在現(xiàn)代工業(yè)和科研領(lǐng)域，諸多產(chǎn)品如航空航天設(shè)備、電子儀器、汽車(chē)零部件等，需要在不同海拔環(huán)境下保持性能穩(wěn)定。高海拔地區(qū)氣候具有氣壓低、氣溫低、空氣稀薄等特點(diǎn)，低氣壓試驗(yàn)箱正是模擬這類(lèi)環(huán)境的設(shè)備，通過(guò)精準(zhǔn)模擬，可測(cè)試產(chǎn)品在高海拔條件下的適應(yīng)性和可靠性。
一、工作原理
低氣壓試驗(yàn)箱主要借助真空泵系統(tǒng)來(lái)模擬高海拔地區(qū)的低氣壓環(huán)境。真空泵工作時(shí)，將試驗(yàn)箱內(nèi)的空氣抽出，隨著箱內(nèi)空氣分子數(shù)量減少，氣壓逐漸降低。例如，要模擬海拔 5000 米處的氣壓（約為 54kPa，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓約101.325kPa），真空泵持續(xù)工作，直至箱內(nèi)氣壓達(dá)到相應(yīng)數(shù)值。試驗(yàn)箱內(nèi)配備高精度壓力傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氣壓變化，并反饋給控制系統(tǒng)，當(dāng)氣壓達(dá)到設(shè)定值時(shí)，控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)真空泵運(yùn)行狀態(tài)，維持氣壓穩(wěn)定。
高海拔地區(qū)除氣壓低外，氣溫也較低，且隨著海拔升高，氣溫大致呈線性下降趨勢(shì)。低氣壓試驗(yàn)箱通過(guò)制冷系統(tǒng)來(lái)模擬低溫環(huán)境。制冷系統(tǒng)多采用壓縮式制冷，主要由壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流裝置和蒸發(fā)器組成。壓縮機(jī)將制冷劑壓縮成高溫高壓氣體，經(jīng)冷凝器散熱后變?yōu)楦邏阂后w，再通過(guò)節(jié)流裝置降壓，進(jìn)入蒸發(fā)器吸收箱內(nèi)熱量，從而降低箱內(nèi)溫度。為模擬高海拔地區(qū)的溫度變化，試驗(yàn)箱控制系統(tǒng)可根據(jù)設(shè)定的海拔 - 溫度對(duì)應(yīng)關(guān)系，結(jié)合氣壓模擬情況，自動(dòng)調(diào)節(jié)制冷系統(tǒng)功率。比如，在模擬海拔 3000 米處的氣候時(shí)，已知該海拔對(duì)應(yīng)的平均氣溫約為 5℃，控制系統(tǒng)依據(jù)氣壓模擬進(jìn)度，調(diào)整制冷系統(tǒng)，使箱內(nèi)溫度穩(wěn)定在 5℃左右。
二、應(yīng)用案例
航空發(fā)動(dòng)機(jī)在高海拔地區(qū)運(yùn)行時(shí)，面臨低氣壓、低溫等惡劣環(huán)境。通過(guò)低氣壓試驗(yàn)箱模擬海拔 8000 米的氣候條件，對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件進(jìn)行測(cè)試。在模擬環(huán)境下，檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的空氣流量、燃燒效率以及零部件的機(jī)械性能等。在低氣壓環(huán)境下，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量減少，燃燒效率降低，部分零部件因低溫出現(xiàn)材料性能變化，如金屬材料的韌性下降?；谶@些測(cè)試結(jié)果，工程師可以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高其在高海拔地區(qū)的性能。
對(duì)于在高原地區(qū)使用的通信基站設(shè)備，需在低氣壓試驗(yàn)箱中模擬高海拔氣候進(jìn)行可靠性測(cè)試。例如模擬海拔 4000 米的環(huán)境，對(duì)基站設(shè)備的電子元件、電路板等進(jìn)行測(cè)試，提高設(shè)備在高海拔環(huán)境下的穩(wěn)定性。
