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温湿度试验设备校准技术详解

作者: salmon范 编辑: 瑞凯仪器 来源: www.riukai.com 发布日期: 2019.11.30

    引言

    目前,随着对产品适应各种环境条件的要求愈来愈高,产品环境试验的工作量剧增,环境试验设备越来越多,其中以温湿度场试验设备最为常见。我国还没有针对温湿度场试验设备专门的校准方法。本文针对日常校准问题,介绍了校准装置的组成、校准项目、方法,数据处理和不确定度的评定,方便了工作需要。

温湿度试验设备校准技术详解

    1、计量特性和测量方法

    本次研究的温湿度场环境试验设备,它主要分为: 恒温恒湿试验箱、高低温试验箱、冷热冲击试验箱、高温烤箱和真空干燥箱。
    恒温恒湿试验箱、高低温试验箱能模拟各种温湿度环境,适用于检测产品在各种恶劣环境下的可靠性及稳定性能等参数。利用送风机强力送风循环,避免任何死角,使测试区内温湿度分布均匀。
     冷热冲击试验箱利用蓄冷、热储存槽,依工作需要放入实验舱,达到快速冲击效果。高温箱的温度可在常温~250℃以内任意调节,供干燥烘焙、灭菌用。真空干燥箱使元器件的存储、加热、试验和干燥都在没有氧气或者充满惰性气体环境里进行,从而保证元器件不会氧化。
    根据实验要求,判断温湿度场试验设备合格的主要技术指标为温湿度偏差波动度、均匀度。在设备稳定的状态下,温湿度偏差是指设备显示温湿度.的平均值与工作空间中心点实测温湿度平均值的差值。均匀度是指在30min内每次测试中实测最高值与最低值之差的算术平均值。波动度是指中心点在30min内实测最高值与最低值之差的一半。
    温度测量可以用直读式温度计或温度传感器配合显示仪表来完成。在温湿度场试验设备的测量.中,直读式温度计因读数不方便而不被采用。根据国家标准,测量温度的传感器有接触式和非接触式的两类,目前以接触式为主,如热电偶、热电阻等。根据热电偶测量原理可知,热电偶回路中热电势的大小不仅与测量端温度有关,而且与参考端温度有关,因此必须使参考端温度恒定,实际测量中很难做到。因此常选用热电阻为温度传感器。热电阻四线制接法可以消除引线误差。
    湿度测量主要有利用物质几何尺寸变化的测湿法、干湿球法和冷凝露点法等。在温湿度场试验设备的测量中,干湿球法因其无需另加设备, 费用低操作简便、稳定性好而被广泛采用。它通过测量干球和湿球之间的温差,查GB6999- 1986得出湿度值。
    因此,在温湿度场试验设备测量中,温度测量我们选用的是LRYB-0232多路高精度温湿度巡测记录仪配合四线制A级RTD铂电阻( Pt100) ;湿度标准采用120号气象纱布包裹Pt100铂电阻传感器。

    2、校准项目和方法

    2.1 校准项目
    1)温度的校准项目有:温度偏差、温度均匀度和温度波动度。
    2)湿度的校准项目有:湿度偏差、湿度均匀度和湿度波动度。
    2.2 校准方法
    温湿度场试验设备的校准一般在空载条件 下进行校准。校准温、湿度点一般应选择设备使用范围的上限、下限及中间点。在实际工作中,通常根据客户需求选择实际常用的温、湿度点。干湿球法在90%RH以上的高湿情况下具有良好的准确性和稳定性,建议湿度点选在90%RH以上。

    为了准确测量整个温湿度场试验设备温湿度的分布情况,温度校准点应至少选择9个,位置应选在设备工作室内的三个校准面上,简称上、中、下三层,中层为通过工作室几何中心的、平行于底面的校准工作面,校准点与工作室内壁的距离为各边长的1/10。湿度校准点至少3个。温度测试点用A、B、C等字母表示,湿度测试点用甲、乙丙表示,分布如图1。

图1 温湿度测试点分布示意图

    温、湿度标准的轴心线应平行,且距离应不小.于湿球传感器总直径(包括湿球纱布套的厚度在内)的三倍。纱布应充分湿润,选用带盖水杯盛满蒸馏水,水杯中水面到湿球底部的距离约为30mm。
    2.3校准步骤
    按图1位置放置温、湿度传感器,将传感器的另一端(四线制接插头)接在数字显示仪表(温湿度巡检仪LRYB-0232).上,按说明书对仪表做相应设置。将温湿度场设备的温度、湿度控制器设定在要求的标称温湿度点_上,使设备正常工作。当设备显示的温、湿度达到设定点并稳定一段时间(通常最少半小时)后开始记录数据,每隔2min记录一次,30min内共记录15组。改变设定点温、湿度,记录下一组,数据。校准结束后取出传感器。

    3、数据处理及不确定度评定

    3.1 数据处理
    根据记录的温、湿度值(相对湿度的数值可根据记录的干湿球温度差,查表GB6999- 1986得出)
    计算出温湿度场设备的主要技术指标,公式如下:
    1)温度偏差

    式中, △td为温度偏差,℃;t0为中心点n次测量的平均值,℃;td为设备显示温度的平均值,℃。

温度偏差

    2)温度均匀度

    温湿度场设备在稳定状态下,在30分钟内每次测试中实测温度最高值与最低值之差的算术平均值。

温度均匀度

    式中,△tu。为温度均匀度,℃;n为测量次数;timax为各校准点在第i次测得的最高温度,℃;timim为各校准点在第i次测得的最低温度,℃。
    3)温度波动度

    温湿度场设备在稳定状态下,中心点温度在30分钟内实测温度最高与最低差值的一半,冠以“±”号

温度波动度

    式中△tf为温度波动度,℃;tomax 为中心点n次测量中的最高温度,℃;tomin中心点n次测量中的最低温度,℃。
    相对湿度的偏差、均匀度、波动度的计算方法参照温度
    3.2不确定度评定

    以量程为温度10 ~ 60℃ ,相对湿度20 ~ 100%RH,分辨力为0.1℃的温湿度箱为例做测量不确定度评定结果见表1、表2。

表1 温度测量误差的不确定度分量

表1 温度测量误差的不确定度分量

表2 湿度测量误差的不确定度分量

    4、结束语

    通过反复实践,从这套校准装置的组成,校准项目、方法,到数据处理,不确定度的评定,完全满足对温湿度场试验设备的溯源要求,可以成功指导温湿度场试验设备的校准工作
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