高低温试验系统是目前应用非常广泛的一种环境模拟手段，通过一个封闭的高低温箱体提供高温及低温的环境，以考核各种装置高低温或低温环境下的性能。为了考察高低温试验系统测试过程中产品测试的状态，需要实时监测高低温系统的温度、压力、露点温度等数值。　　（1）考察了作为研究对象的液氮高低温箱环境模拟系统，包括：高低温箱体（A室、B室、C室）、液氮供给系统、气化系统、加热系统、管路系统及监测和控制系统组成。该系统实现功能主要包括监视功能，即采用摄像装置，全方位观察箱体内的运行情况，控制的指标如下：A室温度范围-120℃~170℃，B、C室温度范围-100℃~100℃；空间从-100℃~100℃平均升降温速率在|3℃/min|~|10℃/min|；空间从-100℃~100℃区间精度控制在±3℃以内。　　（2）设计了一个摄像保温装置，保证摄像机工作温度范围为-40℃至+55℃之间。该装置包括双层玻璃罩、法兰、摄像支撑结构、接通管等结构，通过通氮气进行置换控温。对摄像保温系统进行性能测试，观察玻璃罩和玻璃罩与金属法兰接口。其次，分析温控系统的漏热，分别从辐射、导热以及气体传热及摄像机自身产热四个方面进行计算，得到在高温和低温下的热量分别35.89和51.44 W。通氮气的入口温度为20℃，取摄像装置的极端工作环境（-30℃和+40℃），考虑其管径和流量，并分析当波纹管长度发生变化时的漏热和通氮气的流量及通氮气的入口温度变化。可以知道，两者都满足线性关系，考虑摄像装置工作的两个极端温度环境，其流量方程为 V=1.50l+3.80 m3/h和V=3.75l+9.50 m3/h，其温度方程为T1=17.48l+14.25℃和T2=-7.02l+22.22℃。实验结构显示，该温控系统维持温度在30℃较长时间，保证摄像装置的正常工作，证明该摄像温控系统是有效的。　　（3）对测控系统进行软件设计，采用labview来实现置换模块、高温模块、高温保温模块、低温模块、低温保温模块等组成，实时对系统的温度、露点温度及压力进行测量并进行储存，便于之后对数据进行处理。考察被控对象的理论特性，包括电加热器及液氮阀等如何实现三个工况满足条件，并从实验结果进行验证。　　（4）在置换工况、低温工况和高温工况下，计算得经置换后露点温度值在-76℃，时间为1500 s，且A室、AB室及ABC室的置换时间分别为1500 s、1750 s和1800 s，电加热器的功率为80.02 kW、186.40 kW和213.03 kW。试验结果置换的时间为2000 s，此时箱体内的温度为-68℃。高温工况下，A室在2400 s温度上升至100℃，电加热器的功率从97.53 kW上升至325.10 kW，A室、AB室及ABC室的升温过程，其在升温速率分别为3℃/min和10℃/min时的电加热量分别为97.53/325.10 kW、234.07/780.24 kW、292.60/975.30 kW。试验结果在2500 s箱体内的温度达到100℃，温度均匀性在±3℃。在升温阶段，箱体内的升温速率为3.73℃/min，送风温度速率为4.12℃/min，在3℃/min~10℃/min，且升温阶段时的电加热功率保持在480 kW，保温阶段，电加热器功率150 kW，保持4小时。低温工况下，A室在2600 s温度下降至-100℃，液氮总量分别为1342 kg和1047 kg，A室、AB室及ABC室的升温过程，其在降温速率分别为3℃/min和10℃/min时需要的液氮量分别为1342/1047 kg、3117.6/2512.8 kg、3972/3141 kg。试验结果在2800 s箱体内的温度达到-100℃，温度均匀性在±3℃，此时的箱体降温速率为4.27℃/min，送风温度降温速率为6.27℃/min，此时的液氮质量流量为0.58 kg/s，经过2300 s后需要的液氮量为4040 kg，电加热量为1000 kW。进入保温过程后，调节液氮量为0.25 kg/s，经过4小时后需要的液氮量为3232 kg，此时的电加热量为550 kW。