恒温恒湿机由制冷系统、加热系统、控制系统、湿度系统、空气循环系统、传感器系统等组成。 以上系统分为电气制冷和机械制冷两个方面。 下面介绍几个主要系统的工作原理和工作过程。
1、制冷系统：制冷系统是恒温恒湿机的关键部件之一。 一般来说，制冷方式有机械制冷和辅助液氮制冷。 机械制冷采用蒸汽压缩制冷恒温恒湿机品牌，主要由压缩机、冷凝器、节流机构和蒸发器组成。 如果我们测试的温度低至-55℃，单级制冷很难满足要求，所以恒温恒湿机的制冷方式一般采用复叠制冷。 恒温恒湿机的制冷系统由两部分组成，分别称为高温部分和低温部分，每一部分都是一个相对独立的制冷系统。 高温部分制冷剂的蒸发吸收低温部分制冷剂的热量而汽化； 制冷剂在低温部分的蒸发从被冷却物体（试验机内的空气）中吸收热量恒温恒湿空调机，从而获得制冷量。 高温部分和低温部分通过蒸发式冷凝器相连，既是高温部分的冷凝器，又是低温部分的冷凝器。
2、加热系统：与制冷系统相比，加热系统相对简单。 它主要由大功率电阻丝组成。 由于试验要求的升温速率较高，加热系统的功率较大大型恒温恒湿机，试验机底板上还安装有加热器。
3、控制系统：控制系统是综合试验箱的核心酒窖恒温恒湿机，决定了试验机的升温速度、精度等重要指标。 试验机控制器大部分采用PID控制，少部分采用PID与模糊控制相结合的方式。 因为控制系统基本上属于软件的范畴，这部分在使用过程中一般不会出现问题。
4、湿度系统：温度系统分为加湿和除湿两个子系统。
加湿方式一般采用蒸汽加湿方式，即将低压蒸汽直接注入试验空间进行加湿。 这种加湿方式加湿能力强，速度快，加湿控制灵敏，特别是在温度降低时，很容易实现强制加湿。
除湿方式有机械制冷除湿和干法除湿两种。 机械制冷除湿的除湿原理是将空气冷却到露点温度以下，使大于饱和含水量的水蒸气凝结析出，从而降低湿度。 干燥机除湿是利用气泵抽取试验箱内的空气，注入干燥空气大型恒温恒湿机，同时将湿空气送入可循环干燥机进行干燥，经干燥后送入试验箱。干燥，如此循环重复进行除湿。 目前综合试验箱大多采用前除湿法和后除湿法，可使露点温度在0℃以下。 适用于有特殊要求的场合，但造价较贵。
5、传感器系统：传感器主要是温度和湿度传感器。 铂电团和热电偶广泛用于温度传感器。 测量湿度的方法有两种：干湿球温度计法和固态电子传感器直接测量法。 由于干湿球法的测量精度较低，目前恒温恒湿箱正在逐步用固态传感器代替干湿球法测量湿度。
6、空气循环系统：空气循环系统一般由离心风机和驱动它的电动机组成。 它提供试验机内的空气循环。
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