黃薛青 張仲強 葛宇申/上海市計量測試技術(shù)研究院

0 引言

環(huán)境試驗箱被廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品環(huán)境可靠性檢測領(lǐng)域中。為確保試驗的準(zhǔn)確性，實驗室需要定期對試驗設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)。同時，根據(jù)CNAS-CL01中的規(guī)定，實驗室還需要在一個校準(zhǔn)周期內(nèi)，對儀器設(shè)備進(jìn)行期間核查，以確保設(shè)備在一個校準(zhǔn)周期內(nèi)運行正常。環(huán)境試驗箱在氣候環(huán)境可靠性實驗室內(nèi)使用頻率高，持續(xù)運行時間久，因此，對于試驗箱，無論是校準(zhǔn)還是期間核查，都是非常重要的。

本文設(shè)計了一種環(huán)境試驗箱溫度均勻性校準(zhǔn)定位裝置，可以有效提升校準(zhǔn)和期間核查工作的效率，提高校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性。

1 環(huán)境試驗箱校準(zhǔn)一般定位方式

根據(jù)我國國家計量技術(shù)規(guī)范JJF 1101-2003《環(huán)境試驗設(shè)備溫度、濕度校準(zhǔn)規(guī)范》，對于試驗箱校準(zhǔn)過程中，測試點的位置和測試點的數(shù)量都有明確規(guī)定。一般選取環(huán)境試驗箱的上、中、下三個校準(zhǔn)平面進(jìn)行均勻性校驗。以小于等于2 m3的環(huán)境溫度箱為例，在環(huán)境試驗箱空載或負(fù)載條件下，在圖1所示的空間平面內(nèi)均勻分布9個溫度測試點，記錄在規(guī)定時間內(nèi)各點溫度與箱體中心點的溫度，使箱體內(nèi)的溫度偏差、溫度均勻度和溫度波動度在規(guī)定范圍內(nèi)。

圖1 小于等于2 m3的環(huán)境溫度箱校準(zhǔn)測試布置點位

在通常情況下，環(huán)境試驗箱溫度均勻性校驗定位方法是通過直尺來確定箱體內(nèi)各測試點的位置，隨后將樣品架移動到該測試點所在的水平面，再將熱電偶工作端捆扎在該測試點位置處。在實際操作過程中，測試點的定位存在兩大難題。一是定位不準(zhǔn)確。單純利用直尺很難確定空間的三維坐標(biāo)位置。對于多個測試點，需多次測量定位，而且很難標(biāo)記之前已測定的位置坐標(biāo)，使得定位操作繁瑣。二是測試點位與樣品架的固定位置不匹配。一般環(huán)境試驗箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，為了給測試樣品預(yù)留一定高度，部分環(huán)境試驗箱樣品架固定的箱內(nèi)最高位置實際上并不是試驗箱的最上層。這使得溫度箱的中心點及各測試點的位置較難精準(zhǔn)定位，使環(huán)境試驗箱的溫度均勻性校驗結(jié)果的重現(xiàn)性不佳，測量不確定度增加，影響測量結(jié)果。

2 環(huán)境試驗箱溫度均勻性校準(zhǔn)定位裝置

為提高環(huán)境試驗箱溫度均勻性校驗定位操作的效率，提高環(huán)境試驗箱溫度均勻性校驗結(jié)果的準(zhǔn)確性，研制的一套定位裝置如圖2、3所示。該定位裝置舒展后，從正面看呈“工”字形，垂直連桿、水平連桿和側(cè)桿均可沿著各自軸向伸長或收縮。將該定位裝置放置于溫度箱內(nèi)部后，使各桿拉伸至與溫度箱內(nèi)壁接觸，此時垂直桿中心即為環(huán)境試驗箱中心位置。同時，按照溫度測試點布置圖，利用直尺確定水平連桿和側(cè)桿距離溫度箱內(nèi)壁的距離，收縮水平連桿和側(cè)桿指定長度使其另一端產(chǎn)生相同位移，從而可以便捷、高效地完成各溫度測試點的定位工作，也確保了環(huán)境試驗溫度箱溫度校驗結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。此外，在非工作情況下，垂直連桿與水平連桿通過鉸接可旋轉(zhuǎn)至一直線狀態(tài)，任一側(cè)桿可與水平連桿旋轉(zhuǎn)至一直線狀態(tài)，最終所有連桿處于同一直線上，方便收藏攜帶，減少占用空間。

圖2 環(huán)境試驗箱溫度均勻性校準(zhǔn)定位裝置舒展圖

圖3 環(huán)境試驗箱溫度均勻性校準(zhǔn)定位裝置收納圖

3 環(huán)境試驗箱溫度均勻性校準(zhǔn)定位裝置實際應(yīng)用

設(shè)置溫度箱箱內(nèi)溫度為50 ℃，穩(wěn)定2 h，選取10名不同的試驗人員對于圖2中的A點，分別用傳統(tǒng)定位和定位裝置定位這兩種方式進(jìn)行重復(fù)性測試，測試結(jié)果如表1所示。

表1 兩組方式對比測試數(shù)據(jù)

4 結(jié)語

試驗顯示，運用該定位裝置對于溫度箱均勻性校準(zhǔn)定位，可有效減少測試點的重復(fù)性誤差，同時，還提升校準(zhǔn)工作的效率，具有一定的可復(fù)制和可推廣性。