Buồng môi trường, buồng khí khậu, buồng thử nghiệm: Ý nghĩa thật sự của chúng là gì?

Buồng môi trường là gì?

Buồng môi trường là gì? Buồng môi trường là một loại không gian được thiết kế và điều chỉnh để tạo ra các điều kiện môi trường cụ thể để thử nghiệm, nghiên cứu hoặc mô phỏng. Nó được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như khoa học, công nghệ, y học và công nghiệp để nghiên cứu tác động của môi trường đến các vật liệu, sản phẩm, thiết bị hoặc hệ thống.

Buồng môi trường có khả năng kiểm soát và điều chỉnh các yếu tố môi trường quan trọng như nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, áp suất, hướng gió và các yếu tố khác, tùy thuộc vào mục đích và yêu cầu của thử nghiệm. Việc có khả năng kiểm soát và điều chỉnh môi trường này cho phép các nhà nghiên cứu và kỹ sư thực hiện các thử nghiệm và nghiên cứu với điều kiện môi trường chính xác và lặp lại được.

Buồng môi trường là một phần quan trọng trong quá trình thử nghiệm và nghiên cứu, được sử dụng để đáp ứng nhiều yêu cầu khác nhau và đưa các thiết bị đang được thử nghiệm (DUT) đến giới hạn vật lý của chúng và mô phỏng các điều kiện trong thế giới thực mà chúng có thể gặp phải.

Trong các buồng môi trường, một số yếu tố quan trọng cần được kiểm soát và điều chỉnh để đáp ứng yêu cầu cụ thể của thử nghiệm. Một trong những yếu tố quan trọng đó là nhiệt độ. Buồng môi trường có khả năng tạo ra các điều kiện nhiệt độ khác nhau, từ các mức nhiệt độ cực cao đến cực thấp, để kiểm tra khả năng hoạt động và sự ổn định của DUT trong các điều kiện khác nhau.

Các loại buồng môi trường phổ biến

Nhiệt độ, độ ẩm, phun muối và sốc nhiệt là những buồng thử nghiệm môi trường phổ biến được sử dụng ngày nay.

Buồng nhiệt độ 

Buồng nhiệt độ, còn được gọi là buồng nhiệt, đã được thiết kế để cung cấp cho kỹ sư khả năng kiểm soát chính xác những điều kiện nhiệt độ cần thiết cho các chu kỳ hoặc thử nghiệm trạng thái ổn định. Buồng nhiệt độ đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm tra và nghiên cứu các thiết bị y tế, dược phẩm, điện tử, pin (bao gồm cả các loại tế bào khác nhau), ứng dụng quân sự và quốc phòng, thông tin liên lạc, vận chuyển và nhiều lĩnh vực khác.

Buồng nhiệt độ hoạt động dựa trên một hệ thống gia nhiệt phức tạp, đảm bảo rằng các điều kiện thử nghiệm đáng tin cậy và tuân thủ các tiêu chuẩn ngành. Các buồng nhiệt độ hiệu suất cao thường có phạm vi nhiệt độ từ -70°C đến 180°C (-94°F đến 356°F), trong khi các buồng được thiết kế để kiểm tra sự ổn định hoạt động tốt nhất trong khoảng từ -20°C đến 94°C (-4°F đến 201°F). Chúng có nhiều kích cỡ khác nhau, từ các mẫu để bàn có thể tích nhỏ dưới 1 feet khối cho đến các buồng lớn không cửa ngăn.

Buồng nhiệt độ được thiết kế với hệ thống luồng không khí, cho phép bộ gia nhiệt phản ứng nhanh để duy trì sự kiểm soát chặt chẽ về nhiệt độ bên trong buồng, đạt độ chính xác ± 0,5°C.

Ngoài ra, buồng nhiệt độ cũng có các tùy chọn làm mát bằng không khí hoặc làm mát bằng nước. Mặc dù làm mát bằng không khí có chi phí thấp hơn, tuy nhiên, tốc độ làm lạnh chậm hơn so với tùy chọn làm mát bằng nước. Làm mát bằng nước hiệu quả hơn, nhưng yêu cầu cài đặt phức tạp hơn và đòi hỏi nguồn nước liên tục. Để tăng cường hiệu suất làm lạnh, một số hệ thống buồng nhiệt độ còn tích hợp nitơ lỏng (LN2) hoặc carbon dioxide (CO2) vào hệ thống của họ, tạo điều kiện cho tốc độ làm lạnh nhanh hơn.

Đối với tính năng an toàn, buồng nhiệt độ có tích hợp các cảm biến điều khiển cao/thấp có thể được điều chỉnh, giúp ngăn chặn nhiệt độ tăng quá giới hạn trong quá trình thử nghiệm. Ngoài ra, các buồng thử nghiệm này còn được trang bị tính năng an toàn nhiệt độ cao bên trong và hệ thống làm lạnh với mạch an toàn quá áp suất.

Tất cả các thành phần này kết hợp với nhau để tạo ra một hệ thống thử nghiệm môi trường nhằm xác định độ bền và độ an toàn của các công nghệ hàng đầu.

Buồng đo độ ẩm

Có nhiều tiêu chuẩn đòi hỏi các thành phần độ ẩm ngoài nhiệt độ. Buồng đo độ ẩm là một không gian có kích thước và hiệu suất khác nhau, tương tự như buồng nhiệt độ hoặc buồng nhiệt.

Buồng đo độ ẩm sử dụng hệ thống tạo hơi để điều chỉnh độ ẩm trong không gian làm việc với độ chính xác cao. Hệ thống tạo hơi này bao gồm một ống thép không gỉ hoặc đồng kín. Một bộ phận khác làm nóng nước để biến nó thành hơi hoặc hơi nước, sau đó đi qua ống và kết hợp với không khí được điều hòa trong một khoang thông gió trước khi được đưa vào không gian làm việc.

Buồng đo độ ẩm tiêu chuẩn có thể đáp ứng các điều kiện thử nghiệm với độ ẩm tương đối (RH) từ 20% đến 95%, có thể đạt được mức độ ẩm nhất định ở nhiệt độ cụ thể. Ví dụ, sự thay đổi RH giữa 5 độ C và 32 độ C là đáng kể. Đối với những người cần mức độ RH cao hơn, có thể đạt được đến 98% RH bằng cách sử dụng cảm biến độ ẩm cao. Trong khi đó, mức độ RH thấp nhất chỉ đạt được là 5% bằng cách sử dụng máy sấy không khí hút ẩm.

Buồng thử nghiệm phun muối

Có nhiều ngành công nghiệp khác nhau đã tận dụng lợi ích của việc thử nghiệm nhiệt độ và độ ẩm, đồng thời sử dụng các buồng thử nghiệm phun muối (còn được gọi là buồng sương muối hoặc buồng ăn mòn).

Buồng phun muối được thiết kế để mô phỏng quá trình ăn mòn, giúp các kỹ sư đặt kỳ vọng về tuổi thọ của sản phẩm, độ bền của vật liệu và phát hiện các khuyết điểm tiềm ẩn.

Các buồng phun muối hiện đại nhất sử dụng ngày nay có không gian làm việc trong suốt, được bảo vệ bởi tấm mica Lucite ® cao cấp. Điều này cho phép các kỹ sư quan sát quá trình thử nghiệm từ mọi góc độ mà không bị hạn chế.

Trong hình thức sương mù, quá trình phun muối bao gồm điều chỉnh và hóa nước thành hạt nhỏ, kết hợp với dung dịch muối, sau đó được bơm vào không gian làm việc, thường ở nhiệt độ ổn định xung quanh 35°C (95°F).

Thử nghiệm phun muối được sử dụng để thử nghiệm nhiều yếu tố khác nhau mà DUT có thể gặp phải trong quá trình sử dụng trọn đời, bao gồm:

• Lớp phủ hữu cơ
• Sơn phủ
• Mạ kẽm và hợp kim kẽm
• Lớp phủ không được áp dụng điện phân, chẳng hạn như lớp phủ vảy kẽm
• Bề mặt phốt phát với lớp sơn tiếp theo, sơn lót, sơn mài hoặc chất chống gỉ
• Mạ điện crom, niken, đồng và thiếc

Buồng sốc nhiệt

Buồng sốc nhiệt được sử dụng để thực hiện các thử nghiệm sốc nhiệt bằng cách nhanh chóng di chuyển các DUT qua các nhiệt độ khắc nghiệt. Buồng này thường có ít nhất hai khu vực với hệ thống khí nén để di chuyển DUT giữa chúng. Một số buồng sốc nhiệt còn có một khu vực thứ ba để làm mát DUT đến nhiệt độ phòng, để đáp ứng các yêu cầu tiêu chuẩn.

Danh sách này còn nhiều hơn nhưng chưa được đầy đủ. Các buồng môi trường bổ sung bao gồm buồng AGREE (bao gồm cả bàn rung) và các buồng khác với các điều kiện bổ sung như cát và gió trong không gian làm việc.

Dù được gọi là buồng môi trường, buồng khí hậu hay buồng thử nghiệm, một điều không thay đổi là độ chính xác và hiệu suất là yếu tố quan trọng nhất. Nhà sản xuất có kinh nghiệm sẽ cung cấp cho bạn buồng chứa phù hợp với nhu cầu của bạn, cùng với sự hỗ trợ và dịch vụ để duy trì hoạt động của buồng trong nhiều năm tới.