恒温恒湿试验箱由制冷系统、加热系统、控制系统、温度系统、空气循环系统和传感器系统六个部分组成，上述系统分属电气和机械制冷两大方面。几个主要系统的工作原理和工作过程如下：

1. 制冷系统：该系统负责在试验箱内产生低温环境。它通常包括压缩机、冷凝器、蒸发器和冷媒等部件。当冷媒流经蒸发器时，它会吸收热量并蒸发，从而降低箱内温度。然后，冷媒蒸气被压缩机吸入并压缩，之后流向冷凝器释放热量并凝结成液体，完成一个循环。

2. 加热系统：加热系统主要由高功率电阻丝组成，用于提高试验箱内的温度。由于升温速率要求较大，因此加热元件的功率通常较高。底板也配有加热器以保持温度均匀。

3. 控制系统：控制系统是试验箱的大脑，决定着温度和湿度的调节速率和精度。现代试验箱多采用PID（比例-积分-微分）控制器进行精确控制。部分试验箱还结合了模糊控制逻辑以提高控制效果。这些控制算法通常通过软件实现，稳定性较好。

4. 湿度系统：湿度系统分为加湿和除湿两部分。加湿通常采用蒸汽加湿法，将低压蒸汽注入试验空间快速增加湿度。而除湿则通过制冷系统中的蒸发器来实现，当空气在蒸发器上冷却时，水蒸气凝结成水滴，从而降低湿度。

5. 传感器系统：传感器系统包括温度和湿度传感器，用于实时监测试验箱内的环境条件。温度传感器常用铂电阻或热电偶，而湿度测量可以采用干湿球温度计法或固态电子式传感器直接测量法。

6. 空气循环系统：空气循环系统由离心风扇和驱动电机组成，确保试验箱内的空气均匀循环，从而使温度和湿度分布均匀。