Климатические камеры заключают в себе все возможности
камер тепла холода, а кроме того позволяют подвергать испытываемый образец еще и воздействию
такого фактора окружающей среды как влажность.
Диапазон изменения относительной влажности в климатических камерах обычно составляет
от 10 до 98%. Но при использовании дополнительных опций нижний предел может быть снижен
практически до нуля, при этом температура точки росы достигает показателя
-30°С. Максимальный температурный диапазон для климатических камер заключен в пределах
от -100°С до 200°С. Скорость изменения температуры, как в плюс так и в минус, задается
пользователем, для наиболее совершенных моделей этот параметр может достигать 20 К/мин для
климатических камер и 100К/мин для термошоковых камер.
Влажность в климатической камере регулируется при помощи резервуара с водой и
дополнительного испарителя. Если влажность необходимо увеличить, резервуар с водой
нагревается и дополнительная влага испаряется в объем камеры, если уменьшить, дополнительный
испаритель начинает работать и влага вымораживается на нем.
Климатические испытания проводят обычно при следющих параметрах:
Температурный диапазон
от +10 °C до +95 °C
Диапазон изменения влажности
от 10 % до 98 % отн. влажности
Диапазон точки росы I Диапазон точки росы II
от +7 °C до +94 °C от -10 °C до +7 °C
Стабильность температуры
от 0,1 до 0,3 K (по времени)
Точность поддержания влажности в установившемся режиме (по времени)
Диапазон точки росы I Диапазон точки росы II
от 0,5 до 1,5 % отн. влажности от 1 до 3 % отн. влажности
Климатическую камеру можно использовать также в качестве
камеры тепла холода, для этого достаточно просто слить воду для увлажнения из резервуара.
Во время таких температурных испытаний зачастую необходимо избегать образования конденсата
на тестируемом образце, особенно когда речь идет об испытаниях микроэлектроники. Во время
охлаждения вся влага конденсируется на испарителе, если после этого начать нагрев, то
тестируемый образец будет самым холодным местом в климатической камере, поэтому влага
сконденсируется на нем. Есть два пути, чтобы избежать этого:
- Осушение климатической камеры сухим воздухом, азотом или так называемым КИПовским
воздухом. Недостатком этого метода является необходимость иметь балоны с сжатым газом или
же другой источник газа. Но только этот способ дает стопроцентную гарантию, что на тестируемом
образце не будет образовываться конденсат.
- Осушение климатической камеры при помощи кассеты с адсорбентом. Это более простой
вариант, существенно понижает влажность в камере, но не дает гарантии, что на тестируемом
образце не будет образовываться конденсат.
По желанию заказчика диапазон точки росы может быть расширен до -30°С,
что позволяет осуществлять контролируемое уменьшение и увеличение влажности вплоть до температуры -30°С.
Чтобы избежать образования накипи в системе увлажнения используют
только деминерализованную воду. Удельная проводимость воды для увлажнения не должна превышать 10
мкСм/см, а значение pH должно лежать в пределах 6-7. Вода для увлажнения может пополняться вручную,
для этого предусмотрен специальный бак с передней стороны климатической камеры или же по желанию
заказчика может пополняться автоматически. Кроме этого климатическая камера может быть оснащена устройством
для деминерализации воды.
Отклонение температуры по объему климатической камеры согласно
ГОСТ 30630.0.0-99 не превышает 2К. Стабильность температуры по времени для различных климатических
камер колеблется в диапазоне от 0,1К до 1К. В тех случаях, когда необходима стабильность порядка
0,01К, используют в качестве теплоносителя не воздух, а жидкость. Теплоноситель поступает из
специального жидкостного термостата в теплообменник, интегрированный во внутреннюю камеру, что
позволяет достичь высокую стабильность и равномерность температуры - 0,01К! Подробнее см. испытательные
камеры со стабильностью 0,01К.
Важно знать, что приводимые в технических описаниях параметры,
такие как скорость изменения температуры, стабильность и равномерность температуры относятся к
пустой климатической камере. Если положить внутрь 50-ти литровой камеры 20-ти килограммовый брусок
алюминия, параметры существенно изменятся.
Важным параметром является также максимальная термическая
нагрузка (МТН). Приводится обычно при +20°С. Уважающие себя производители приводят данные
также для 0°С, -20°С, -40°С и т.д. Если вы тестируете электрический прибор, который
при работе выделяет тепло, например 2 кВт и МТН также составляет 2 кВт при +20 °С, то
вам не удастся опустить температуру тестируемого прибора ниже +20 °С.
Циркуляция воздуха внутри климатической камеры осуществляется
вентилятором, поэтому после помещения тестируемого образца в камере все же должно оставаться
достаточное количество свободного места для движения воздуха. Опционально, скорость вращения
вентилятора может регулироваться. Более того, воздушный поток в камере может иметь специальный
профиль, по желанию заказчика. Необходимо помнить, что при уменьшении воздушного потока равномерность
и стабильность температуры будет также уменьшаться, так как воздух является нашим теплоносителем.
Уплотнение для двери должно быть выполнено из высококачественной
резины, ведь она должна выдерживать перепады температур от -100 °С до +250 °С. Кроме этого,
периметр двери должен подогреваться, во избежании ее примерзания. По желанию заказчика в
дверь камеры может быть врезано смотровое окно, состоящее из пакета в 5-10 стекол для лучшей
теплоизоляции и снабженное нагревателем для избежании конденсата. Качественный климатические
камеры имеют два независимых, взаимозаменяемых контура подогрева двери и стекла. Это позволяет
использовать их десятки лет без дополнительных затрат на ремонт.
Обычно внутренняя камера собирается на заклепках,
а швы обрабатываются герметиком. Этот способ имеет ряд недостатков. Во-первых, в таком
случае нельзя гарантировать герметичность. При намокании теплоизоляции её теплопроводность
резко увеличивается. Во-вторых, камера, собранная на заклёпках, обладает меньшей жёсткостью.
Но есть производители, например CTS Environmental Simulation GmbH,
которые делают сварные швы, что обеспечивает отличную изоляцию камеры в течении всего срока службы.
Для подвода коммуникаций к тестируемым приборам,
климатические камеры снабжаются как правило одним или двумя отверстиями, впрочем их
число и размеры могут изменяться по требованию заказчика. Тепло и влагоизоляция отверстий
выполняется посредством силиконовых заглушек снаружи и изнутри камеры. В климатической камере
также могут быть сделаны специальные отверстия для рук, что позволяет манипулировать тестируемым
прибором во время испытаний.
При охлаждении климатической камеры, давление в ней падает. Это может повлечь проблемы со
стенками, не рассчитанными на большой перепад давления, и с ее открыванием. Поэтому все камеры снабжены
небольшим отверстием для выравнивания давления.
Зачастую бывает важно, чтобы температура тестируемого образца не
превышала или же не принижала определенного значения. Поэтому опционально климатическая камера может быть
снабжена специальными механическими (не программными) устройствами для выключения камеры, в тех случаях
когда температура образца выходит за пределы заданных значений. Опционально, также поставляется дополнительный
датчик Pt100 для измерения температуры тестируемого образца, при этом ее значение отображается на экране
контроллера и может быть использованно для корректировки программы испытаний. Например Вы можете поставить
перед камерой задачу охлаждать, пока температура образца не достигнет скажем -70°С.
Все климатические камеры (>60 литров) поставляются уже в базовой
комплектации с одной полкой, опционально их число может быть увеличено. Настольная климатическая камера
C-40/60 объемом 60 литров в стандартной комплектации поставляется без полок, но их можно заказать в качестве
опции. Максимальная нагрузка на пол камеры составляет 150 кг./м2, по желанию заказчика этот параметр может
быть увеличен до 200 кг./м2.
По желанию заказчика, верхний предел температуры может быть повышен
с +180°С до +200°С. Также доступна опция - дополнительное охлаждение жидким азотом. Что позволяет мгновенно
охлаждать объем камеры до сверх низких температур.
Климатическая камера компании CTS управляется 32 - битовым контроллером,
эргономично рассположенным на ее дверце. Большой цветной экран с сенсорным управлением обеспечивает быструю
навигацию по простому и понятному меню. Температура камеры, температура заданного значения и показания с
трех аналоговых каналов, например температура разных точек испытываемого образца отображаются на экране
контроллера в цифровом и графическом виде. CTS - Контроллер, предоставляет практически неограниченные
возможности программирования различных профилей климатических испытаний, а также позволяет просматривать
их в графическом режиме. В случае каких либо неполадок, на его экране появится соответствующее сообщение
в доступной форме излагающее суть проблемы. В стандартной компектации контроллер оснащен интерфейсом RS232
для подключения к компьютеру, опционально он может быть заменен на USB интерфейс, а также на RS485 или ETHERNET
интерфейс для объединения до 32 испытательных камер CTS в одну сеть. Релейный выход позволит включать и выключать
испытываемый Вами прибор непосредственно с контроллера. Для документирования поцесса испытаний и более
удобного управления камерой тепла холода компания CTS разработала специальный пакет программного обеспечения
CID.
С его помощю Вы можете:
Управлять процессом испытаний
Сохранять все результаты
Легко создавать тест-программы в графическом редакторе
Объединять в единую сеть до 32 испытательных камер
Подключать дополнительные измерителные устройства
Сохранять информацию обо всех сбоях в работе оборудования и об отклонениях
реальных величин параметров от заданных
Распечатывать результаты испытаний в формате таблиц и/или графиков
Импортировать результаты в другие приложения, в том числе Microsoft Word и Microsoft Excel
Словарь терминов:
Относительная влажность
отношение парциального давления паров воды в газе (в первую
очередь, в воздухе) к равновесному давлению насыщенных паров при данной температуре.
Эквивалентное определение - отношение массовой доли водяного пара в воздухе к максимально
возможной. Измеряется в процентах.
Температура точки росы
Количество воды, способной испариться уменьшается при
понижении температуры (см. рис.). Следовательно, при понижении температуры относительная
влажность повышается. При некоторой температуре, называемой температурой точки росы,
относительная влажность достигает значения 100%, что влечет за собой выпадение конденсата
при дальнейшем добавлении влаги.