熱力學循環是冷熱沖擊試驗箱溫控的理論基石。蒸氣壓縮制冷循環為例，它主要由壓縮、冷凝、節流和蒸發四個過程組成。壓縮機將低溫低壓的制冷劑蒸氣壓縮成高溫高壓氣體，隨后進入冷凝器，在冷凝器中制冷劑向外界環境釋放熱量，由氣態轉變為液態；液態制冷劑經過節流裝置，壓力驟降，溫度降低，進入蒸發器；在蒸發器中，制冷劑吸收試驗箱內的熱量，重新汽化成蒸氣，如此周而復始，實現熱量從低溫物體向高溫物體的轉移，達到制冷效果。制熱過程則可通過電加熱元件或逆循環實現，通過控制加熱功率與循環過程，實現試驗箱內溫度的調節。

雙艙設計帶來了顯著的性能提升。由于高溫艙與低溫艙可預先分別控溫，當進行冷熱沖擊測試時，樣品能夠在兩艙間快速切換，無需等待整個箱體完成大幅度的溫度升降，大幅縮短了測試周期。同時，獨立艙室減少了溫度波動的相互影響，高溫艙與低溫艙內的溫度均勻性可達 ±1℃ ，極大提高了控溫精度。此外，智能控制系統可根據測試計劃，提前規劃兩艙的溫度調節策略，在非測試時段降低艙體維持溫度的能耗，雙艙間高效隔熱材料與密封結構，也進一步減少了熱傳導損失，實現了能耗與效率的平衡。