恒温恒湿箱由制冷系统，加热系统，控制系统，温度系统空气循环系统，和传感器系统等组成，上述系统分属电气和机械制冷两大方面。
一、高低温湿热试验箱控制系统：
控制系统是高低温试验箱的核心，它决定了试验箱的升温速率，精度等重要指标。现在试验箱的控制器大都采用PID控制，也有少部分采用PID与模糊控制相组合的控制方式。PID控制器使用一般不会出问题。
二、加热系统：
高低温湿热试验箱的加热系统相对制冷系统而言是比较简单。它主要由大功率电阻丝组成，由于试验箱要求的升温速率较大，因此试验箱的加热系统功率都比较大，而且在试验箱的底板也设有加热器。
三、高低温湿热试验箱制冷系统：
制冷系统是高低温湿热试验箱的关键部分之一。一般来说，高低温试验箱的制冷方式都是机械制冷以及辅助液氮制冷，机械制冷采用蒸汽压缩式制冷，它们主要由压缩机、冷凝器、节流机构和蒸发器组成，由于试验的温度低温要达到-55℃，单级制冷难以满足满足要求，因此高低温试验箱的制冷方式一般采用复叠式制冷。高温部分和低温部分之间是用一个蒸发冷凝器联系起来，它既是高温部分的冷凝器，也是低温部分的冷凝器。试验箱的高温部分制冷剂采用中温制冷剂HP80，低温部分制冷剂是采用低温制冷剂R23（环保型），箱内温度能达到-70℃。高低温试验箱除湿时只启动R404A(节能降耗)，降温时启动R404A、R23。
四、传感器系统：
高低温试验箱的传感器主要是温度和湿度传感器。温度传感器应用较多的是铂电组和热电偶。湿度的测量方法有两种：干湿球温度计法和固态电子式传感器直接测量法。由于干湿球法测量精度不高，武汉尚测试验设备有限公司生产的高低温湿热试验箱正逐步的以固态传感器代替干湿球来进行湿度的测量。
五、高低温湿热试验箱湿度系统：
湿度系统分为加湿和除湿两个子系统。
1、加湿方式一般采用蒸汽加湿法，即将低压蒸汽直接注入试验空间加湿。这种加湿方法加湿能力，速度快，加湿控制灵敏，尤其在降温时容易实现强制加湿。
2、除湿方式有两种：机械制冷除湿和干燥除湿。
a、机械制冷除湿的除湿原理是将空气冷却到露点温度以下，使大于饱和含湿量的水汽凝结析出，这样就降低了湿度。市场的试验箱大多采用此除湿方式。
b、干燥器除湿是利用气泵将试验箱内的空气抽出，并将干燥的空气注入，同时将湿空气送入可循环利用的干燥进行干燥，干燥完后又送入试验箱内，如此反复循环进行除湿。现在大部分综合试验箱采用前一种除湿方式法，后一种的除湿方法，可以使露点温度达到0℃一下。适用于有特殊要求的场合，但费用较贵。建议客户根据公司预算和实际试验需要要求厂家配备适合的除湿方式。
六、高低温湿热试验箱空气循环系统：
空气循环系统一般有离心风扇和驱动其运转的电机构成。它提供了箱内空气的循环。
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