一、引言

二、加濕技術手段

（一）蒸汽加濕

1. 電極式蒸汽加濕
   電極式蒸汽加濕器通過將電極插入水中，利用水的導電性，當電流通過時，水被加熱至沸騰產生蒸汽。其工作原理基于電能轉化為熱能，使水在電極之間形成蒸汽泡并逸出水面。這種方式產生的蒸汽量大，能快速提高環境箱內的濕度。在高低溫環境箱中，通過控制系統調節電極的電壓或電流大小，可以控制蒸汽產生的速度，從而實現對濕度的調節。例如，當需要快速提高濕度到較高水平時，可以增加電極的供電功率。

2. 電熱式蒸汽加濕
   電熱式蒸汽加濕器則是利用加熱電阻絲來加熱水。電阻絲被安裝在水箱或特定的加熱容器內，當電流通過電阻絲時，電阻絲發熱并將熱量傳遞給周圍的水，使水沸騰產生蒸汽。這種加濕器的優點是結構相對簡單，技術成熟。在高低溫環境箱中，可通過控制電阻絲的加熱功率來控制蒸汽產量。同時，為了保證蒸汽的質量和安全性，一般會配備水位控制裝置，防止干燒現象的發生。

（二）超聲波加濕

1. 超聲波換能器工作原理
   超聲波加濕是通過超聲波換能器實現的。換能器將高頻電能轉換為高頻機械振動，這種振動作用于水表面，使水分子在振動的作用下形成微小的水滴，這些水滴聚集形成水霧。超聲波的頻率一般在 1.7MHz - 2.4MHz 之間，特定的頻率可以使水霧的顆粒大小和產生速度達到佳效果。在高低溫環境箱中，超聲波加濕器產生的水霧在空氣循環系統的作用下，均勻地分散在箱內，從而增加空氣濕度。其優點是能耗較低，產生的水霧顆粒細小且均勻，有助于提高濕度的均勻性。

三、除濕技術手段

（一）冷凝除濕

1. 基于制冷系統的除濕原理
   冷凝除濕是高低溫環境箱中常用的除濕方法。其原理是利用制冷系統使蒸發器表面溫度降低，當含有水蒸氣的空氣流經蒸發器時，水蒸氣遇冷會在蒸發器表面凝結成液態水。蒸發器通常采用翅片式結構，以增大與空氣的接觸面積，提高除濕效率。凝結后的水滴在重力作用下通過排水管道排出環境箱。在這個過程中，制冷系統的溫度設置和運行狀態對除濕效果有著關鍵影響。例如，降低蒸發器溫度可以提高除濕量，但過低的溫度可能導致蒸發器表面結霜，影響除濕效果和空氣流通，因此需要精確控制。

2. 空氣循環對冷凝除濕的作用
   空氣循環系統在冷凝除濕過程中起著重要作用。通過風機使箱內空氣不斷流經蒸發器，保證了空氣與蒸發器的充分接觸，使更多的水蒸氣能夠被凝結除去。同時，合理的空氣循環路徑和風速設計可以使箱內濕度分布更加均勻，避免出現局部濕度差異過大的情況。

（二）轉輪除濕

1. 轉輪除濕原理
   轉輪除濕器內部有一個由吸濕材料制成的轉輪，吸濕材料通常具有多孔結構和較大的比表面積，能夠吸附大量的水蒸氣。空氣通過轉輪時，水蒸氣被吸濕材料吸附，從而達到除濕的目的。轉輪會緩慢旋轉，其中一部分轉輪在吸濕區進行除濕工作，當這部分轉輪吸濕飽和后，旋轉到再生區，通過加熱等方式去除吸濕材料中的水分，使其恢復吸濕能力，如此循環工作。這種除濕方式可以在較低的濕度環境下穩定工作，并且對溫度的適應性較好。

2. 轉輪除濕的控制與維護
   在高低溫環境箱中使用轉輪除濕時，需要對轉輪的轉速、再生溫度等參數進行控制。合適的轉速可以保證轉輪在吸濕和再生過程之間的平衡，確保穩定的除濕效果。再生溫度的控制也很關鍵，過高的溫度可能會損壞吸濕材料，過低則無法有效去除吸濕材料中的水分。此外，隨著使用時間的增加，吸濕材料的性能會逐漸下降，需要定期檢查和更換轉輪，以保證除濕效果。

四、濕度控制的反饋與調節系統

（一）濕度傳感器

1. 電容式濕度傳感器
   電容式濕度傳感器在高低溫環境箱濕度控制中應用廣泛。其核心原理是濕敏材料的介電常數隨濕度變化，當濕度改變時，傳感器電容值發生變化。這種傳感器通常由兩個電極和中間的濕敏介質組成，電極之間的電場分布會因濕敏介質介電常數的變化而改變，從而導致電容值改變。電容式濕度傳感器具有響應速度快、精度高、穩定性好等優點，能夠準確測量環境箱內的濕度變化。

2. 電阻式濕度傳感器
   電阻式濕度傳感器則是基于某些材料的電阻值隨濕度變化的特性。例如，一些高分子聚合物或金屬氧化物在吸濕后，其導電性能會發生變化，導致電阻值改變。通過測量電阻值的變化，并經過校準和轉換，可以得到濕度值。不過，電阻式濕度傳感器在長期使用過程中可能會受到溫度、污染等環境因素的影響，需要定期進行校準。

（二）控制算法與調節系統

1. PID 控制算法
   在濕度控制中，常采用 PID（比例 - 積分 - 微分）控制算法。比例環節根據當前濕度與設定濕度的偏差大小，按比例輸出控制信號，使加濕或除濕設備以相應的強度工作。積分環節用于消除系統的穩態誤差，對長時間存在的濕度偏差進行累積調節。微分環節則根據濕度變化的速率提前調整控制信號，防止濕度出現過沖現象。通過這種 PID 控制算法，控制系統可以根據濕度傳感器的反饋信息，精確調節加濕或除濕設備的運行，使環境箱內的濕度保持在設定值附近。

2. 自適應控制策略（可選）
   一些先進的高低溫環境箱還采用自適應控制策略。這種策略可以根據環境箱內的溫度變化、負載變化等因素，自動調整濕度控制參數。例如，當環境箱內溫度升高或降低時，空氣的吸濕能力會發生變化，自適應控制系統可以實時感知這種變化，并相應地調整加濕或除濕的強度，以更好地維持穩定的濕度環境。

五、結論