做可靠性測(cè)試的工程師都清楚，冷熱沖擊試驗(yàn)箱最核心的指標(biāo)就是溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間。普通恒溫恒濕箱需要幾十分鐘才能完成從高溫到低溫的切換，而冷熱沖擊箱通常幾分鐘內(nèi)就能完成高低溫交替。不少剛接觸這臺(tái)設(shè)備的客戶都會(huì)疑惑：同樣是制冷加熱，為什么冷熱沖擊箱可以做到快速溫變？

這里要先糾正一個(gè)常見(jiàn)誤區(qū)：并不是把樣品所在腔體直接快速加熱或者降溫。如果依靠單腔箱體靠壓縮機(jī)、加熱器直接升降溫，受限于制冷機(jī)組的換熱能力，很難做到幾分鐘內(nèi)完成大幅度溫度切換。冷熱沖擊箱實(shí)現(xiàn)快速?zèng)_擊的核心思路，是提前蓄冷、蓄熱，再快速把樣品切換到已經(jīng)預(yù)調(diào)好溫度的腔體中。

目前市面上主流分為兩箱式和三箱式兩種結(jié)構(gòu)，二者實(shí)現(xiàn)快速切換的方式略有區(qū)別，但底層蓄溫原理一致。

兩箱式冷熱沖擊箱分為上部高溫蓄熱區(qū)、下部低溫蓄冷區(qū)，兩個(gè)腔體獨(dú)立工作，一直維持在設(shè)定好的目標(biāo)溫度。高溫區(qū)的加熱器持續(xù)補(bǔ)償熱量，保持高溫待命；低溫區(qū)依靠復(fù)疊制冷機(jī)組持續(xù)制冷，維持低溫蓄冷狀態(tài)。樣品放置在吊籃內(nèi)，當(dāng)程序下達(dá)切換指令，電機(jī)或者氣缸帶動(dòng)吊籃快速升降，把樣品送入高溫腔或者低溫腔。樣品本身快速移動(dòng)，直接進(jìn)入已經(jīng)穩(wěn)定好溫度的環(huán)境，所以溫度可以在很短時(shí)間內(nèi)達(dá)到要求。

三箱式機(jī)型帶有獨(dú)立測(cè)試區(qū)，樣品全程放在測(cè)試腔不動(dòng)。高溫蓄熱腔、低溫蓄冷腔同樣提前蓄好熱量與冷量。切換時(shí)依靠氣動(dòng)風(fēng)門快速開(kāi)閉，切斷一路氣流，把另一路蓄溫氣流導(dǎo)入樣品腔。依靠風(fēng)道氣流快速置換，實(shí)現(xiàn)樣品環(huán)境溫度瞬間切換。樣品位置固定，適合不方便移動(dòng)、怕震動(dòng)的精密樣品測(cè)試。

兩種結(jié)構(gòu)都有一個(gè)共同點(diǎn)：冷熱兩個(gè)腔體持續(xù)預(yù)溫，不跟著樣品循環(huán)反復(fù)升降溫。蓄熱腔、蓄冷腔一直在后臺(tái)持續(xù)維持設(shè)定溫度，不需要每次切換時(shí)從零開(kāi)始升溫或者降溫。切換動(dòng)作只需要移動(dòng)樣品，或者切換風(fēng)道風(fēng)門，省去漫長(zhǎng)的腔體升降溫等待時(shí)間，這就是沖擊轉(zhuǎn)換速度遠(yuǎn)快于普通單腔試驗(yàn)箱的根本原因。

當(dāng)然，想要穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)快速溫度切換，還有幾個(gè)配套系統(tǒng)起到關(guān)鍵作用。

首先是循環(huán)風(fēng)系統(tǒng)。蓄溫腔內(nèi)部配有大功率循環(huán)風(fēng)機(jī)，持續(xù)攪動(dòng)腔內(nèi)空氣，保證腔體內(nèi)部溫度均勻。當(dāng)樣品進(jìn)入腔體或者風(fēng)道切換完成后，高速循環(huán)氣流快速包裹樣品，迅速帶走或者吸收樣品表面熱量，加快樣品本身溫度跟上腔體設(shè)定值。風(fēng)機(jī)風(fēng)量不足，即便腔體蓄溫到位，樣品溫度也很難快速達(dá)標(biāo)。

其次是可靠的密封結(jié)構(gòu)。高低溫腔體之間如果出現(xiàn)串氣，冷熱空氣互相滲透，會(huì)破壞蓄溫腔的溫度穩(wěn)定性，延長(zhǎng)轉(zhuǎn)換時(shí)間。所以設(shè)備在吊籃、風(fēng)門位置都配有密封膠條，減少冷熱氣流互通，保證蓄冷、蓄熱腔體溫度穩(wěn)定。密封件老化漏氣，是很多設(shè)備使用幾年后沖擊轉(zhuǎn)換變慢的常見(jiàn)原因。

還有制冷與加熱系統(tǒng)的持續(xù)補(bǔ)償能力。低溫蓄冷腔在待機(jī)過(guò)程中，箱體保溫層會(huì)持續(xù)向外散冷，制冷機(jī)組需要持續(xù)補(bǔ)充冷量；高溫蓄熱腔會(huì)向外散熱，加熱器持續(xù)補(bǔ)熱。這也是冷熱沖擊箱的制冷、加熱配置，相比同尺寸普通溫箱功率更高的原因。

很多用戶在選型時(shí)，容易混淆 “腔體溫度到達(dá)時(shí)間” 和 “樣品溫度到達(dá)時(shí)間”。設(shè)備參數(shù)中標(biāo)注的轉(zhuǎn)換時(shí)間，大多指腔體空氣溫度；樣品本身因?yàn)椴馁|(zhì)、體積、熱容不同，溫度跟上速度會(huì)有差異。樣品體積大、堆疊密集，會(huì)增加熱負(fù)荷，延長(zhǎng)樣品溫度穩(wěn)定時(shí)間，試驗(yàn)擺放樣品時(shí)要預(yù)留風(fēng)道空間，避免影響沖擊效果。

簡(jiǎn)單總結(jié)：冷熱沖擊箱能夠瞬間完成高低溫切換，核心就是冷熱腔體提前蓄溫，切換動(dòng)作只轉(zhuǎn)移樣品或者切換氣流，而不是現(xiàn)場(chǎng)升溫降溫。這個(gè)設(shè)計(jì)，讓設(shè)備能夠高效完成溫度沖擊循環(huán)，快速激發(fā)產(chǎn)品內(nèi)部熱應(yīng)力，篩查電子、光電、汽車零部件的隱性缺陷。

東莞市高天試驗(yàn)設(shè)備深耕環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備 20 周年，冷熱沖擊試驗(yàn)箱支持不同腔體尺寸定制，滿足光電、汽車電子、新能源行業(yè)可靠性測(cè)試需求。