恒溫水槽溫度濕度偏差校準結果和不確定度評定

田馳

摘 要：恒溫水槽也稱之為恒溫水浴鍋、電熱恒溫水浴和恒溫水箱，其安全穩定地運行和準確的示值，直接影響產品檢驗數據的準確性和結論判定的客觀性。該文從溫度和濕度兩方面對恒溫水槽進行校準，對巡檢儀傳感器測得的數據結果進行分析和不確定度評定，確定環境設備的運行狀態，為產品下一步性能試驗出具可靠數據提供保障和支持。

關鍵詞：恒溫水槽 水浴鍋 溫度 濕度 不確定度

中圖分類號：TB943 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）02（c）-0103-02

恒溫水槽是由控制器、工作室、槽體、加熱管、循環泵等部件組成。恒溫槽有一個核心的部件——微機智能控制系統，用來控制溫度的變化，最終達到一個恒溫的作用，適用于生物、化學、物理、植物、化工等科學上作精密恒溫的直接加熱制冷和輔助加熱制冷等方面，是質檢機構最常用設備之一，用于樣品檢驗前期，如耐壓試驗、絕緣電阻等，其安全穩定地運行和準確的示值，是下一步產品性能試驗出具可靠數據的保障和前提。

1 校準方法

建立恒溫槽設備溫濕度校準裝置，首先將水浴鍋加熱溫度設定在被校溫度點，然后將巡檢儀傳感器放入被檢箱體內，5個測溫點分別位于工作區的幾何中心和四個角。各測溫點到水浴鍋內壁的距離為各自邊長的1/10。溫度傳感器離擱板20 mm，待設定溫度穩定后，開始測量。在30 min內，每隔3 min 測量1次，共測量11次，記錄各測溫點和水浴鍋顯示的溫度值。校準條件和計量器具要求如下。

（1）計量標準器配套設備及技術指標：環境試驗設備溫濕度巡檢儀；測量范圍：-60 ℃～200 ℃；分辨力：0.01 ℃；允差：±0.15℃；沈陽計量檢定：周期1年。

（2）環境條件：溫度：（15～35）℃；溫度：≤85%；無振動影響；有排水。

環境試驗設備溫濕度巡檢儀輔配一支鉑電阻傳感器，分辨率為0.01 ℃，測量范圍為（-100～200）℃。首先進行重復性試驗判斷其是否符合要求。以溫度30 ℃測量點為例進行精度測量10次計算重復性。10次測量值分別為30.02、30.00、30.01、30.03、30.03、30.04、30.03、30.00、30.02、30.01，平均值為30.024 ℃。計算重復性：

（3）計量標準的穩定性考核。恒溫水槽設置40 ℃為核查溫度點，不同日期測10個溫度值（見表1），得出變化量分別為：0.08、0.07、0.08、0.06，均小于允許變化量0.09，符合要求。

2 測量方法和依據

依據JJF（遼）118-2011《電熱恒溫水浴鍋校準規范》[1]，依據校準規范進行測試，以ETH-P16溫濕度記錄儀為標準，測量范圍（-100～200）℃，分辨力為 0.01℃，在60 ℃溫度穩定后，開始測量。每隔3 min測量1次，30 min內測11次，記錄各測溫點和水浴鍋顯示值，平均值修正后的最大值和最小值之差即為溫度均勻性。建立數學模型=，其中為溫度均勻性，℃；為各測溫點實際溫度的最大值，℃；為各測溫點實際溫度的最小值，℃。

3 標準不確定度的分析

3.1 輸入量的標準不確定度

（1）測量重復性引入的標準不確定度。60 ℃，在溫度平均值最高的測溫點上讀取11次溫度值，按A類方法評定，服從正態分布[2]，得到 ℃，則：0.08 ℃。

（2）測量標準修正值引入的標準不確定度分量。60 ℃時，溫濕度巡檢儀修正值的擴展不確定度為0.15 ℃，k=2，則：= 0.05 ℃。

（3）測量標準的分辨力引入的標準不確定度。溫濕度巡檢儀的分辨力為0.01 ℃，取半寬為0.005 ℃，按均勻分布處理，則： ℃。

（4）的合成標準不確定度。由于測量重復性和溫濕度巡檢儀的分辨力引入的分量相互關聯，故℃，℃。

3.2 輸入量的標準不確定度

（1）測量重復性引入的標準不確定度。60 ℃，在溫度平均值最高的測溫點上讀取11次溫度值，按A類方法評定，得到℃，則℃。

（2）測量標準修正值引入的標準不確定度分量。60 ℃時，溫濕度巡檢儀修正值的擴展不確定度為0.15 ℃，k=2，則： =0.05 ℃。

（3）測量標準的分辨力引入的標準不確定度。溫濕度巡檢儀的分辨力為0.01 ℃，取半寬為0.005 ℃，按均勻分布處理，則：

（4）的合成標準不確定度。由于測量重復性和溫濕度巡檢儀的分辨力引入的分量相互關聯，故℃。

3.3 合成標準不確定度

4 檢定或校準結果的驗證

選4路溫度傳感器，配合溫濕度記錄儀和標準水銀溫度計，比較檢定-30 ℃、0 ℃、100 ℃、200 ℃條件下的測量結果，溫濕度記錄儀測量值分別為：+0.02、0.00、+0.02、+0.02；標準水銀溫度計測量值分別為：+0.01、-0.01、+0.02、0.00；比對差值為：0.01、0.01、0.00、0.02。代入式|Y -Y 0|<[3]，符合要求。

5 結語

筆者所在單位大量使用各種恒溫槽、水浴鍋，為保證這些設備處于良好的狀態，建立恒溫槽溫度校準裝置是非常必要的。根據校準數據得出設備的總不確定度、重復性，判斷其是否符合JJF1101-2003技術規范的要求。通過對恒溫水槽的校準分析數據，得到結論：該裝置的總不確定度、重復性，穩定性，JJF（遼）118-2011技術規范的要求，可以開展恒溫槽的校準工作。這對于產品后續試驗示值準確，檢驗結果客觀可靠提供了技術參數和保證。

參考文獻

[1] JJF（遼）118-2011，電熱恒溫水浴鍋校準規范[Z].

[2] JJF1059-2012，測量不確定度評定與表示[Z].

[3] 曹宏燕.分析測試中測量不確定度及評定[J].冶金分析，2005（2）.