恒温恒湿试验箱的操控系统可说是整个设备的心脏，掌管着制冷、制热、控湿、循环、操控等大权。
制冷系统由高温度部分和低温部分组成，每一部分是一个相对独立的制冷系统。高温度部分中制冷剂的蒸发吸收来自低温部分的制冷剂的热量而汽化；低温部分制冷剂的蒸发则从被冷却的对象(试验机内的空气)吸热以获取冷量。高温度部分和低温部分之间是用一个蒸发冷凝器联系起来，它既是高温度部分的冷凝器，也是低温部分的冷凝器。
加热系统采用完全独立的镍铬合金电加热式，电阻率大、电阻温度系数小，在高温度下变形小且不易脆化，自身加热温度可达1000～1500℃，使用寿命长。
加湿是恒温恒湿试验箱不同于高低温试验箱的*主要一部分，恒温恒湿试验箱采用外置隔离式，全不锈钢锅炉式浅表面蒸发式加湿器。除湿方式采用机械制冷除湿，将空气冷却到露点温度以下，使大于饱和含湿量的水汽凝结析出，这样就降低了湿度。
送风循环系统：空气循环系统由耐温低噪音空调型电机，多叶式离心风轮构成。它提供了试验机内空气的循环。
操控系统是综合试验箱的核心，它决定了试验机的升温速率，精度等重要指标。试验机的操控器大都采用PID操控，也有少部分采用PID与模糊操控相组合的操控方式。由于操控系统基本上属于软件的范畴，而且此部分在使用过程中，一般不会出现问题。
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