高低温交变湿热试验箱（Alternating Temperature-Humidity Chamber）通过快速交变温湿度，为产品提供加速应力筛选与可靠性验证。湿度控制精度一旦劣化，不仅导致试验失效，还可能因误判而放大质量风险。以“湿度不足”典型故障为主线，依据 GB/T 2423.4、IEC 60068-2-38 及 ISO 17025 运行要求，系统阐述原因溯源、诊断流程、纠正措施与预防策略，供研发、检测及第三方实验室参考。
一、湿度不足的故障现象与量化判定
1.1 表征
• 设定 85 % RH，30 min 后实测 ≤ 65 % RH，且温度示值正常（偏差 ≤ ±1 ℃）。
• 湿球温度（Tw）与干球温度（Td）差值 ΔT 持续 > 1.5 ℃，远高于理论饱和线。
1.2 风险
• 试验中断：湿度偏差超出允差 ±3 % RH，报告被判不合格，需重测。
• 样品失效：LED 封装胶固化不充分，现场出现硫化黑化，客诉成本倍增。
二、湿度下降的根因树分析
2.1 一级分支：给水系统
A. 水箱缺水 → 水泵吸空 → 湿球槽液位下降 → 纱布干涸。
B. 水质劣化 → Ca²⁺/Mg²⁺ > 100 mg·L⁻¹ → 纱布钙化 → 吸水性丧失。
2.2 二级分支：水位控制
A. 浮球阀卡滞 → 机械触点无法闭合 → 进水阀常闭。
B. 液位传感器（电容式）结垢 → 4–20 mA 输出漂移 → PLC 误判“水满”。
2.3 三级分支：湿球纱布
A. 纱布材质：医用脱脂棉 32 支纱，吸水量 ≥ 650 % 自重，更换周期 30 d。
B. 安装错误：未完全包裹传感器头部，裸露 ≥ 2 mm，导致水分蒸发面积不足。
2.4 四级分支：风速异常
A. 循环风机转速下降 20 % → 湿球表面风速 < 2.5 m·s⁻¹ → 蒸发减弱 → Tw 升高 → RH 示值偏低。 三、标准化诊断流程（SOP） 步骤 1：目检 • 观察水槽液位是否≥ 2/3 标高； • 检查纱布颜色：发黄、变硬、边缘脱纱即为失效。 步骤 2：功能测试 • 手动向水槽加注去离子水至溢流口，运行 10 min，若 RH 仍不上升，进入步骤 3。 步骤 3：信号追踪 • 万用表测量液位开关通断：水位低时应为“闭合”，若为“断开”，则更换浮球。 • 示波器检测 SSR 输出：加湿加热管应得到 24 V 方波，若无，排查 PLC 逻辑。 步骤 4：定量校准 • 使用冷镜式露点仪作为标准，布置在工作室中心，与控制器示值比对，偏差 > ±2 % RH 需修正传感器斜率。
四、纠正措施与验证
4.1 给水系统
• 水源：电阻率 ≥ 1 MΩ·cm 的去离子水或蒸馏水，每月更换一次，防止菌膜。
• 自动补水：加装 0～5 L·min⁻¹ 微型隔膜泵，与液位开关联动， hysteresis 设定 5 mm。
4.2 水位控制器
• 浮球阀改为陶瓷阀芯，耐 10 万次启闭；
• 电容传感器升级为 PTFE 涂层，定期用 5 % 柠檬酸清洗。
4.3 湿球纱布
• 更换周期：高湿工况（> 95 % RH）每 15 d 一次；普通工况 30 d。
• 安装规范：裁切长度 ≥ 传感器端部 20 mm，重叠折叠 1 圈，棉线 35 ° 螺旋绑扎，尾部浸入水槽 10 mm。
4.4 风速再确认
• 用热线风速仪在湿球附近 5 cm 处测量，目标 3.0 ± 0.3 m·s⁻¹；低于下限则检查风机电容、皮带张力或风道泄漏。
4.5 修复验证
• 完成纠正后，按 IEC 60068-2-38 图 2 进行 25 ℃/95 % RH 恒定试验，记录 2 h 内 RH 最大偏差，应 ≤ ±2 % RH；温度保持 25 ± 0.5 ℃。
五、预防性维护策略
5.1 每日
• 通过 HMI 记录湿球与干球差值，建立 SPC 控制图，出现连续 7 点上升倾向即预警。
5.2 每周
• 用 75 % 酒精棉签轻擦湿球传感器头部，防止油脂附着影响蒸发。
5.3 每月
• 排空水箱，用 0.1 % 次氯酸钠循环消毒 30 min，再用去离子水冲洗三遍，菌落总数 ≤ 100 CFU·mL⁻¹。
5.4 每季度
• 比对湿球纱布重量：干燥后与饱和后质量差应 ≥ 6 倍，否则提前更换。
5.5 每年
• 委托具备 CNAS 资质的第三方进行 9 点湿度均匀度校准，出具溯源证书。
六、水质管理——被忽视的关键因素
6.1 硬度影响
自来水硬度 150 mg·L⁻¹（以 CaCO₃ 计）时，30 d 可在纱布表面沉积 0.8 g 水垢，吸水量下降 40 %。
6.2 电导率在线监测
安装 0～20 µS·cm⁻¹ 电导率电极，设定报警值 10 µS·cm⁻¹，超限自动切换 DI 水源。
6.3 废水回收
加湿冷凝水经 0.22 µm 滤膜、紫外杀菌后回流至预热水箱，节水 30 %，降低运行成本。
七、特殊案例与处置
案例：某军工单位 −40 ℃/95 % RH 交变阶段 RH 仅 70 %
诊断：湿球水槽结冰，导致水位开关失效。
处置：
水槽内加入 20 % 食品级丙二醇，降低冰点至 −15 ℃；
加热棒功率由 15 W 提升至 30 W，维持液态；
更换耐低温硅胶纱布（脆化温度 −80 ℃）。
验证：交变 5 周期后 RH 偏差稳定在 ±1.5 % RH。
八、专业支持边界
若完成本文全部流程后，湿度偏差仍 > ±3 % RH，或出现以下情况，请立即联系具备《修理计量器具许可证》的服务机构：
• 箱体焊缝氦检漏率 > 10⁻⁷ Pa·m³·s⁻¹；
• 湿球传感器漂移 > 0.3 ℃/年，且校准失败；
• PLC 模拟量模块线性度误差 > 0.2 %，需更换硬件。
湿度不足并非单一故障点，而是“水-电-气-材料”耦合失配的结果。建立“日监控、周清洁、月换纱、季校准、年溯源”的闭环管理，可将湿度偏差长期稳定在 ±2 % RH 以内，显著降低试验失败率与质量风险。对研发实验室而言，系统掌握上述诊断与维护技能，是确保高低温交变湿热试验数据准确、产品可靠性验证可信的必由之路。
