高低溫試驗箱五個系統的工作原理由制冷系統、加熱系統、控制系統、空氣循環系統和傳感器系統組成。上述系統分為電制冷和機械制冷兩種。對幾種主要系統的工作原理和工作過程進行了初步的描述。
1、制冷系統：制冷系統是綜合性高低溫試驗箱的重要組成部分。一般來說，機械制冷和輔助液氮制冷都是高低溫試驗箱的制冷方法。機械制冷采用蒸汽壓縮制冷。它們主要由壓縮機、冷凝器、節流機構和蒸發器組成。由于試驗溫度應達到55℃，單級制冷不能滿足要求。測試箱的制冷方式通常是串級制冷。
OECO機器生產的高低溫試驗箱的制冷系統由高溫部分和低溫部分兩部分組成。每個部件是一個相對獨立的制冷系統。高溫部分的制冷劑蒸發吸收低溫部分的熱量并蒸發，低溫部分的蒸發吸收冷卻物體(試驗箱內的空氣)的熱量以獲得冷卻能力。高溫部分和低溫部分由蒸發冷凝器連接，蒸發冷凝器不僅是高溫部件的冷凝器，也是低溫部件的冷凝器。在高低溫試驗箱中使用的制冷劑的高溫部分是中溫制冷劑，所用制冷劑的低溫部分是低溫制冷劑。箱內溫度可達到-70～150℃。
2、加熱系統：高低溫試驗箱的加熱系統相對制冷系統而言，是比較簡單。它主要有大功率電阻絲組成， 由于試驗箱要求的升溫速率較大， 因此試驗箱的加熱系統功率都比較大，而且在試驗箱的底板也設有加熱器。
3、控制系統：控制系統是綜合試驗箱的核心，它決定了高低溫試驗箱的升溫速率，精度等重要指標。 現在試驗箱的控制器大都采用 PID 控制，也有少部分采用 PID 與模糊控制相組合的控制方式。 由于控制系統基本上屬于軟件的范疇， 而且此部分在使用過程中，一般不會出現問題。
4、傳感器系統：高低溫試驗箱的傳感器主要是溫度和濕度傳感器。溫度傳感器應用較多的是鉑電組和熱電偶。 濕度的測量方法有兩種： 干濕球溫度計法和固態電子式傳感器直接測量法。 由于干濕球法測量精度不高， 現在的試驗箱正逐步的以固態傳感器代替干濕球來進行濕度的測量。
5、空氣循環系統：空氣循環系統一般有離心式風扇和驅動其運轉的電機構成。
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