崇左市计量测试研究所 广西崇左 532200
摘要：近年来，我国的环境问题越来越受到重视，环境试验检测工作也越来越受到重视。由于环境试验设备广泛应用于食品、药品、煤焦、科研等领域，因此对环境试验设备的校准非常重要，本文对环境试验设备的校准结果进行了不确定评定。
关键词：环境试验设备；校准结果；不确定度；温湿度
引言
环境试验设备是模拟一种或一种以上环境条件，对产品进行环境试验的设备，泛指干燥箱、培养箱、气候老化箱、霉菌试验箱、高低温试验箱等设备，此类设备为各种理化生化试验提供一定的温湿度环境，被广泛地应用于各行各业。对这些设备进行温湿度校准是热工计量的一个重要组成部分。
1环境试验的温湿度校准
环境试验温湿度校准的目的是测量环境条件的适应性，温湿度是环境试验中最重要的试验之一。在温湿度校准时，试验设备达到稳定状态后开始记录各测量点温度，记录时间间隔2min，30min内共记录16组数据，或者根据设备运行状态和用户校准需要确定时间间隔的数据记录次数。如果在规定的时间之前能够确定箱内温湿度已经达到稳定，也录提前记录。环境试验不仅仅模拟实际使用中可能遇到的环境条件，有时为了缩短试验时间获得与正常使用条件相类似的效果，会使用加速试验。所谓加速试验是指加大试验的量值，对于湿度试验而言，加速的方法，通常是在湿度给定的条件下，通过提高温度的方法实现湿热试验的加速作用。加速试验的量值在实际大气环境中不会出现，因此，环境试验的湿度测量，与一般自然环境的湿度测量是不同的。90℃、95%RH，85℃、85%RH，65℃、95%RH，65℃、45%RH，5℃、90%RH，5℃、10%RH等等，都是常见的高温高湿、高温低湿、低温高湿、低温低湿的试验组合，而这些温湿度组合一般在自然环境中不会出现。
2增加量值溯源点
依据JJF1101-2019《环境试验设备温度、湿度参数校准规范》，校准温湿度点一般应选择设备使用范围的下限、上限及中间点，也可根据用户需要选择实际常用的温湿度点。实验室在实际的工作中，一般是根据用户需要选择实际常用的温湿度点，对于准确度为±5%RH的湿度自动测试系统，若湿度自动测试系统的校准证书上就给出20℃时40%RH、60%RH和80%RH三个点的校准示值误差，且不是线性关系，那么其他非40%RH、60%RH和80%RH点的校准示值误差就无法获得，也就无法准确反映校准结果。因此计量标准考核时也不能给出计量标准测量范围是40%RH～80%RH，只能给这三个点。如要给出范围，那只能增加量值溯源点。另外若湿度自动测试系统个探头的示值误差偏大，或者三个探头之间的示值相差较大，则通过量值溯源得到示值误差进行修正，从而满足作为标准器的使用要求，减少对测量结果的影响。针对这些情况，标准器送检时，建议从低湿10%RH到高湿90%RH，每间隔10%RH的点进行量值溯源。
3“环境试验设备”校准技术探讨
（1）提前开机预热/预冷。环境试验设备一般体积较大，适合到现场进行校准。为了节省时间，在去现场检测前应事先通知客户提前开机预热。若需要校准的温度较高，可先设定为较低的温度，到现场布线后再改为实际要校准的温度，以免布线时因温度太高被烫伤；若某台设备要校准不同的温度点且有零下的低温点，则应先将温度设为最低温度点，因为降温往往需要更长的时间，温度可按从低到高的顺序进行校准。（2）先布线后检测。对于需要校准多台环境试验设备的情况，应尽可能都先布线，并开机预热，然后视各设备温湿度稳定的快慢，来决定校准的先后顺序。这就要求校准用的标准设备要配备足够多的传感器（线）。（3）选择能快速连接/分离传感器的标准器。
在温湿度的校准过程中，需要频繁地切换传感器，因此要求标准器的主机应能快速可靠地连接和分离传感器，一般选择航空插头的连接方式，避免选择需要借助工具才能连接和分离的连接方式。（4）同时检测多台设备的标准器。国内有一部分的标准器厂家，基于检测效率方面的考虑，从硬件和软件的设计上支持同时检测多台设备，显然这类标准器具有更高的检测效率。（5）移动存储功能的使用。目前国内的温湿度校准设备的工作过程是：笔记本电脑安装有专用的校准软件，由电脑上的校准软件向主机发送采集数据的指令，主机执行指令，将采集到的数据传回电脑，电脑完成显示数据，绘制曲线等功能；这种工作方式属于联机方式。当要检测的环境试验设备数量较多时，特别是被校准的设备位置比较分散时，要搬动标准器和电脑比较消耗体力，如果主机带有移动存储功能，可将采集的数据先保存在移动存储设备（如U盘，SD卡）中，然后再导入电脑，这种工作方式属于脱机方式，脱机方式在检测时只需搬动主机即可，节省了体力。（6）交直流电源的使用。温湿度校准经常需要移动标准器，有时会碰到检测的位置附近没有电源插座的情况，这时如果标准器自带电池则不影响检测，所以设计完善的标准器应支持交直流两用，在无交流电时使用电池供电，在交流电供电时又可对内置的电池充电。（7）有线/无线通讯方式的选择。目前市场上所销售的笔记本电脑一般不具备RS232接口，而标准器的主机与电脑的通讯接口一般为RS232口或USB口，所以主机与电脑的连接线为USB线或RS232转USB线，由于USB的电平为5V的TTL电平，其抗干扰能力远不如RS232的±15V电平，所以在强干扰的环境下，有线通讯易受干扰，这时如果主机具备蓝牙或ZIGBEE无线通讯功能，改用无线通讯方式将大大提高通讯的可靠性。
4正确处理数据，对测试的数据要进行修正
在计量标准考核和实验室比对时，发现有的实验室在湿度自动测试系统数据处理过程中对标准器的示值进行修正，有的实验室没有修正。通过上面案例可以看出，对于准确度为±5%RH配置的湿度自动测试系统，标准器的准确度低，其误差偏大，三个探头的示值误差不修正的话，将影响最大值和最小值的判断。示值误差是否修正，校准结果湿度偏差和湿度均匀度也是不同的，湿度偏差值两者相差高达3.5%RH，主要是由标准器自身误差大给测量结果带来的影响。减小系统误差采用修正的方法，因此建议在数据处理时，先要根据每年的溯源证书信息对其示值误差进行修正，再进行偏差和均匀性的计算。对于准确度为±2%RH配置的湿度自动测试系统，虽然其误差相对来说要小很多，但不同传感器之间的示值误差不一致性存在。另外湿度传感器使用时间一长，容易老化，从而降低准确度，所以对其示值误差进行修正也是很有必要的。
结语
综上所述，就目前的温度和湿度测量技术而言，对环境试验设备的温度和湿度进行测量，温度测量仪器可以很容易满足要求，但湿度测量仪器要满足相应要求可不容易。目前能够满足环境试验设备相关标准要求的湿度测量仪器，最佳选择是露点仪，但露点仪价格昂贵，且露点仪不管是采用取样方式测量，还是投入方式测量，都会对环境试验设备内的温湿度场产生干扰。因此，无论是从经济因素还是从技术因素来看，使用湿敏元件的湿度传感器测量环境试验设备的湿度，是一个不错的选择。不过，为获得最佳的测量不确定度，湿度传感器应当校准到需要测量的温湿度值，并且需要考察其重复性和稳定性。
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