恒温恒湿试验箱主要由控温（低温制冷、高温加热、）和加湿两部分组成。让安装在试验箱顶部的风扇旋转，将外部空气进入箱体以实现空气循环、平衡箱体内的温、湿度，由测试箱内的温、湿度传感器采集的数据传导至温湿度控制器。采用计算机技术对环境温度、湿度进行测量和控制进行编辑处理，下达实验所需数值，通过空气加热单元、冷凝管以及蒸发单元、复叠式制冷压缩机的共同完成。
内部运作通过：空气循环系统、电器自控系统压缩机、制冷循环系统三个关统来共同完成工作的。三者分别如何工作，是怎样达到相互稳定、相互制约运行的呢?
（1）空气循环系统——离心风机负责将空气从回风口吸入，空气经过蒸发器、加湿器、电加热器，通过降温或升温、除湿或加湿后经送风口送到用户试验的空间内，送出的空气与空间内的空气混合后回到回风口，如此循环运行达到试验温度稳定。
（2）电器自控系统——这块包括电源部分和自动控制部分。电源部分通过接触器，对压缩机、风扇、电加热器、加湿器等供应电源自动控制部分，其部分为温湿度控制及故障保护部分。温湿度控制是通过温湿度控制器，将回风的温湿度与试验设定的温湿作对比，自动运行压缩机、加湿器、电加热等元件进行降温、升温、除湿，实现恒温恒湿的自动控制。
（3）压缩机制冷循环系统——蒸发器中的液态制冷剂吸收空气的热量（空气被降温及除湿）并开始蒸发，致使制冷剂与空气之间形成一定的温度差，液态制冷剂完全蒸发变为气态，后被压缩机吸入并压缩（压力和温度增加），气态制冷剂通过冷凝器（风冷/水冷）吸收热量，凝结成液体。通过膨胀阀（或毛细管）节流后变成低温低压制冷剂进入蒸发器，完成制冷剂循环过程。
恒温恒湿试验箱控制方式是多段编程控制：控制系统具有预置温度、湿度曲线,并且根据预置进行控制的能力,并可多段设置.恒温恒湿试验箱有能力根据预置的曲线完成试验过程和循环,并且可以在*大升温、降温速率能力的范围内,控制升温、降温的速率,即可以根据设定的曲线的斜率控制升温、降温速率。
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