低溫試驗測量審核不滿意的分析

鄧永芳，羅 俊

（中國電子科技集團公司第二十四研究所，重慶 400060）

引言

采用ZTH020U型高低溫濕熱試驗箱參與某公司組織的低溫對比試驗，試驗后收到該公司提供的《測量審核結果報告》。報告給出樣品的動作溫度指定值為-15.50℃，而ZTH020U高低溫濕熱試驗箱的動作溫度測試值為-12.2℃，根據評價依據CNAS-GL：2006《能力驗證結果的統計處理和能力評價指南》評價，Z比分數值為3.92，測量審核結論不滿意。

本次參與低溫試驗的試驗設備為上海增達設備有限公司生產的ZTH020U型高低溫濕熱試驗箱，試驗箱編號653409003。針對本次測量審核不滿意結論，進行了原因查找與分析。

1 ZTH020U低溫試驗的測量結果

1.1 低溫試驗的規定要求

1）樣品線路連接方法如圖1所示。其中試驗供電電源220V±5%～、50Hz±1%，電路導線橫截面積1.0mm2。

2）樣品放置在試驗箱外，將樣品感溫探頭放入試驗箱中。

3）接通電路，開啟試驗箱，從常溫開始降溫，觀察指示燈狀態，至指示燈熄滅，記錄指示燈熄滅瞬間樣品的動作溫度。

1.2 低溫試驗方法

按低溫試驗規定要求把樣品的感溫探頭放入ZTH020U型高低溫濕熱試驗箱中。感溫探頭放入位置如圖2所示。

低溫試驗中的樣品的動作溫度的讀取中采用的是試驗箱自帶溫度顯示。

1.3 低溫試驗結果

圖1 線路連接圖

低溫試驗是從試驗箱的初始溫度21.4℃開始降溫，指示燈熄滅，試驗箱自帶顯示溫度為-12.2℃，即記錄試驗箱溫度為-12.2℃。

2 試驗試驗測量審核不滿意原因分析

2.1 試驗試驗測量審核不滿意原因分析

ZTH020U型高低溫濕熱試驗箱箱體的進風口位置、箱體的排氣口位置、箱體的溫度傳感器位置及本次低溫試驗的樣品感溫探頭的位置如圖3所示。

由于本次低溫試驗是從常溫開始降溫，觀察指示燈熄滅并記錄指示燈熄滅瞬間樣品的動作溫度，樣品動作反映的是試驗箱降溫的動態過程的溫度。冷氣進風口位于箱體最里面的頂后部位置，箱體的溫度感應器位于箱體最里面的底后部排氣口位置附近。在低溫試驗過程中，冷氣從箱體頂部進風口進入箱體，再由箱體底部的排風口排出，在降溫過程中，箱體內部因為冷風的傳遞流動會形成一定的溫度梯度。在本次低溫試驗中箱體的溫度傳感器位置和樣品感溫探頭位置不同，與箱體的進氣口的相對距離也不一樣，因此在低溫試驗的降溫試驗過程中，試驗箱自帶的溫度感應器所檢測到的溫度與樣品感溫探頭感測到的溫度是不一致的。

由上述分析可知，本次由ZTH020U型高低溫濕熱試驗箱箱體自帶的顯示溫度給出的數據，不是樣品感溫探頭感測到的真實溫度。

2.2 ZTH020U降溫過程的驗證

圖2 樣品感溫探頭的位置

圖3 溫度傳感器與樣品感溫探頭的位置

把點溫計探頭放置在ZTH020U試驗箱中圖2所示的樣品感溫探頭位置。從常溫開始降溫，模擬低溫試驗測量樣品動作溫度的全過程。

觀察ZTH020U降溫過程中，溫度從常溫降至-11.5℃過程中，開始階段降溫速率較快，后降溫逐漸減緩，降溫過程中試驗箱顯示溫度和點溫計測試溫度差距不同。溫度降至-11.5℃（試驗箱顯示溫度）左右時，出現暫停、回溫現象，溫度回升到-9.5℃左右，之后出現快速降溫。降溫中出現的暫停、回溫現象是因為ZTH020U型高低溫濕熱試驗箱有兩組壓縮機，從常溫開始降溫過程中，第一級壓縮機啟動、工作，溫度降至-11.5℃，暫停之后，第二級壓縮機啟動、工作。

在試驗箱顯示溫度的-3℃到-13.3℃范圍對應點溫計測試溫度結果如表1所示。

其中，ZTH020U檢測-12.2℃溫度點附近溫度-12.4℃，點溫計檢測到的樣品感溫探頭位置溫度為-15.9℃。檢測結果如圖4所示。

即ZTH020U檢測-12.2℃溫度時，樣品感溫探頭位置溫度應為-15.7℃左右。

3 ZTH020U型高低溫濕熱試驗箱自身評價

3.1 校準

按JJF 1101-2003《環境試驗設備溫度、濕度校準規范》要求對ZTH020U型高低溫濕熱試驗箱（653409003）進行了校準，其證書校準點溫度有125℃、-10℃、-70℃。結果如表2所示。

校準結果合格。

3.2 -15℃溫度點的計量

按GB/T 5170.2-2008《檢定計量方法》要求對ZTH020U型高低溫濕熱試驗箱的-15℃進行了校準。結果如表3所示。

從表3可以看出，ZTH020U型高低溫濕熱試驗箱（653409003）-15℃符合要求。

4 試驗結果分析

本次低溫試驗測試審核結論不滿意的原因：本次低溫試驗的測試本身是降溫過程的動態測試，試驗人員讀取的溫度是箱體自帶的溫度顯示溫度。試驗箱在降溫過程中，箱體內是有一定的溫度梯度，而試驗箱箱體的溫度傳感器位置、樣品感溫探頭的位置不在一處，與冷風進入口的距離也不一樣，使得箱體的溫度傳感器位置檢測到的溫度不是樣品感溫探頭感測到的實際溫度。

5 結束語

用高低溫試驗箱參與溫度試驗時，由于試驗箱在升溫或降溫過程中，試驗箱中的溫度分布是有溫度梯度的。與進風口不同位置、距離不同時，其溫度也不同。因此在此類試驗中，應在樣品感溫探頭的位置附近設備溫度檢測器，或者把樣品的感溫探頭放置在箱體感溫器附近，以較準確的檢測出樣品的感溫探頭感應到的真實溫度值，特別是升降溫速率快的試驗箱。這樣才不會出現檢測結果不準確的情況。

表1 試驗箱顯示溫度對應點溫計測試溫度

圖4 -12.2℃附近溫度點溫度檢測

表2 校準點溫度

表3 檢定結果

[1]JJF 1101-2003,環境試驗設備溫度、濕度校準規范 [S].

[2]GB/T 5170.2-2008,電工電子產品環境試驗設備檢驗方法 溫度試驗設 [S].

[3]GB/T 2423.1-2008,電工電子產品環境試驗 第2 部分：試驗方法試驗A：低溫 [S].

[4]CNAS-GL02：2006,能力驗證結果的統計處理和能力評價指南 [B].北京：中國合格評定國家委員會發布，2006.

[5]夏錚錚 主編.中國能力驗證指南[M].北京：中國計量出版社，2001.