關(guān)于溫濕度表檢定或校準(zhǔn)的不確定度評(píng)定

摘 要：在生活與生產(chǎn)過(guò)程中，環(huán)境的溫度和濕度對(duì)人類活動(dòng)起到很大的影響作用。溫濕度表就是溫濕度監(jiān)測(cè)的直接手段。通過(guò)在國(guó)家規(guī)定或允許的有關(guān)計(jì)量部門進(jìn)行檢定或校準(zhǔn)，來(lái)確定溫濕度表的準(zhǔn)確性和有效性。而有效的做出不確定度分析和評(píng)定，對(duì)溫濕度表讀出更真實(shí)的值具有很重要的意義。

關(guān)鍵詞：溫濕度表；檢定或校準(zhǔn)；不確定度評(píng)定

0.引言

在生活與生產(chǎn)過(guò)程中，環(huán)境的溫度和濕度對(duì)人類活動(dòng)起到很大的影響作用。溫濕度不宜過(guò)高或過(guò)低。濕度過(guò)高，人體散熱就比較困難，濕度過(guò)低，空寂看著，人的呼吸道會(huì)干澀難受；溫濕度的過(guò)高或過(guò)低，對(duì)農(nóng)業(yè)及工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)很大程度的影響。所以溫濕度監(jiān)測(cè)變得尤為重要。溫濕度表就是溫濕度監(jiān)測(cè)的直接手段。但是怎樣能確定溫濕度表能準(zhǔn)確的反應(yīng)實(shí)際溫濕度值呢？只有通過(guò)在國(guó)家規(guī)定或允許的有關(guān)計(jì)量部門進(jìn)行檢定或校準(zhǔn)，來(lái)確定儀表的準(zhǔn)確性和有效性。

有關(guān)計(jì)量部門對(duì)儀器的檢定或校準(zhǔn)過(guò)程中，不可避免的會(huì)帶來(lái)不確定度。不確定度的含義是指由于測(cè)量誤差的存在，對(duì)被測(cè)量值的不能肯定的程度。反過(guò)來(lái)，也表明該結(jié)果的可信賴程度。它是測(cè)量結(jié)果質(zhì)量的指標(biāo)。不確定度越小，所述結(jié)果與被測(cè)量的真值愈接近，質(zhì)量越高，水平越高，其使用價(jià)值越高；不確定度越大，測(cè)量結(jié)果的質(zhì)量越低，水平越低，其使用價(jià)值也越低。有效的做出不確定度分析和評(píng)定，對(duì)溫濕度表讀出更真實(shí)的值具有很重要的意義。

1.溫濕度表的不確定度分析

1.1標(biāo)準(zhǔn)器及其主要計(jì)量特性應(yīng)滿足規(guī)程要求露點(diǎn)溫度量程：（-35 ～ +85）℃，相對(duì)濕度量程：（1.5%-100%）RH，露點(diǎn)準(zhǔn)確度：±0 .1℃，相對(duì)濕度：±l.0%RH。

1.2被測(cè)對(duì)象及其主要性能：機(jī)械式溫濕度計(jì)， 測(cè)量范圍為：5℃～50℃、40%RH～90%RH，最大允許誤差為溫度：？2℃；濕度：±5%RH（40%RH～70%RH）、±7%RH（40%RH以下或70%RH以上）。

2 數(shù)學(xué)模型

ΔT = T- Ts

= T - （TB + d1 ）

= T- TB - d1 （1）

ΔH = H-Hs

= H - （HB + d2 ）

= H - HB- d2 （2）

式中： ΔT ---- 被測(cè)儀器溫度示值誤差（℃）；

ΔH ---- 被測(cè)儀器濕度示值誤差（%RH）。

T ---- 被測(cè)儀器溫度讀數(shù)（℃）；

Ts ---- 被測(cè)儀器位置的實(shí)際溫度（℃）；

TB ---- 標(biāo)準(zhǔn)器溫度讀數(shù)（℃）；

H ---- 被測(cè)儀器相對(duì)濕度讀數(shù)（%RH）；

Hs ---- 被測(cè)儀器位置處的實(shí)際相對(duì)濕度；

d1 ---- 標(biāo)準(zhǔn)器的溫度修正值（℃）；

HB ---- 標(biāo)準(zhǔn)器相對(duì)濕度讀數(shù)（%RH）；

D2 ---- 標(biāo)準(zhǔn)器的相對(duì)濕度修正值（%RH）。

3 靈敏度系數(shù)

3.1 溫度示值誤差的靈敏度系數(shù)

c1 = ΔT / T = 1

c2 = ΔT / TB = -1

c3 = ΔT / d1 = -1

3.2 相對(duì)濕度示值誤差的靈敏度系數(shù)

c1 = ΔH / H = 1

c2 = ΔH / Hs = -1

4標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

4.1 溫度示值誤差的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

4.1.1 輸入量T的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

該項(xiàng)不確定度主要來(lái)源于由試驗(yàn)箱的溫度不穩(wěn)定性、被測(cè)儀器的溫度讀數(shù)誤差等引起的測(cè)量結(jié)果的不重復(fù)性。通過(guò)多次重復(fù)測(cè)量，采用A類評(píng)定方式來(lái)求得該分項(xiàng)。

取一臺(tái)溫濕度計(jì)，在15℃、20℃、30℃點(diǎn)上在相同條件下重復(fù)測(cè)量10次，共得到3組測(cè)量數(shù)據(jù)，按式（3）計(jì)算單次實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差

合并樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差：

實(shí)際只測(cè)量1次，于是 u （ T ） =

4.1.2 輸入量d1的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

該項(xiàng)不確定度是由于標(biāo)準(zhǔn)器的使用而引入的。根據(jù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)器的最大允許誤差應(yīng)滿足±0.1℃，滿足均勻分布，于是：

u （d1） = 0.1℃ /

4.1.3 輸入量TB的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

該項(xiàng)不確定度來(lái)源于試驗(yàn)箱的溫場(chǎng)不均勻性以及標(biāo)準(zhǔn)器的讀數(shù)誤差，由于后者的影響遠(yuǎn)小于前者，可忽略。

根據(jù)本測(cè)量方法，在測(cè)量時(shí)標(biāo)準(zhǔn)器放置在試驗(yàn)箱工作室的中心位置，而被測(cè)儀器則放置在試驗(yàn)箱工作室的任意位置，這兩點(diǎn)間因試驗(yàn)箱的溫場(chǎng)不均勻性而存在溫差，因此以標(biāo)準(zhǔn)器探頭處的溫度替代被測(cè)儀器處的溫度就引入了不確定度。

根據(jù)規(guī)范，溫濕度箱的溫場(chǎng)均勻性為0.3℃，為均勻分布，于是：

u （TB ） = 0.3 /

4.2 濕度示值誤差的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

4.2.1 輸入量H的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

該項(xiàng)不確定度主要來(lái)源于由試驗(yàn)箱的濕度不穩(wěn)定性、被測(cè)儀器的濕度讀數(shù)誤差等引起的測(cè)量結(jié)果的不重復(fù)性。通過(guò)多次重復(fù)測(cè)量，采用A類評(píng)定方式來(lái)求得該分項(xiàng)。

取三臺(tái)溫濕度計(jì)，在20℃時(shí)40%RH、60%RH、80%RH點(diǎn)上在相同條件下重復(fù)測(cè)量10次，共得到3組測(cè)量數(shù)據(jù)，按式（4）計(jì)算單次實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差

合并樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差：

實(shí)際只測(cè)量1次，于是 u （H ） =

4.2.2 輸入量d2的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

該項(xiàng)不確定度是由于標(biāo)準(zhǔn)器的使用而引入的。根據(jù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)器的最大允許誤差應(yīng)滿足±1%RH，滿足均勻分布，于是：

u （d2） = 1%RH /

5合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

5.1 溫度的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

溫度合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算

各輸入量彼此獨(dú)立不相關(guān)，所以溫度合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度可按下式計(jì)算：

5.2 濕度的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

溫度合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算

各輸入量彼此獨(dú)立不相關(guān)，所以溫度合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度可按下式計(jì)算：

6 擴(kuò)展不確定度的評(píng)定

6.1 溫度擴(kuò)展不確定度的評(píng)定

U = k ×uc（ΔT ）

6.2 濕度擴(kuò)展不確定度的評(píng)定

U = k× uc（ΔH ）

7.總結(jié)語(yǔ)

有效的做出不確定度分析和評(píng)定，有助于更準(zhǔn)確的了解溫濕度表所給數(shù)據(jù)的真實(shí)性。有助于相關(guān)環(huán)境更精密的改良和控制。隨著科技和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、社會(huì)的進(jìn)步，計(jì)量的作用和意義已日益明顯。眾所周知，科學(xué)技術(shù)是人類生存和發(fā)展的一個(gè)重要基礎(chǔ)。沒有科學(xué)技術(shù)，便不可能有人類的今天。

參考文獻(xiàn)：

[1]國(guó)家檢定規(guī)程JJG205-2005《機(jī)械式溫濕度計(jì)》

[2]國(guó)家技術(shù)規(guī)范JJF1059.1-2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》

[3]國(guó)家技術(shù)規(guī)范JJF1033-2016《計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范》

作者簡(jiǎn)介：

李桃，女，云南大理人，本科，主要從事計(jì)量測(cè)試溫度及濕度方面的研究.