環境試驗設備不確定度評定

周詩吟

海南科瑞計量技術服務中心 海南 海口 570206

1 目的

對環境試驗設備溫度、濕度參數校準過程進行控制，確保校準員按校準規范中規定的校準方法和步驟進行校準。將產品暴露在自然環境或人工模擬環境中，對它們實際上會遇到的貯存、運輸和使用條件下的性能、功能做出驗證和評價。通過環境試驗，可提供設計質量和產品質量方面的信息，是質量保證的重要手段。

2 適用范圍

適用于本校準裝置開展的環境試驗設備溫度、濕度參數項目。其溫度范圍（-80～300）℃、濕度范圍（0～100）%RH的干燥箱、培養箱、氣候老化箱、雷菌試驗箱、鹽雲試驗箱、腐蝕氣體試驗箱、高低溫試驗箱、交變濕熱試驗箱恒溫恒濕箱等環境試驗設備的溫度、濕度參數的校準都可適用。

3 操作程序

3.1 警示

檢查環境溫度、相對濕度和電源是否符合標準器及配套設備說明書的要求，并做好記錄。

3.2 使用前和使用后登記

對精密溫濕度巡檢儀等校準過程中將要使用的設備進行檢查，確定其運行狀況，并在相應的使用登記手冊中做好使用前和使用后登記。

3.3 用精密溫濕度巡檢儀校準環境試驗設備溫度、濕度的操作步驟

3.3.1 先按規范或客戶要求，根據被校準的環境試驗設備將測溫度或測濕度的探頭布點，定好中心點[1]。①當設備容積小于2m3時，溫度測量點為9個，濕度測量點為3個；②當設備容積大于2m3時，溫度測量點為15個，濕度測量點為4個；③當設備容積小于0.05m3或大于50m3時，可根據實際需要或用戶需求減少或增加測量點。

3.3.2 啟動環境試驗設備，設定好校準點。

3.3.3 觀察精密溫濕度巡檢儀讀書，穩定后開始記錄數據，每2min記錄所有溫、濕度一次，在30min內共記錄16組數據，或根據設備運行狀況和用戶校準需求確定時間間隔和數據記錄次數，并在原始記錄和校準證書中進行說明。

4 注意事項

①精密溫濕度巡檢儀周圍應無強烈震動和機械沖擊。②精密溫濕度巡檢儀使用時，應避免其他冷熱源影響，周圍環境應無強電磁場干擾。③精密溫濕度巡檢儀在環境溫度為（15～35）℃，濕度不大于85%RH，氣壓為（80～106）kPa的條件下，周圍環境應不含有腐蝕性氣體和有害物質。④精密溫濕度巡檢儀的傳感器探頭的線纜避在走線過程中保持干燥和潔凈，不可被臟水或其他化學物質浸泡，不可與明火接觸。

5 使用記錄

①標準及配套設備使用登記表；②溫濕度登記表。

6 測量不確定度評定

環境試驗設備溫度、相對濕度偏差測量不確定度評定。

6.1 被校對象

濕熱試驗箱，溫度設定分辨力：0.1℃，相對濕度設定分辨力：0.1%，校準點：溫度50℃，相對濕度60%。

6.2 測量標準

溫濕度巡檢儀，溫度指示分辨力：0.01℃，相對濕度指示分辨力：0.1%；測量時帶修正值使用，溫度不確定度U=0.30℃，k=2，相對濕度不確定度U=0.9%，k=2。

6.3 校準方法

按照本規范對溫度、相對濕度偏差的校準要求，將標準器——溫濕度巡檢儀溫度、濕度按照規范測試點要求布置。濕熱試驗箱設定值：50℃，60%，開啟運行。試驗設備達到設定值并穩定后開始記錄設備的溫度、濕度示值及各布點溫度、相對濕度，記錄時間間隔為2min，30min內共記錄16組數據。

計算各溫度測試點30min內測量的最高溫度與設定溫度的差值，即為溫度上偏差；各測試點30min內測量的最低溫度與設定溫度的差值，即為溫度下偏差。

計算各濕度測試點30min內測量的最高濕度與設定濕度的差值，即為相對濕度上偏差；各濕度測試點30min內測量的最低濕度與設定濕度的差值，即為相對濕度下偏差。

6.4 測量模型

6.4.1 溫度上偏差公式：

不確定度來源：被校對象測量重復性引入的標準不確定度分量，標準器分辨力引入的標準不確定度分量，標準器修正值引入的標準不確定度分量，標準器的穩定性引入的標準不確定度分量。

由于上偏差與下偏差不確定度來源和數值相同，因此僅以溫度上偏差和相對濕度上偏差進行不確定度評定。

6.5 標準不確定度分量

6.5.1 測量重復性引入的標準不確定度分量。

6.5.1.1 溫度測量重復性引入的標準不確定度u1。

X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 X10 50.03 50.04 50.05 50.04 50.05 50.06 50.10 50.07 50.03 50.02

在30℃校準點重復測量10次，標準偏差s用下式計算：

則：u1=s=0.02℃。

6.5.1.2 相對濕度測量重復性引入的標準不確定度分量。

在60%校準點重復測量10次，標準偏差 用下式計算：

Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y8 Y9 Y10 60.32 60.27 60.48 60.22 60.16 60.35 60.40 60.20 60.16 60.11

6.5.2 標準器修正值引入的不確定度分量。

6.5.2.1 標準器溫度修正值引入的標準不確定度分量u2。

標準器50℃時溫度修正值0.15℃，則標準器溫度修正值引入的標準不確定度分量：

6.5.2.2 標準器相對濕度修正值引入的標準不確定度分量。

標準器相對濕度修正值的不確定度U/=0.9%RH，k=2，則標準器濕度修正值引入的標準不確定度分量：

6.5.3 標準器穩定性引入的標準不確定度分量。

6.5.3.1 標準器溫度穩定性引入的標準不確定度分量u4。

本標準器相鄰兩次校準溫度修正值最大變化0.16℃，按均勻分布，由此引入的標準不確定度分量：

6.5.3.2 標準器相對濕度穩定性引入的標準不確定度分量u4/。

本標準器相鄰兩次校準溫度修正值最大變化0.5%，按均勻分布，由此引入的標準不確定度分量：

6.6 標準不確定度

標準不確定度分量匯總表見表1和表2。

表1 溫度上偏差校準標準不確定度分量匯總表

表2 相對濕度上偏差校準標準不確定度分量匯總表

6.7 合成標準不確定度[2]

6.7.1 溫度上偏差校準合成標準不確定度uc計算。

由于u1、u2、u3相互獨立，則合成標準不確定度uc按下式計算：

6.7.2 相對濕度上偏差校準合成標準不確定度uc/計算。

由于u1/、u2/、u3/相互獨立，則合成標準不確定度uc/按下式計算：

6.8 擴展不確定度

取包含因子k=2，溫度上偏差校準不確定度為：

取包含因子k=2，相對濕度上偏差校準不確定度為：

依次類推，其他各點擴展不確定度如表3所示。

表3 各點擴展不確定度

7 結束語

環境試驗設備作為檢測環境溫度與濕度數據的儀器，其檢測數據準確與否將直接影響試驗結果，這些環境試驗設備進行出廠前的檢測和使用中適時適的校準是非常有必要的，對產品的環境適應性進行驗證，評價產品在各種嚴酷環境中，其功能和性能的可靠程度以及維修成本的高低等，確保產品質量，保證產品在各種嚴酷環境中均能夠正常工作[3]。因此，本人簡述了環境試驗設備的操作方法和流程，分析影響測量結果的各種因素，以確保環境試驗設備校準的可靠性，從而使環境試驗設備更好地發揮作用。