 ±0.1kPa，且在長時間測試（如 1000 小時老化測試）中參數(shù)波動幅度≤設(shè)定值的 2%，確保測試數(shù)據(jù)的準確性與可重復(fù)性。

二、模擬氣候環(huán)境類型及核心參數(shù)

氣候環(huán)境艙的核心功能是復(fù)現(xiàn)各類氣候條件，不同氣候類型的參數(shù)設(shè)定均圍繞 “還原真實環(huán)境特性、滿足測試標(biāo)準要求” 展開，具體可分為四大類，各類型參數(shù)與測試目的高度匹配：

（一）基礎(chǔ)氣候模擬：覆蓋通用環(huán)境測試需求

基礎(chǔ)氣候模擬以溫度、濕度、光照為核心參數(shù)，是最廣泛應(yīng)用的測試場景，參數(shù)設(shè)定需兼顧精度與通用性，適配電子、醫(yī)藥、材料等多行業(yè)的常規(guī)測試需求。

溫度模擬：常規(guī)參數(shù)范圍為 - 70℃~150℃，通過雙級壓縮機制冷與電阻加熱實現(xiàn)；針對特種測試場景（如航空航天深冷測試、材料高溫耐燒蝕測試），可擴展至 - 196℃（液氮直冷輔助）~500℃（紅外加熱板加熱）。溫度控制精度需滿足：常規(guī)場景 ±0.5℃，精密場景（如醫(yī)藥疫苗儲存驗證）±0.1℃；溫度均勻性≤2℃（艙內(nèi)任意兩點溫差），避免因局部溫度差異導(dǎo)致測試結(jié)果偏差。

濕度模擬：常規(guī)控制范圍為 5% RH~98% RH，通過超聲波霧化（高精度加濕）與制冷 / 吸附除濕（低濕控制）協(xié)同實現(xiàn)；高精度場景（如精密電子、醫(yī)藥）濕度波動控制≤±2% RH，低濕場景（如高原干燥模擬）可穩(wěn)定維持 5% RH~10% RH。濕度控制的核心是避免 “結(jié)露” 問題，需通過溫度與濕度的聯(lián)動調(diào)節(jié)，確保艙內(nèi)空氣溫度始終高于露點溫度 1℃以上。

光照與輻射模擬：光照強度范圍為 0~1200W/m2，光譜覆蓋紫外線（UVA 320-400nm、UVB 280-320nm）、可見光（400-760nm）及紅外波段（760-2500nm），光源類型根據(jù)測試需求選擇：全光譜模擬采用氙燈（與自然光相似度≥90%），特定波段模擬采用 LED 陣列（波長精度 ±5nm），光照強度控制精度≤±5%。

（二）復(fù)雜自然氣候模擬：還原戶外實際使用場景

復(fù)雜自然氣候模擬聚焦雨、雪、霧、風(fēng)等自然現(xiàn)象，參數(shù)設(shè)定需貼合真實環(huán)境中的氣候強度與物理特性，適配戶外設(shè)備、汽車、建筑等行業(yè)的場景化測試需求。

降雨模擬：降雨量調(diào)節(jié)范圍為 0.5mm/h（細雨，對應(yīng)氣象學(xué) “小雨” 標(biāo)準）~200mm/h（特大暴雨，對應(yīng) “百年一遇” 暴雨強度），雨滴粒徑通過噴嘴孔徑控制（0.5mm~5mm），可配合 0~15m/s 的風(fēng)速模擬 “風(fēng)雨交加” 場景（風(fēng)速均勻性≤20%）。降雨系統(tǒng)需具備 “防堵塞” 設(shè)計，噴嘴采用不銹鋼材質(zhì)且內(nèi)置濾網(wǎng)（孔徑 0.2mm），避免雜質(zhì)堵塞導(dǎo)致降雨量不均。

降雪與覆冰模擬：降雪量設(shè)定為 5mm/h~10mm/h（雪粒直徑 0.5mm~2mm），積雪厚度通過測試時間控制（0~50cm），雪粒密度需維持在 0.1~0.3g/cm3（模擬自然松散積雪）；覆冰模擬需在 - 10℃~0℃環(huán)境下，通過過冷水霧化（水滴直徑 50~500μm）生成 0.1mm~10mm 的冰層，冰層均勻性≤1mm（艙內(nèi)樣品各部位冰層厚度差異）。降雪與覆冰系統(tǒng)需與溫度控制系統(tǒng)聯(lián)動，避免雪粒融化或冰層脫落。

霧與風(fēng)場模擬：霧模擬的能見度范圍為 10 米（濃霧，對應(yīng)氣象學(xué) “強濃霧” 標(biāo)準）~5000 米（輕霧），通過 5~50μm 的微細水霧實現(xiàn)（水霧粒徑越小，霧濃度越高），需配合 1~3m/s 的微風(fēng)確保霧場均勻分布；風(fēng)場模擬的風(fēng)速范圍為 0~15m/s（對應(yīng) 0~7 級風(fēng)），風(fēng)場均勻性≤20%，可通過風(fēng)道整流器（蜂窩狀結(jié)構(gòu)）梳理氣流，避免局部風(fēng)速異常。

（三）極端環(huán)境模擬：滿足特種行業(yè)嚴苛測試需求

極端環(huán)境模擬針對低氣壓（高原 / 高空）、腐蝕性環(huán)境等非常規(guī)場景，參數(shù)設(shè)定突破常規(guī)氣候范圍，適配航空航天、海洋工程、化工等行業(yè)的特種測試需求。

低氣壓與高原環(huán)境模擬：氣壓調(diào)節(jié)范圍為 26kPa（對應(yīng) 10000 米海拔，高空環(huán)境）~101kPa（常壓），降壓速率 0.1~10kPa/min 可調(diào)，控制精度 ±0.1kPa；可配合氧濃度調(diào)節(jié)（5%~21%），模擬高原低氧環(huán)境（氧濃度控制精度 ±0.5%）。低氣壓艙需具備 “低泄漏” 性能，泄漏率≤1kPa/h，避免氣壓因泄漏而波動。

腐蝕性環(huán)境模擬：鹽霧測試采用 5% NaCl 溶液（pH 值 6.5~7.2），沉降量 1~3ml/80cm2?h（控制精度 ±0.5ml/80cm2?h），可模擬海洋高鹽環(huán)境；酸性氣體模擬可控制 SO?、H?S 等氣體濃度（≤40ppm），配合 40℃~60℃、80% RH~90% RH 的溫濕度條件，模擬工業(yè)酸性大氣環(huán)境。腐蝕性環(huán)境艙需具備 “防腐蝕” 設(shè)計，內(nèi)膽采用鈦合金或 PP 材質(zhì)，避免艙體被腐蝕介質(zhì)損壞。

（四）復(fù)合環(huán)境模擬：應(yīng)對多因素疊加的實際工況

復(fù)合環(huán)境模擬是將兩種及以上氣候參數(shù)協(xié)同控制，模擬真實場景中的多因素疊加效應(yīng)，參數(shù)設(shè)定需考慮各因素間的耦合關(guān)系，適配新能源、汽車、戶外產(chǎn)品等行業(yè)的復(fù)雜測試需求。

溫濕度 + 光照復(fù)合：典型參數(shù)組合如 “50℃高溫 + 90% RH 高濕 + 800W/m2 光照”（熱帶氣候模擬）、“40℃+85% RH+600W/m2 光照”（亞熱帶氣候模擬），各參數(shù)需同步控制，光照產(chǎn)生的熱量需通過溫度系統(tǒng)實時補償，避免艙內(nèi)溫度異常升高。典型測試目的包括：光伏組件在熱帶氣候下的 2000 小時老化測試（評估東南亞地區(qū)使用可靠性）、戶外家具在亞熱帶氣候下的防霉測試（防止木材霉變）、太陽能路燈在 45℃+80% RH+700W/m2 光照下的續(xù)航測試（驗證戶外工作能力）。

溫變 + 氣壓復(fù)合：典型參數(shù)組合如 “-40℃→常溫→85℃快速溫變（15℃/min）+50kPa 低氣壓”（高空溫變模擬）、“-30℃→25℃→55℃溫循（5℃/min）+101kPa 常壓”（跨季節(jié)溫變模擬），溫變速率需穩(wěn)定，氣壓調(diào)節(jié)需與溫變同步，避免溫度驟變導(dǎo)致艙內(nèi)氣壓波動。典型測試目的包括：飛行器零部件在高空溫變下的結(jié)構(gòu)強度測試（防止溫度應(yīng)力導(dǎo)致?lián)p壞）、新能源電池在跨季節(jié)溫變下的循環(huán)壽命測試（評估南北地區(qū)使用適應(yīng)性）、電子設(shè)備在快速溫變 + 低氣壓下的可靠性測試（模擬航空運輸環(huán)境）。

三、氣候環(huán)境艙核心實現(xiàn)技術(shù)（詳細拆解）

氣候環(huán)境艙的精準模擬能力依賴于六大核心技術(shù)系統(tǒng)的深度協(xié)同，各系統(tǒng)針對不同氣候參數(shù)的控制需求，采用專業(yè)化技術(shù)方案，確保參數(shù)精度、穩(wěn)定性與場景適配性，具體技術(shù)拆解如下：

（一）溫濕度控制技術(shù)：基礎(chǔ)參數(shù)精準調(diào)節(jié)的核心

溫濕度控制技術(shù)是氣候環(huán)境艙的 “基石”，需同時實現(xiàn)溫度的寬范圍調(diào)節(jié)、快速響應(yīng)與濕度的穩(wěn)定控制，解決 “溫度與濕度耦合干擾”“局部參數(shù)不均” 等技術(shù)難點。

溫度控制技術(shù)：分為制冷、加熱與氣流循環(huán)三大模塊，各模塊協(xié)同實現(xiàn)溫度的精準調(diào)節(jié)與均勻分布。制冷技術(shù)：根據(jù)溫度范圍采用差異化方案。常規(guī)制冷（-70℃~ 常溫）采用 “雙級壓縮機制冷系統(tǒng)”，由兩臺全封閉壓縮機串聯(lián)組成 —— 第一級壓縮機將制冷劑（R404A/R508B 環(huán)保型）從低壓蒸發(fā)壓力（-40℃對應(yīng)壓力）壓縮至中壓（0℃對應(yīng)壓力），第二級壓縮機再將中壓壓縮至高壓（100℃對應(yīng)壓力），高壓制冷劑經(jīng)冷凝器冷凝成液態(tài)后，通過膨脹閥節(jié)流降壓，進入翅片式蒸發(fā)器與艙內(nèi)空氣換熱，實現(xiàn)降溫；該系統(tǒng)制冷速率可達 2℃/min，溫度波動控制在 ±0.5℃，適配電子、醫(yī)藥等常規(guī)低溫測試。極寒制冷（-70℃~-196℃）采用 “雙級壓縮 + 液氮直冷復(fù)合系統(tǒng)”，在雙級制冷基礎(chǔ)上，通過電磁閥精確控制液氮（沸點 - 196℃）的噴射量（0~50L/h），液氮直接注入艙內(nèi)換熱器與空氣換熱，降溫速率提升至 10℃/min，且溫度均勻性≤1℃；為避免液氮過量導(dǎo)致樣品脆裂，系統(tǒng)需配備溫度反饋調(diào)節(jié)（當(dāng)艙內(nèi)溫度接近設(shè)定值時，自動降低液氮噴射量），適配航空航天、特種材料等極寒測試。加熱技術(shù)：分為常規(guī)加熱與快速溫變加熱。常規(guī)加熱采用 “不銹鋼加熱管 / 陶瓷加熱片”，加熱管內(nèi)置在艙壁或風(fēng)道內(nèi)（功率 500W~10kW 可調(diào)），通過 PLC 控制加熱功率實現(xiàn)溫度升高，加熱精度 ±0.3℃，適合恒溫或慢速率溫變測試（如醫(yī)藥疫苗儲存的 2℃~8℃控制）；加熱管表面采用鈍化處理，防止高溫氧化，延長使用壽命。快速溫變加熱（10~20℃/min）采用 “紅外加熱板 + 高速風(fēng)道系統(tǒng)”，紅外加熱板（波長 2~10μm）通過輻射直接加熱空氣（無需加熱艙壁，減少熱滯后），配合離心風(fēng)機（風(fēng)速 2m/s）形成高速氣流循環(huán)，使艙內(nèi)空氣快速升溫；紅外加熱板功率密度可達 500W/m2，且采用分區(qū)控制（如艙內(nèi)頂部、中部、底部各設(shè)一組），確保溫度均勻性≤2℃，適配新能源電池、汽車零部件等快速溫變測試。氣流循環(huán)技術(shù)：采用 “上出風(fēng)、下回風(fēng)” 的對稱式風(fēng)道結(jié)構(gòu)，艙內(nèi)設(shè)置多組導(dǎo)流板（角度可調(diào)節(jié)），引導(dǎo)氣流覆蓋無死角。風(fēng)機選用低噪聲離心風(fēng)機（噪聲≤65dB），風(fēng)速 0.5~2m/s 可調(diào)，通過 CFD（計算流體力學(xué)）仿真優(yōu)化風(fēng)道截面尺寸與導(dǎo)流板角度，確保艙內(nèi)任意兩點溫度差≤2℃（精密級設(shè)備≤1℃）；為避免氣流直接沖擊樣品導(dǎo)致局部溫度偏差，出風(fēng)口設(shè)置蜂窩狀氣流均布器，使氣流速度均勻性提升至 ±10%，適配對溫度均勻性要求高的測試（如電子元器件批量測試）。

濕度控制技術(shù)：通過加濕與除濕模塊的聯(lián)動，解決 “低濕難以穩(wěn)定”“高濕易結(jié)露” 等問題，實現(xiàn)濕度的精準控制。加濕技術(shù)：根據(jù)精度需求選擇方案。高精度加濕（±2% RH）采用 “超聲波霧化器”，將去離子水（電阻率≥10MΩ?cm）通過高頻振動（1.7MHz）霧化成 5~10μm 的微細水霧，水霧經(jīng)氣流帶入艙內(nèi)；霧化器配備水位自動控制（低水位報警 + 自動補水），避免干燒，且霧化量 0.1~1kg/h 可調(diào)，適配精密電子、醫(yī)藥等場景（如芯片濕熱老化測試）。大流量加濕（≥1kg/h）采用 “蒸汽加濕系統(tǒng)”，通過電加熱管（功率 2~5kW）將去離子水煮沸產(chǎn)生純蒸汽（濕度 100% RH），蒸汽經(jīng)防燙導(dǎo)管注入艙內(nèi)；系統(tǒng)配備蒸汽干燥器，去除蒸汽中的冷凝水，避免水滴直接滴落樣品，適配需要 90% RH 以上高濕的場景（如熱帶雨林環(huán)境模擬）。除濕技術(shù)：分為常規(guī)除濕與低濕除濕。常規(guī)除濕（50% RH 以上）采用 “制冷除濕法”，讓艙內(nèi)濕空氣流經(jīng)低溫蒸發(fā)器（溫度低于空氣露點 1~2℃），水汽凝結(jié)成水后通過排水管排出；蒸發(fā)器表面采用親水涂層，防止冷凝水附著導(dǎo)致?lián)Q熱效率下降，除濕速率可達 0.5~2kg/h，適配大多數(shù)常規(guī)除濕需求。低濕除濕（≤30% RH）采用 “制冷除濕 + 吸附除濕復(fù)合技術(shù)”，先通過制冷除濕將濕度降至 30% RH 以下，再通過填充硅膠 / 分子篩的吸附轉(zhuǎn)輪（轉(zhuǎn)速 1~5r/h）吸附殘留水汽；吸附轉(zhuǎn)輪分為吸附區(qū)（占比 70%）與再生區(qū)（占比 30%），再生區(qū)通過電加熱（80~120℃）將吸附的水汽脫附，實現(xiàn)轉(zhuǎn)輪循環(huán)使用，可將濕度穩(wěn)定控制在 5% RH~10% RH，適配高原干燥、低濕存儲等場景（如鋰電池電極材料低濕測試）。

（二）光照與輻射模擬技術(shù)：復(fù)現(xiàn)自然光照特性

光照與輻射模擬技術(shù)需解決 “光譜匹配度低”“強度控制不穩(wěn)定” 等問題，確保光照環(huán)境與真實自然環(huán)境一致，滿足戶外產(chǎn)品的老化與性能測試需求。

光源系統(tǒng)技術(shù)：根據(jù)光譜需求選擇專用光源，且具備光譜校準與壽命管理功能。全光譜光源：采用 “氙燈光源系統(tǒng)”，氙燈燈管（功率 1~6kW）發(fā)出的連續(xù)光譜與太陽光相似度≥90%，配合 UV 濾光片（可選擇 UVA-340、UVB-313、UVB-340 等型號）過濾短波長有害紫外線（如

光照強度控制技術(shù)：通過 “功率調(diào)節(jié) + 距離調(diào)節(jié) + 反饋校準” 的閉環(huán)控制，確保光照強度穩(wěn)定。功率調(diào)節(jié)：通過 PLC 控制光源的輸入功率（0~100% 可調(diào)），實現(xiàn)光照強度的粗調(diào)，如將氙燈功率從 1kW 調(diào)至 3kW，對應(yīng)光照強度從 300W/m2 升至 900W/m2；功率調(diào)節(jié)精度 ±2%，避免功率波動導(dǎo)致強度不穩(wěn)定。距離調(diào)節(jié)：光源模組通過電動升降機構(gòu)（行程 50~300mm）調(diào)節(jié)與樣品的距離，根據(jù) “平方反比定律” 實現(xiàn)光照強度的細調(diào)（距離翻倍，強度降至 1/4）；升降機構(gòu)定位精度 ±1mm，確保距離調(diào)節(jié)準確，適配不同高度樣品的測試需求。反饋校準：艙內(nèi)內(nèi)置 “光伏式光照傳感器”（量程 0~1200W/m2，精度 ±3%），實時采集光照強度（采樣頻率 1Hz），將數(shù)據(jù)反饋至控制器；當(dāng)強度偏離設(shè)定值時，控制器自動調(diào)節(jié)光源功率或升降距離，使強度回歸設(shè)定值，波動幅度≤±5%，確保測試數(shù)據(jù)可重復(fù)。

（三）復(fù)雜氣候（雨、雪、霧、風(fēng)）模擬技術(shù)：場景化物理復(fù)現(xiàn)

復(fù)雜氣候模擬技術(shù)需通過專用機械結(jié)構(gòu)與流體控制，還原雨、雪、霧、風(fēng)的物理特性，且與溫濕度系統(tǒng)聯(lián)動，解決 “場景與真實環(huán)境脫節(jié)” 的問題。

降雨模擬技術(shù)：核心是通過噴嘴設(shè)計與流量控制，確保雨滴粒徑、降雨量與真實降雨一致。噴嘴系統(tǒng)：采用 “多組可調(diào)節(jié)不銹鋼噴嘴”，噴嘴孔徑 0.5mm~5mm 可選（孔徑 0.5~1mm 對應(yīng)細雨，2~3mm 對應(yīng)中雨，4~5mm 對應(yīng)暴雨），噴嘴角度可手動或電動調(diào)節(jié)（0~90°），可模擬垂直雨、傾斜雨（如 30°/45°/60°）；噴嘴內(nèi)置不銹鋼濾網(wǎng)（孔徑 0.2mm），防止雜質(zhì)堵塞，且噴嘴間距均勻（100~200mm），確保降雨覆蓋無死角，適配不同尺寸樣品的測試（如汽車整車、戶外燈具）。流量控制系統(tǒng)：采用 “高精度流量計 + 比例電磁閥”，流量計（量程 0~50L/min，精度 ±2%）實時監(jiān)測降雨流量，比例電磁閥（響應(yīng)時間≤100ms）根據(jù)流量數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)開度，實現(xiàn) 0.5~200mm/h 的降雨量精準控制；系統(tǒng)配備壓力穩(wěn)定閥（壓力 0.1~0.5MPa 可調(diào)），避免供水壓力波動導(dǎo)致降雨量不均，適配對降雨量精度要求高的測試（如建筑外墻抗?jié)B測試）。

降雪與覆冰模擬技術(shù)：需同時控制溫度、濕度與霧化參數(shù)，生成符合自然特性的雪與冰，避免 “雪粒粘連”“冰層不均” 問題。降雪模擬：采用 “壓縮空氣式造雪機”，將 - 5℃以下的去離子水通過噴嘴（孔徑 0.3mm）霧化，同時通入 0.5MPa 的壓縮空氣，使水霧在艙內(nèi)（溫度 - 10℃~-5℃）快速冷卻形成冰晶（雪粒直徑 0.5~2mm）；造雪機功率 0.5~2kW 可調(diào)，降雪量 5~10mm/h 可控，且通過調(diào)節(jié)壓縮空氣壓力控制雪粒密度（0.1~0.3g/cm3），避免雪粒粘連成塊，適配激光雷達、戶外設(shè)備等積雪測試。覆冰模擬：采用 “過冷水霧化系統(tǒng)”，在艙內(nèi)溫度 - 10℃~0℃環(huán)境下，將 5℃的去離子水通過高壓噴嘴（壓力 1MPa，孔徑 0.1mm）霧化成 50~500μm 的過冷水滴（溫度 - 2℃~0℃，未結(jié)冰狀態(tài)）；過冷水滴撞擊樣品表面后，在樣品溫度（-5℃~-2℃）作用下迅速結(jié)冰，冰層厚度通過霧化時間（10~120 分鐘）控制，可實現(xiàn) 0.1~10mm 的均勻覆冰；系統(tǒng)配備樣品溫度控制模塊，確保樣品溫度穩(wěn)定，避免冰層因樣品溫度波動而脫落，適配電力線路、飛機機翼等覆冰測試。

霧與風(fēng)場模擬技術(shù)：霧模擬需控制水霧粒徑與濃度，風(fēng)場模擬需確保風(fēng)速均勻性，解決 “霧場不均”“風(fēng)速局部異常” 問題。霧模擬：采用 “超聲波霧化器 + 風(fēng)機擴散系統(tǒng)”，超聲波霧化器（頻率 1.7MHz）將去離子水霧化成 5~50μm 的微細水霧，風(fēng)機（風(fēng)速 1~3m/s）將水霧擴散至整個艙內(nèi)；霧化器數(shù)量根據(jù)艙體容積配置（如 1000L 艙體配 4~6 個霧化器），確保霧場均勻，能見度 10~5000 米可調(diào)（通過霧化器功率調(diào)節(jié)）；系統(tǒng)配備濕度控制模塊，避免霧量過大導(dǎo)致艙內(nèi)濕度超標(biāo)，適配智能汽車、霧燈等霧天測試。風(fēng)場模擬：采用 “離心風(fēng)機 + 風(fēng)道整流器 + 風(fēng)速傳感器”，離心風(fēng)機（功率 1~5kW）提供 0~15m/s 的風(fēng)速，風(fēng)道整流器內(nèi)置蜂窩狀結(jié)構(gòu)（孔徑 10mm），將紊亂氣流梳理成均勻氣流，使風(fēng)場均勻性≤20%；艙內(nèi)布置多個風(fēng)速傳感器（精度 ±0.2m/s），實時監(jiān)測不同位置風(fēng)速，控制器根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)風(fēng)機轉(zhuǎn)速，確保風(fēng)速穩(wěn)定；風(fēng)場系統(tǒng)可配合降雨 / 降雪模塊，模擬 “風(fēng)雨”“風(fēng)雪” 復(fù)合場景，適配戶外結(jié)構(gòu)件、交通工具等風(fēng)載測試。

（四）氣壓控制技術(shù)：模擬低氣壓環(huán)境

氣壓控制技術(shù)需解決 “低氣壓泄漏”等問題，實現(xiàn)低氣壓的精準調(diào)節(jié)，同時可配合氧濃度控制，滿足特種行業(yè)測試需求。

低氣壓控制技術(shù)：核心是真空系統(tǒng)與壓力穩(wěn)定控制，確保氣壓降至目標(biāo)值且無泄漏。真空系統(tǒng)：采用 “旋片式真空泵 + 羅茨真空泵組合”，羅茨真空泵（抽速 100~500L/s）負責(zé) “粗抽”，快速將艙內(nèi)氣壓從 101kPa 降至 50kPa（耗時 10~15 分鐘）；旋片式真空泵（抽速 5~20L/s）負責(zé) “精抽”，將氣壓從 50kPa 降至 26kPa（10000 米海拔），控制精度 ±0.1kPa；真空泵與艙體之間設(shè)置真空閥門與過濾器（孔徑 0.1μm），避免雜質(zhì)進入真空泵損壞設(shè)備，適配航空航天、高原測試等低氣壓場景。泄漏控制技術(shù)：低氣壓艙體采用 “焊接 + 螺栓連接” 結(jié)構(gòu)，焊縫經(jīng)過氦質(zhì)譜檢漏（漏率≤1×10??Pa?m3/s），艙門采用 “法蘭式密封”，配備雙層硅橡膠密封圈（耐溫 - 60℃~200℃），通過門體壓緊機構(gòu)（手動 / 電動）使密封圈壓縮量達到 30%~50%，確保密封性能；艙體設(shè)置壓力監(jiān)測點，實時監(jiān)測泄漏率（≤1kPa/h），當(dāng)泄漏率超標(biāo)時自動報警，避免氣壓波動影響測試，適配對氣壓穩(wěn)定性要求高的測試（如航空電子設(shè)備密封測試）。氧濃度控制技術(shù)：在低氣壓基礎(chǔ)上，通過 “氮氣稀釋系統(tǒng)” 調(diào)節(jié)氧濃度，高純氮氣（純度 99.999%）通過流量計（精度 ±1%）緩慢注入艙內(nèi)，稀釋空氣中的氧氣；艙內(nèi)內(nèi)置氧濃度傳感器（精度 ±0.5%），實時反饋濃度數(shù)據(jù)，控制器自動調(diào)節(jié)氮氣流量，實現(xiàn) 5%~21% 的氧濃度控制；氧濃度系統(tǒng)需與氣壓系統(tǒng)聯(lián)動，避免氣壓變化導(dǎo)致氧濃度波動，適配高原低氧測試（如新能源汽車高原性能測試）。

（五）智能控制系統(tǒng)：全系統(tǒng)協(xié)同的 “大腦”

智能控制系統(tǒng)是氣候環(huán)境艙的核心中樞，需實現(xiàn)多參數(shù)同步控制、實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)管理與安全保護，解決 “多系統(tǒng)協(xié)同響應(yīng)慢”“測試數(shù)據(jù)不規(guī)范” 等問題。

硬件核心：采用 “PLC（可編程邏輯控制器）+ 嵌入式系統(tǒng)” 架構(gòu)，PLC 負責(zé)執(zhí)行機構(gòu)控制，嵌入式系統(tǒng)負責(zé)數(shù)據(jù)處理與人機交互。PLC 模塊：選用工業(yè)級 PLC（如西門子 S7-1200/S7-1500、三菱 FX5U），支持多模擬量輸入輸出（AI/AO）與數(shù)字量輸入輸出（DI/DO），可同時控制制冷、加熱、加濕、光照等 10 + 子系統(tǒng)，響應(yīng)時間≤100ms；PLC 配備擴展模塊，支持以太網(wǎng) / RS485 通信，可與傳感器、執(zhí)行器實時通信，適配多參數(shù)協(xié)同控制需求。嵌入式系統(tǒng)：采用工業(yè)級觸摸屏（10~15 英寸，分辨率 1920×1080）或電腦端軟件，支持中英文界面切換，具備參數(shù)設(shè)置、實時監(jiān)控、數(shù)據(jù)查詢等功能；嵌入式系統(tǒng)存儲容量≥16GB，可本地存儲≥10 萬條測試數(shù)據(jù)，同時支持云端存儲（可選），適配數(shù)據(jù)追溯與合規(guī)需求。

控制算法：采用 “PID 算法 + 模糊控制算法”，解決多參數(shù)耦合干擾問題，確保參數(shù)穩(wěn)定。PID 算法：用于常規(guī)參數(shù)（溫度、濕度、光照、氣壓）的穩(wěn)定控制，通過自整定功能優(yōu)化比例系數(shù)（P）、積分時間（I）、微分時間（D），使參數(shù)快速達到設(shè)定值且無超調(diào)（如溫度從 25℃升至 85℃，超調(diào)量≤2℃）；針對快速溫變場景，采用 “增量式 PID 算法”，減少溫變速率波動（±0.5℃/min），適配新能源電池、汽車零部件等快速溫變測試。模糊控制算法：用于復(fù)合環(huán)境（如溫濕度 + 光照、溫變 + 氣壓）的控制，通過建立模糊規(guī)則庫（如 “光照強度升高→溫度補償功率增加”“氣壓降低→氧濃度調(diào)節(jié)速率減慢”），應(yīng)對參數(shù)間的耦合干擾；模糊控制與 PID 算法結(jié)合，形成 “模糊 - PID 復(fù)合算法”，使復(fù)合參數(shù)控制精度提升 20%~30%，適配復(fù)雜場景測試（如高空溫變 + 低氧測試）。

數(shù)據(jù)管理與安全保護：確保測試數(shù)據(jù)規(guī)范可追溯，同時保障設(shè)備與樣品安全。數(shù)據(jù)管理：系統(tǒng)實時采集溫度、濕度、光照、氣壓等參數(shù)（采樣頻率 1~10Hz），生成趨勢曲線（如 24 小時溫度變化曲線），支持數(shù)據(jù)導(dǎo)出（Excel/PDF 格式），報表包含測試參數(shù)、時間、操作人員、設(shè)備編號等信息，符合 GB/T、IEC 等標(biāo)準的記錄要求；部分高端設(shè)備支持電子簽名功能，防止數(shù)據(jù)篡改，適配合規(guī)認證測試（如 CE、UL 認證）。安全保護：設(shè)置多重保護機制，包括超溫保護（溫度超過設(shè)定值 5℃時自動停機并切斷加熱電源）、超壓保護（高氣壓艙壓力超過設(shè)計值 10% 時自動泄壓）、漏電保護（設(shè)備漏電電流≥30mA 時自動斷電）、缺水保護（加濕系統(tǒng)水位低于下限報警并停止加濕）、過載保護（風(fēng)機 / 壓縮機電流超過額定值 10% 時報警）；所有保護動作均會記錄至系統(tǒng)日志，便于故障排查，避免設(shè)備損壞或樣品報廢。

（六）艙體結(jié)構(gòu)與保溫技術(shù)：穩(wěn)定模擬環(huán)境的 “容器”

艙體結(jié)構(gòu)與保溫技術(shù)需解決 “外界干擾大”“能量損耗高”“清潔維護難” 等問題，為氣候模擬提供穩(wěn)定的密閉空間。

艙體材質(zhì)與結(jié)構(gòu)：根據(jù)測試需求選擇專用材質(zhì)，確保耐腐蝕、易清潔、高強度。內(nèi)膽材質(zhì)：常規(guī)場景采用 “304 不銹鋼板”（厚度 1.5~3mm），表面電解拋光處理（粗糙度 Ra≤0.8μm），耐腐蝕且易清潔，適配電子、汽車等行業(yè)；腐蝕性環(huán)境（鹽霧 / 酸性氣體）采用 “鈦合金板” 或 “PP 板”（厚度 3~5mm），鈦合金耐腐蝕性優(yōu)于不銹鋼，PP 板耐酸堿且成本較低，適配化工、海洋工程測試；醫(yī)藥場景采用 “316L 不銹鋼板”（厚度 2~4mm），符合 GMP 潔凈要求（潔凈度 Class 8），適配疫苗、醫(yī)療器械測試。外殼材質(zhì)：采用 “冷軋鋼板 + 靜電噴塑”（厚度 1~2mm），噴塑層厚度≥60μm，防刮擦且美觀，可根據(jù)需求定制顏色（如工業(yè)灰、白色）；外殼內(nèi)部貼覆吸音棉（厚度 20mm），降低設(shè)備運行噪聲（≤70dB），改善實驗室環(huán)境。艙體結(jié)構(gòu)：采用 “整體焊接 + 模塊化設(shè)計”，焊縫經(jīng)過打磨處理，確保表面平整；艙門采用 “單開門 / 雙開門” 設(shè)計，門體厚度與艙體一致，配備觀察窗（雙層鋼化玻璃，中間充氮氣防結(jié)露），觀察窗尺寸根據(jù)艙體容積確定，方便測試過程中觀察樣品狀態(tài)。

保溫與密封技術(shù)：減少艙內(nèi)與外界的熱交換，確保參數(shù)穩(wěn)定，同時防止外界空氣滲入。保溫技術(shù)：保溫層采用 “聚氨酯發(fā)泡材料”（導(dǎo)熱系數(shù)≤0.024W/(m?K)），厚度 50~150mm（低溫場景厚度≥100mm，高溫場景厚度≥80mm），通過高壓發(fā)泡工藝填充，確保保溫層無空隙；低溫環(huán)境（≤-40℃）需在保溫層內(nèi)添加 “電熱絲防結(jié)露系統(tǒng)”，電熱絲功率 50~100W，通過溫度控制器控制（當(dāng)外殼溫度≤5℃時啟動），防止外殼結(jié)露或結(jié)冰；高溫環(huán)境（≥100℃）需在保溫層內(nèi)添加 “耐高溫隔熱棉”（如陶瓷纖維棉，耐溫 1000℃），避免外殼溫度過高導(dǎo)致燙傷。密封技術(shù)：艙門與艙體接觸部位采用 “雙層硅橡膠密封圈”（截面 V 型，耐溫 - 60℃~200℃），密封圈通過門體壓緊機構(gòu)（手動旋鈕 / 電動推桿）實現(xiàn)壓縮密封，壓縮量 30%~50%；線纜與管道穿艙處采用 “金屬密封接頭”（材質(zhì) 304 不銹鋼），接頭內(nèi)配備耐溫耐腐密封圈（如氟橡膠），防止艙內(nèi)溫濕度泄漏或外部空氣滲入；對于低氣壓艙，密封接頭需通過耐壓測試（1.5 倍設(shè)計壓力），確保無泄漏，適配特種氣壓測試。

?