可程式高低温试验箱是一种能够模拟并精确控制特殊温度环境，并可按预设程序自动运行的设备。其技术核心在于制冷系统、加热系统与空气循环系统的协同工作与精密控制。这三个子系统共同构成了实现宽温范围、快速温度变化及高均匀性温度场的能力基础。
一、制冷系统
制冷系统负责从试验箱内部移除热量，实现低温及快速降温。
核心原理与部件：通常采用机械压缩式制冷循环。核心部件包括压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器。制冷剂在压缩机中被压缩为高温高压气体，经冷凝器向环境散热后冷凝为高压液体。液态制冷剂通过节流装置降压、降温后，进入蒸发器。在蒸发器内，低温低压的液态制冷剂吸收流经的空气热量，蒸发为气体，从而实现空气的冷却。气态制冷剂再次被压缩机吸入，完成循环。
低温实现与能效：为达到较低温度，常采用复叠式制冷系统。它包含两个独立的制冷循环：高温级循环和低温级循环。高温级的蒸发器同时作为低温级的冷凝器，通过两级接力降温，突破单一制冷循环的极限，可有效获得更低的温度。系统设计需考虑能效与稳定性。
降温速率控制：快速降温能力取决于制冷系统的制冷量。通过匹配足够功率的压缩机、优化换热器面积和风量，并可能采用液氮辅助冷却等方式，可提高降温速率。控制系统中对压缩机容量、旁通回路的调节，则用于实现线性的、可控的降温过程。
二、加热系统
加热系统负责向可程式高低温试验箱内部输入热量，实现升温和高温保持。
加热方式：通常采用电阻丝加热。镍铬合金等电阻丝安装在空气循环的通道中，当通电时，电阻丝发热。其功率需根据试验箱容积、较高温度要求和升温速率需求来确定。
控制与安全：加热器的通断或功率调节由控制器根据设定温度与实测温度的偏差进行精确控制。为防止过热，通常设有独立的超温保护装置，当主控系统失效、温度超过安全限值时，能切断加热器电源。加热器通常采用分组设计，可实现多级功率输出，提高控制精度。
三、空气循环系统
空气循环系统是连接制冷、加热与工作空间，保证温度均匀性和传热效率的关键。
强制对流结构：由离心风机、导风板（风道）及工作室构成循环路径。风机驱动箱内空气强制流动。空气依次流经蒸发器、加热器，再通过精心设计的风道，均匀地送入工作室，与试样进行热交换后，返回风机入口，形成闭式循环。
温度均匀性保证：温度均匀性是关键性能指标。其优劣取决于风道设计的合理性、出风与回风的布局、风机的风量与风压。优化的风道设计能使气流在工作室的各个位置流速和方向均匀，更大限度减少温度分层和死角。有些设计采用顶部送风、底部回风，或垂直循环等方式。
风速调节：部分设备支持风机转速调节。较高风速可提高热交换效率，实现更快的温度变化率，但可能对试样产生不可忽视的风冷/风热效应；较低风速则更适合对气流敏感的测试。可控的风速扩展了设备的应用范围。
四、系统的协同与控制
这三个子系统并非独立工作，而是由可编程控制器统一指挥。在降温过程中，控制器启动制冷系统，并根据需要调节加热系统以平滑降温曲线或抵消过冲。在升温过程中，主要运行加热系统。在温度保持阶段，控制器需动态平衡微弱的制冷与加热输出，以维持温度的稳定性。空气循环系统则全程工作，确保热量或冷量的有效传递与分布均匀。
可程式高低温试验箱的技术核心，是其制冷、加热与空气循环三大子系统在精密控制下的高度集成与协同。制冷系统提供可控的冷量移除能力，加热系统提供精确的热量输入，而高效的空气循环系统则是实现快速热交换和温度场高度均匀的媒介。正是这三者性能的优劣与匹配程度，共同决定了试验箱的极限温度范围、升降温速率、温度稳定性和均匀性等关键指标，使其能够可靠地执行复杂的温度环境模拟程序，服务于电子、汽车、材料、航空航天等众多领域的研发与质量验证工作。
