恒溫恒濕試驗箱由制冷系統、加熱系統、控制系統、濕度系統、空氣循環系統和傳感器系統等組成，所述系統分屬電氣和機械制冷兩大方面。下面簡單介紹幾個主要系統的工作原理和工作過程。

    1、制冷系統

    制冷系統是 恒溫恒濕試驗箱的關鍵部分之一。一般來說，恒溫恒濕試驗箱的制冷方式都是機械制冷以及輔助液氮制冷。機械制冷采用蒸氣壓縮式制冷，該制冷方式是人工制冷中應用廣泛而又經濟的制冷方式之一。
    蒸氣壓縮式制冷型式有：（1）單級制冷；（2）多級制冷；（3）復合式制冷。蒸氣壓縮式制冷系統主要由壓縮機、冷凝器、節流機構和蒸發器組成。由于試驗時的溫度低溫要達到-50℃，單級制冷難以滿足要求，因此恒溫恒濕試驗箱的制冷方式一般采用復合式制冷。

    2、加熱系統

     恒溫恒濕試驗箱的加熱系統相對制冷系統而言，是比較簡單的。它主要由大功率電阻絲組成。由于恒溫恒濕試驗箱要求的升溫速率較大（一般都要求在上升2℃/min），因此恒溫恒濕試驗箱的加熱系統功率都比較大。

    3、控制系統

    控制部分是恒溫恒濕試驗箱的核心，它決定了試驗箱的升降溫速率、精度等重要指標。現有恒溫恒濕試驗箱的控制器大都采用PID控制，也有少部分采用PID與模糊控制相結合的控制方式。

    4、濕度系統

    濕度系統分為加濕和除濕兩個子系統。
    恒溫恒濕試驗箱的加濕方式一般采用蒸氣加濕法，即在試驗箱內直接用電阻絲對水進行加熱，從而使水蒸氣來加濕。這種加濕方法加濕能力強，速度快，加濕控制靈敏，尤其在降溫時容易實現強制加濕。但是試驗箱內必須注意保持清潔，否則容易造成加濕盤的污染。恒溫恒濕試驗箱的除濕方式有機械制冷除濕和干燥器除濕兩種：
    （1）機械制冷除濕的除濕原理是將空氣冷卻到露點溫度以下，使大于飽和含濕量的水氣凝結析出，這樣就降低了濕度。
    （2）干燥器除濕是利用氣泵將試驗箱內的空氣抽出，并將干燥的空氣注入，同時將濕空氣送入可循環利用的干燥器進行干燥，干燥完后又送入試驗箱內，如此反復循環進行除濕。
    現在大部分恒溫恒濕試驗箱采用前一種除濕方法。后一種的除濕方法，可以使露點溫度達到0℃以下，適用于有特殊要求的場合，但費用較高。

    5、傳感器系統

    恒溫恒濕試驗箱的傳感器主要是溫度和濕度傳感器。溫度傳感器應用較多的是鉑電阻，也有采用熱電偶。濕度的測量方法有干濕球溫度計法和固態電子式傳感器直接測量法兩種。其中干濕球法測量精度不高，現在的恒溫恒濕試驗箱正逐步的以固態傳感器代替干濕球來進行濕度的測量。

    6、空氣循環系統

    空氣循環系統一般由離心式風扇和驅動其運轉的電機構成，其中有固定轉速的和自動調節轉速的兩種。固定轉速的如果要調節試驗箱內的溫度，是通過調節電阻絲的發熱來控制的，它的控制相對風扇可以自動控制的比較簡單。

    7、溫濕度控制

    溫濕度控制主要表現在溫濕度的精確度，基本上普通的溫濕度試驗箱溫度可上下2℃，濕度可上下10個百分點。相對來說比較好的溫濕度試驗箱能夠實現溫度上下0.5℃，濕度上下5個百分點。對于普通的測試，或者國際標準來講前面的試驗箱就可以滿足要求。

    8、PCB板中溫濕度測試和失效

    在溫濕度環境測試中都會碰到溫度變化率的問題，如果溫度變化快則會變成溫度沖擊，而溫度變化慢了又造成測試時間太長，不符合經濟效益。一般來講，溫度變化率定為20℃/h。低溫條件下不能直接把PCB板取出，以防止產生凝結水導致短路等現象發生。
    一般低溫低濕條件可以不考慮，主要原因是失效在此條件下產生得比較少，還有就是能失效低溫低濕的設備相對來說要貴很多，如非必要可以不做。
    再有就是每次用恒溫恒濕試驗箱進行測試時必須要做的事是在測試前后把 恒溫恒濕試驗箱的溫度和濕度調到一個固定的設定值，以確保溫濕度控制箱的工作正常并延長使用壽命，具體的溫濕度值是23℃和50%。