環境試驗箱溫度均勻性校準定位裝置

黃薛青 張仲強 葛宇申/上海市計量測試技術研究院

0 引言

環境試驗箱被廣泛應用于產品環境可靠性檢測領域中。為確保試驗的準確性，實驗室需要定期對試驗設備進行校準。同時，根據CNAS-CL01中的規定，實驗室還需要在一個校準周期內，對儀器設備進行期間核查，以確保設備在一個校準周期內運行正常。環境試驗箱在氣候環境可靠性實驗室內使用頻率高，持續運行時間久，因此，對于試驗箱，無論是校準還是期間核查，都是非常重要的。

本文設計了一種環境試驗箱溫度均勻性校準定位裝置，可以有效提升校準和期間核查工作的效率，提高校準的準確性。

1 環境試驗箱校準一般定位方式

根據我國國家計量技術規范JJF 1101-2003《環境試驗設備溫度、濕度校準規范》，對于試驗箱校準過程中，測試點的位置和測試點的數量都有明確規定。一般選取環境試驗箱的上、中、下三個校準平面進行均勻性校驗。以小于等于2 m3的環境溫度箱為例，在環境試驗箱空載或負載條件下，在圖1所示的空間平面內均勻分布9個溫度測試點，記錄在規定時間內各點溫度與箱體中心點的溫度，使箱體內的溫度偏差、溫度均勻度和溫度波動度在規定范圍內。

圖1 小于等于2 m3的環境溫度箱校準測試布置點位

在通常情況下，環境試驗箱溫度均勻性校驗定位方法是通過直尺來確定箱體內各測試點的位置，隨后將樣品架移動到該測試點所在的水平面，再將熱電偶工作端捆扎在該測試點位置處。在實際操作過程中，測試點的定位存在兩大難題。一是定位不準確。單純利用直尺很難確定空間的三維坐標位置。對于多個測試點，需多次測量定位，而且很難標記之前已測定的位置坐標，使得定位操作繁瑣。二是測試點位與樣品架的固定位置不匹配。一般環境試驗箱內部結構復雜，為了給測試樣品預留一定高度，部分環境試驗箱樣品架固定的箱內最高位置實際上并不是試驗箱的最上層。這使得溫度箱的中心點及各測試點的位置較難精準定位，使環境試驗箱的溫度均勻性校驗結果的重現性不佳，測量不確定度增加，影響測量結果。

2 環境試驗箱溫度均勻性校準定位裝置

為提高環境試驗箱溫度均勻性校驗定位操作的效率，提高環境試驗箱溫度均勻性校驗結果的準確性，研制的一套定位裝置如圖2、3所示。該定位裝置舒展后，從正面看呈“工”字形，垂直連桿、水平連桿和側桿均可沿著各自軸向伸長或收縮。將該定位裝置放置于溫度箱內部后，使各桿拉伸至與溫度箱內壁接觸，此時垂直桿中心即為環境試驗箱中心位置。同時，按照溫度測試點布置圖，利用直尺確定水平連桿和側桿距離溫度箱內壁的距離，收縮水平連桿和側桿指定長度使其另一端產生相同位移，從而可以便捷、高效地完成各溫度測試點的定位工作，也確保了環境試驗溫度箱溫度校驗結果的準確性和可靠性。此外，在非工作情況下，垂直連桿與水平連桿通過鉸接可旋轉至一直線狀態，任一側桿可與水平連桿旋轉至一直線狀態，最終所有連桿處于同一直線上，方便收藏攜帶，減少占用空間。

圖2 環境試驗箱溫度均勻性校準定位裝置舒展圖

圖3 環境試驗箱溫度均勻性校準定位裝置收納圖

3 環境試驗箱溫度均勻性校準定位裝置實際應用

設置溫度箱箱內溫度為50 ℃，穩定2 h，選取10名不同的試驗人員對于圖2中的A點，分別用傳統定位和定位裝置定位這兩種方式進行重復性測試，測試結果如表1所示。

表1 兩組方式對比測試數據

4 結語

試驗顯示，運用該定位裝置對于溫度箱均勻性校準定位，可有效減少測試點的重復性誤差，同時，還提升校準工作的效率，具有一定的可復制和可推廣性。