桌上型高低温试验箱的加热系统一般采用镍铬合金电加热丝直接加热，设备工作时，循环风扇使箱内空气产生对流，带走加热丝产生的热量，从而达到对箱内空气加热的效果；控制系统通过微电脑调节，控制加热丝的导通时间，加热热量与损耗热量达到动态平衡，实现控温的目的。
制冷剂经压缩机绝热压缩到较高的压力，消耗了功使排气温度升高，之后制冷剂经冷凝器等温地和四周介质进行热交换将热量传给四周介质。后制冷剂经截流阀绝热膨胀做功，这时制冷剂温度降低。制冷剂通过蒸发器等温地从温度较高的物体吸热，使被冷却物体温度降低。此循环周而复始从而达到降温之目的。
桌上型高低温试验箱的变温速率有两种提法，分别是全程平均降温速度和线形升降温速度。全程平均速度是指在试验箱的变温范围内，高温度与低温度之差值与时间之比。
线形升降温速度指在任意的每5min时间段内，能够保证的变温速率。而实际上对于高低温试验箱来说，保证线形升降温速度的难度大、关键的一段是，在降温段Z后的一个5min的时间段内，试验箱可以达到的降温速率。
因此高低温试验箱具有全程平均升降温速度和线形升降温速度（每5min平均速度）这两个参数，一般来说，线形升降温速度（每5min平均速度）是全程平均升降温速度的1／2。
各种规格、速度的快速温度变化高低温试验箱的温度范围通常即－60～＋130℃，但降温速度的变温范围却不同，根据不同的试验要求，高低温试验箱变温范围有的是－55～＋80℃，而有的是－40～＋80℃。
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