环境试验设备相对湿度测量不确定度评定研究

何庆芳,曲雯洁,肖武雄

（威凯检测技术有限公司，广东广州,510663）

环境试验设备相对湿度测量不确定度评定研究

何庆芳,曲雯洁,肖武雄

（威凯检测技术有限公司，广东广州,510663）

环境试验是检测试验室和开展相关项目的检测机构、公司用于检测产品模拟环境条件下的快速试验。环境试验设备营造的极限环境中，相对湿度的大小直接影响试验结果——相对湿度大将加快样品的损坏，相对湿度小则样品损坏速度减慢。良好的环境试验设备能够提供准确、稳定的环境条件。对试验设备进行准确性、重复性和稳定性进行计量是对环境试验设备进行评估的重要手段，而对计量结果的不确定度分析则能描述计量结果的准确性并有效的实现量值传递。本文主要分析计算相对湿度测量结果扩展不确定度，其评定结果将直接反映环境试验设备性能评估的精确程度，并间接反映环境试验设备性能的好坏。

环境试验箱；相对湿度；不确定度评定

0 引言

随着国家改革开放，科学技术、经济贸易的高速发展，自然资源的广泛开发利用，各类产品的运输、贮存及使用过程中遇到的环境越来越严酷、越来越复杂。从平原到高原，从海洋到太空，从热带到寒带，环境的本身的恶劣和环境发生改变时产生的剧烈变化将对设备的性能产生影响甚至造成失效，这就使得生产者和用户双方都关心产品在极端环境中可靠性、安全性和产品性能等。为保证产品在实际的工作环境下能够正常满意使用，这就需要对其进行环境试验。

环境试验设备往往用于模拟各类气候环境，包括搬运、运输、工作等条件下的极端环境，是检测机构、企业实验室为验证原材料、半成品、成品质量不受环境影响的重要工具。通过模拟和试验，从而评价材料和产品是否达到在设计、研发、制造中预期的质量目标。所以说在产品的设计、研制、生产和使用过程中都贯穿着环境试验，通常采取的步骤是：设计——环境试验（发现问题）——改进——再次环境试验（没有问题）——投产。

环境试验提供的试验环境越严酷，测量合格的产品可靠性就会越高。

环境试验设备可以按照GB、JB、ISO、IEC、MIL等各种标准或参考用户要求进行低温、高温、温度冲击（气态及液态）、浸渍、温度循环、低气压、高低温低气压、交变湿热、恒定湿热、高压蒸煮、砂尘、耐爆炸、气体腐蚀、盐雾腐蚀、霉菌、淋雨、太阳辐射、光老化等试验。

其中，环境试验箱内的相对湿度测量的准确性，直接关系到模拟环境的真实性，影响到环境试验的成败。本文针对环境试验箱相对湿度的测量方法进行了相对湿度测量的扩展不确定度评定。

国家校准规程要求使用温湿度巡检仪直接测量试验箱的相对湿度，本文将研究的过程做详细的说明，详细介绍试验箱相对湿度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

JJF1101-2003《环境试验设备温度、湿度校准规范》。

1.2 环境条件温度(25±10)℃，相对湿度：(30～85)%RH。气压：(86~106)

kPa。

1.3 测量器具

精密温湿度巡检仪：允许误差：±0.1℃

2 测量方法

测量方法依据JJF1101-2003中6.2.2，6.2.3条规定布放温度、湿度传感器，将试验设备的温度、湿度控制器设定到指定要求的温度、湿度值，启动设备能正常工作。待试验箱内工况稳定后开始读数，每隔2min记一组所有的测量数据，共记录15组数据。

根据测量数据计算出温度、相对湿度的偏差、均匀度及波动度。

偏差计算：显示平均值与工作空间中心点实测平均值的差值。

均匀度计算：在30min内（每2min测试一次）每次测试中实测最高测量值与最低测量值之差的算术平均值。

波动度计算：中心点在30min内（每2min测试一次）实测最大测量值与最小测量值之差的一半，冠以“±”号。

3 各输入量的标准不确定度评定3.1 测量模型及灵敏系数

——精密温湿度巡检仪读数，单位：%RH；——精密温湿度巡检仪示值误差对测量结果的影响，单位：%RH。

3.2 标准不确定度的来源

根据测量模型可知，环境试验箱相对湿度的不确定度主要由重复测量引入的不确定度分量、标准器的允许误差引入的不确定度分量和显示仪表分度值引入的不确定度分量构成。

3.2.1 重复测量引入的标准不确定度分量的评定

重复测量引起的标准不确定度，用实验标准差表示。在温度为30℃，湿度设定为50%RH,同时记录设备湿度显示仪表和标准湿度巡检仪的数值，在实际测量中，每次记录15组数据

计算每次测量的平均值和标准偏差：

标准偏差：

由重复测量引入的标准不确定度为：

3.2.2 标准器及显示分度值引入的不确定度分量的评定

（1）标准温度巡检仪允许误差引入的不确定度分量的评定

试验使用的标准温度巡检仪允许误差是±0.1℃，查阅干湿球温度、湿度换算表，湿球温度变化0.1℃时湿度最大变化0.7%RH, 认为其服从均匀分布，由此由标准温度巡检仪允许误差引入的不确度分量为：

（2）显示仪表分度值引入的不确定度分量的评定

试验设备显示仪表及标准温湿度巡检仪的分度值为：0.1%RH，认为其服从均匀分布，则由其引入的不确定度分量

由于分度值引入的标准不确定度分量和重复测量引入的标准不确定度分量相关，只取他们之间的较大值。

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2

合成各分量引入的标准不确定度

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

校准规程中对湿度偏差要求是(-3~+2)%RH，计算得到的扩展不确定度为0.8%RH，满足计量精度要求，可以认为扩展不确定度是合理的。本文对环境试样箱相对湿度的测量结果不确定度进行了评定，对于环境试验设备的模拟环境评估起到了一定参考作用。

[1] GB/T 2423.3电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法试验Cab：恒定湿热试验[S].

[2] GB5170.5电工电子产品环境试验设备基本参数检定方法：湿热试验设备[S].

[3] GB2423.4电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验Db：交变湿热（12h+12h循环）[S].

[4] GB2423.9电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验Cb：设备用恒定湿热[S].

[5] JJF1101-2003，环境试验设备温度、湿度校准规范[S].

[6] JJF1059.1-2012，测量不确定度评定与表示[S].

Relative Humidity Measurement Uncertainty Evaluation of Environmental Testing Equipment

He Qingfang,Qu Wenjie,Xiao Wuxiong
(Vkan Certification & Testing Co.,Ltd, Guangzhou 510663,China)

Environmental testing is a kind of quick test used for quality detection of products in testing laboratories and institutions.Under the condition of extreme environment,relative humidity directly affects the result of the test:high relative humidity will speed up the sample aging,while the low one will slow it down.A good environmental testing equipment can provide accurate,stable environmental condition lasts during the whole test.Metering the accuracy,repeatability and stability of measuring is important on evaluation of equipment,at the same time,analysis of the uncertainty of measurement results is able to assess the accuracy of measurement result and effectively achieve transferring.In this paper,uncertainty evaluation of the relative humidity measurement is analyzed and calculated,which directly reflect the accuracy of the measurement,on the other hand,the condition of equipment performance is shown indirectly.

environmental testing equipment;relative humidity;uncertainty evaluation

TB943 P207+.1

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