自然通风热老化试验箱换气量不确定度评定

何庆芳，曲雯洁，梁锐权（威凯检测技术有限公司，广州 510663）

自然通风热老化试验箱换气量不确定度评定

何庆芳，曲雯洁，梁锐权
（威凯检测技术有限公司，广州 510663）

自然通风热老化试验箱（以下简称老化试验箱）主要用于电线电缆的热老化性能测试试验。而需要对箱体性能进行评估的多为老化试验箱的生产厂、电线电缆生产厂的产品检验实验室和开展相关项目的检测机构等公司和部门。温度参数和换气量参数是老化试验箱计量的主要项目，其测量结果的准确程度将直接影响对箱体性能的评估，分析并计算出了换气量测量结果扩展不确定度，对换气量参数的测量结果的可信赖程度具有参考意义。

老化试验箱；换气量；不确定度评定

引言

随着国家改革开放，房地产行业的快速发展，带动电力工业的高速发展，电力已经成为工业生产、人民生活不可缺少的重要部分，随之带来了电线电缆的广泛需求，电线电缆的安全性能和寿命，直接影响到电力行业的正常运行。为了对电线电缆的可靠性进行控制，在国家的行业标准中对电线电缆的热老化性能试验做出了详细要求，其中包括试验模拟恶劣环境而使用到的老化试验箱的各项主要参数，如老化试验箱的温度、换气量和工作空间。由于老化试验箱的温度性能对试验影响比较直观[1]，因此实验人员往往忽略了同样对试验影响很大的参数——换气量。在温度相对恒定的条件下，换气量大时，对流充分老化效果比较明显；如果换气量小，对流就差，老化较为缓慢，效果就差。我们针对换气量的测量方法进行了换气量测量的不确定度评定研究。

国家行业标准中要求主要使用温度巡检仪和电能表，用间接测量方法，测量试验箱环境温度下空气进入试验温度下试验箱内消耗电能的方法，测量老化试验箱的换气量，本文将我们研究的过程做详细的说明，详细介绍换气量参数扩展不确定度的评定过程。

1 测量依据、环境条件和测量器具

1.1 测量依据

JB/T 4278.6-2011《橡皮塑料电线电缆试验仪器设备检验方法 第6部分：自然通风热老化试验箱》。

1.2 环境条件

温度（23±2）℃，相对湿度≤80 %。

1.3 测量器具

1）数字式电能表：允许误差：±（0.1 %red+0.1 %FS）；

2）温度巡检仪：温度最大允许误差为：±0.5 ℃

3）钢卷尺:最大允许误差为：△=±（0.3+0.2 L）mm

2 测量方法

测量方法依据JB/T 4278.6-2011中的规定，要求执行以下步骤：用胶粘带或可以密闭门缝的材料将所有通风口密封不让试验箱内的空气与试验箱外的空气交换。用温度测温仪测量试验箱内的温度，当老化试验箱内温度在设定温度的±2 ℃范围内时，箱内温度恒温1 h后。在设定的试验温度下，用标准电能表测量试验箱全密封状态下加热1 h的平均功率。同时用温度测温仪测量环境温度。环境温度是测量离箱体约2 m处，与试验箱的进风口的近似水平位置，且离其他物品至少0.6 m处进行。平均功率重复测量3次，温度测量15次计算平均值。然后，拆去密封材料，调节进出空气孔的大小，恒温1 h[2]。测量平均功率、箱内温度及环境温度，测量方法与密封状态时相同。老化试验箱每小时换气次数的计算公式如下[3]：

式中：

N—换气次数，次/小时；

P1—密封状态下的平均功率，W；

P2—开封状态下的平均功率，W；

t1—环境温度，℃；

t2—箱内平均温度，℃；

V—老化试验箱箱内体积，L；

d—试验时环境温度的空气密度，g/L。

3 各输入量的标准不确定度评定[4]

3.1 测量模型及灵敏系数

测量模型：对公式（1）求偏导并取得相对量得：

求得各参量的灵敏系数见表1。

3.2 标准不确定度的来源

根据测量模型可知，老化试验箱换气量的不确定度主要由重复测量引入的不确定度分量（属A类标准不确定度）和标准器、试验箱温度的允许误差引入的不确定度分量（属B类标准不确定度）引入。

3.2.1 重复测量引入的标准不确定度的评定

表1 合成各分量引入的标准不确定度

重复测量引起的标准不确定度，用实验标准差表示。在实际情况下，由于每次测量的时间较长，不适合做多次测量。故对被测老化试验箱在同等条件下进行3次独立测量，测得结果为:13.59、13.71、13.74（次/小时），平均值为：13.68（次/小时），采用极差法计算实验标准差：

3.2.2 标准器及试验箱的允许误差引入的不确定度分量的评定

1）标准电能表允许误差引入的不确定度分量的评定

试验使用的是横河WT310HC标准电能表，其允许误差：±（0.1 %+0.1 %FS）（测量范围：400 Wh / 5 000 Wh）。风门打开时，测试时间为3 600 s，测得的平均功率为178.12 W，由标准表允许误差引入的误差为0.578 W；风门关闭时，测试时间为3 600 s，测得的平均功率为136.01 W，由标准表允许误差引入的误差为0.536 W。

认为其服从均匀分布，则标准电能表引入的不确度分量为：风门开时：u1=0.334 W，风门关闭时：u2=0.309 W。

2）温度巡检仪允许误差引入的不确定度分量的评定

试验使用的是DC-100温度巡检仪，其允许误差为±0.5 ℃，认为其服从均匀分布，则温度巡检仪允许误差引入的不确定度分量u3=0.289 ℃。

3）试验箱允许温度偏差引入的不确定度分量

依据规程要求，试验箱允许温度偏差为±2 ℃，认为其服从均匀分布，温度巡检仪允许误差引入的不确定度分量u4=1.155 ℃。

4）环境温度变化引入的不确定度分量的评定

依据规程规定环境温度允许波动±2 ℃，均匀分布，环境温度允许波动引入的不确定度分量u5=1.155 ℃。

5）测量体积用标准器允许误差引入的不确定度分量的评定

使用钢卷尺测量试验箱体积，钢卷尺的允许误差为：±（0.3+0.2 L）mm，故由钢卷尺允许误差引入的不确定度分量u6=3.69504×10-11m3。

6）箱体工艺结构引起体积误差引入的不确定度分量的评定

测量试验箱的长度为：478.8 mm、宽度为：479.2 mm、高度为：500.0 mm。试验箱的体积为：0.114 720 48 m3

试验箱工艺结构引起体积允许误差为：±1 %，所以箱体尺寸引入的不确定度分量u7=6.623×10-4m3。

3.3 合成标准不确定度的评定

各分量引入的标准不确定度见表1。

3.4 扩展不确定度的评定

取包含因子k=2，则扩展不确定度U为：

4 结束语

行业标准中对老化试验箱换气量的要求是(8¯12)次/小时，由计算结果可以看出，1次/小时换气量的扩展不确定度可以认为是合理的[5]。本文对典型老化试验箱换气量测量结果不确定度进行了评定，为计量和检测行业涉及到老化箱测试结果的准确程度，起到一定参考作用。

［1］李咏今.橡胶热老化定量和定性评定方法研究的进展［J］.特种橡胶制品， 1996（06）：40-48.

［2］JB/T 4278.6-2011，橡皮塑料电线电缆试验仪器设备检验方法 第6部分：自然通风热老化试验箱［S］.

［3］常宗英.对自然通风热老化试验箱校准方法的探讨［J］.中国计量，2011（6）：105-106.

［4］JJF 1059.1-2012，测量不确定度评定与表示［S］.

［5］杨刚.热老化试验箱换气次数测定方法的探讨［J］.计量与测试技术，1996（05）：14-15.

何庆芳（1962-01），男，广东梅州人，工程师，主要从事计量测试技术研究工作。

Uncertainty Evaluation About Ventilation Volume of Natural Ventilation Thermal Aging Test Chambers

HE Qing-fang， QU Wen-jie， LIANG Rui-quan
（Vkan Certification & Testing Co.， Ltd.， Guangzhou 510663）

Natural ventilation thermal aging test chamber （aging test chambers for short）， is mainly applied in thermal aging performance test of electric wire or cable.The manufacturers of aging test chamber， the inspection laboratories in wire and cable manufacturers， and the testing institutions on related projects should evaluate the performance of the chamber， etc.Temperature and ventilation volume parameters are the main investigation subjects of aging test chamber measurement.Its measurement accuracy will directly influence the evaluation of the chamber performance.The expanded uncertainty of ventilation volume measurement result is analyzed and calculated.It has reference significance to the reliability of evaluation result for ventilation volume parameters.

aging test chambers； ventilation volume； uncertainty evaluation

P207+.1

A

1004-7204（2016）03-0037-03