环境试验设备不确定度评定

周诗吟

海南科瑞计量技术服务中心 海南 海口 570206

1 目的

对环境试验设备温度、湿度参数校准过程进行控制，确保校准员按校准规范中规定的校准方法和步骤进行校准。将产品暴露在自然环境或人工模拟环境中，对它们实际上会遇到的贮存、运输和使用条件下的性能、功能做出验证和评价。通过环境试验，可提供设计质量和产品质量方面的信息，是质量保证的重要手段。

2 适用范围

适用于本校准装置开展的环境试验设备温度、湿度参数项目。其温度范围（-80～300）℃、湿度范围（0～100）%RH的干燥箱、培养箱、气候老化箱、雷菌试验箱、盐雲试验箱、腐蚀气体试验箱、高低温试验箱、交变湿热试验箱恒温恒湿箱等环境试验设备的温度、湿度参数的校准都可适用。

3 操作程序

3.1 警示

检查环境温度、相对湿度和电源是否符合标准器及配套设备说明书的要求，并做好记录。

3.2 使用前和使用后登记

对精密温湿度巡检仪等校准过程中将要使用的设备进行检查，确定其运行状况，并在相应的使用登记手册中做好使用前和使用后登记。

3.3 用精密温湿度巡检仪校准环境试验设备温度、湿度的操作步骤

3.3.1 先按规范或客户要求，根据被校准的环境试验设备将测温度或测湿度的探头布点，定好中心点[1]。①当设备容积小于2m3时，温度测量点为9个，湿度测量点为3个；②当设备容积大于2m3时，温度测量点为15个，湿度测量点为4个；③当设备容积小于0.05m3或大于50m3时，可根据实际需要或用户需求减少或增加测量点。

3.3.2 启动环境试验设备，设定好校准点。

3.3.3 观察精密温湿度巡检仪读书，稳定后开始记录数据，每2min记录所有温、湿度一次，在30min内共记录16组数据，或根据设备运行状况和用户校准需求确定时间间隔和数据记录次数，并在原始记录和校准证书中进行说明。

4 注意事项

①精密温湿度巡检仪周围应无强烈震动和机械冲击。②精密温湿度巡检仪使用时，应避免其他冷热源影响，周围环境应无强电磁场干扰。③精密温湿度巡检仪在环境温度为（15～35）℃，湿度不大于85%RH，气压为（80～106）kPa的条件下，周围环境应不含有腐蚀性气体和有害物质。④精密温湿度巡检仪的传感器探头的线缆避在走线过程中保持干燥和洁净，不可被脏水或其他化学物质浸泡，不可与明火接触。

5 使用记录

①标准及配套设备使用登记表；②温湿度登记表。

6 测量不确定度评定

环境试验设备温度、相对湿度偏差测量不确定度评定。

6.1 被校对象

湿热试验箱，温度设定分辨力：0.1℃，相对湿度设定分辨力：0.1%，校准点：温度50℃，相对湿度60%。

6.2 测量标准

温湿度巡检仪，温度指示分辨力：0.01℃，相对湿度指示分辨力：0.1%；测量时带修正值使用，温度不确定度U=0.30℃，k=2，相对湿度不确定度U=0.9%，k=2。

6.3 校准方法

按照本规范对温度、相对湿度偏差的校准要求，将标准器——温湿度巡检仪温度、湿度按照规范测试点要求布置。湿热试验箱设定值：50℃，60%，开启运行。试验设备达到设定值并稳定后开始记录设备的温度、湿度示值及各布点温度、相对湿度，记录时间间隔为2min，30min内共记录16组数据。

计算各温度测试点30min内测量的最高温度与设定温度的差值，即为温度上偏差；各测试点30min内测量的最低温度与设定温度的差值，即为温度下偏差。

计算各湿度测试点30min内测量的最高湿度与设定湿度的差值，即为相对湿度上偏差；各湿度测试点30min内测量的最低湿度与设定湿度的差值，即为相对湿度下偏差。

6.4 测量模型

6.4.1 温度上偏差公式：

不确定度来源：被校对象测量重复性引入的标准不确定度分量，标准器分辨力引入的标准不确定度分量，标准器修正值引入的标准不确定度分量，标准器的稳定性引入的标准不确定度分量。

由于上偏差与下偏差不确定度来源和数值相同，因此仅以温度上偏差和相对湿度上偏差进行不确定度评定。

6.5 标准不确定度分量

6.5.1 测量重复性引入的标准不确定度分量。

6.5.1.1 温度测量重复性引入的标准不确定度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℃校准点重复测量10次，标准偏差s用下式计算：

则：u1=s=0.02℃。

6.5.1.2 相对湿度测量重复性引入的标准不确定度分量。

在60%校准点重复测量10次，标准偏差 用下式计算：

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 标准器修正值引入的不确定度分量。

6.5.2.1 标准器温度修正值引入的标准不确定度分量u2。

标准器50℃时温度修正值0.15℃，则标准器温度修正值引入的标准不确定度分量：

6.5.2.2 标准器相对湿度修正值引入的标准不确定度分量。

标准器相对湿度修正值的不确定度U/=0.9%RH，k=2，则标准器湿度修正值引入的标准不确定度分量：

6.5.3 标准器稳定性引入的标准不确定度分量。

6.5.3.1 标准器温度稳定性引入的标准不确定度分量u4。

本标准器相邻两次校准温度修正值最大变化0.16℃，按均匀分布，由此引入的标准不确定度分量：

6.5.3.2 标准器相对湿度稳定性引入的标准不确定度分量u4/。

本标准器相邻两次校准温度修正值最大变化0.5%，按均匀分布，由此引入的标准不确定度分量：

6.6 标准不确定度

标准不确定度分量汇总表见表1和表2。

表1 温度上偏差校准标准不确定度分量汇总表

表2 相对湿度上偏差校准标准不确定度分量汇总表

6.7 合成标准不确定度[2]

6.7.1 温度上偏差校准合成标准不确定度uc计算。

由于u1、u2、u3相互独立，则合成标准不确定度uc按下式计算：

6.7.2 相对湿度上偏差校准合成标准不确定度uc/计算。

由于u1/、u2/、u3/相互独立，则合成标准不确定度uc/按下式计算：

6.8 扩展不确定度

取包含因子k=2，温度上偏差校准不确定度为：

取包含因子k=2，相对湿度上偏差校准不确定度为：

依次类推，其他各点扩展不确定度如表3所示。

表3 各点扩展不确定度

7 结束语

环境试验设备作为检测环境温度与湿度数据的仪器，其检测数据准确与否将直接影响试验结果，这些环境试验设备进行出厂前的检测和使用中适时适的校准是非常有必要的，对产品的环境适应性进行验证，评价产品在各种严酷环境中，其功能和性能的可靠程度以及维修成本的高低等，确保产品质量，保证产品在各种严酷环境中均能够正常工作[3]。因此，本人简述了环境试验设备的操作方法和流程，分析影响测量结果的各种因素，以确保环境试验设备校准的可靠性，从而使环境试验设备更好地发挥作用。