張新影

河北省計(jì)量監(jiān)督檢測(cè)研究院廊坊分院 河北 廊坊 065000

1.恒溫箱溫度校準(zhǔn)方法

在對(duì)恒溫箱進(jìn)行校準(zhǔn)的過(guò)程中，存在連個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，其一是對(duì)校準(zhǔn)溫度進(jìn)行有效確定，其二是確認(rèn)校準(zhǔn)點(diǎn)位置的布置。在校準(zhǔn)時(shí)，首先結(jié)合實(shí)際情況對(duì)工作室內(nèi)上、中、下三個(gè)水平層進(jìn)行確定，然后在這三個(gè)水平層之上進(jìn)一步明確校準(zhǔn)點(diǎn)，這一過(guò)程中需要對(duì)校準(zhǔn)點(diǎn)與設(shè)備內(nèi)壁之間的距離進(jìn)行有效的控制，一般控制在各自邊長(zhǎng)的十分之一左右即可。校準(zhǔn)溫度的選擇以及校準(zhǔn)位置的分布應(yīng)當(dāng)參照J(rèn)JF1101—2003《環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備溫度、濕度校準(zhǔn)規(guī)范》。

以電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱為例，此溫控器中配置了Pt100熱電阻的0.5級(jí)數(shù)字溫度表，這一恒溫箱的工作室內(nèi)的容積規(guī)格為350mm×450mm×550mm；恒溫箱的標(biāo)準(zhǔn)器采用了A級(jí)Pt100熱電阻，溫度巡檢儀，其檢測(cè)誤差可以被控制在0.2℃之內(nèi)。在對(duì)恒溫箱進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，環(huán)境溫度為22℃，環(huán)境濕度為65%，電源電壓為220V。共設(shè)置8個(gè)測(cè)點(diǎn)，控制測(cè)點(diǎn)距離上邊或者下邊箱壁在4.5cm，距離左邊或者右邊箱的壁邊大約3.5cm。

在校準(zhǔn)時(shí)，首先將傳感器布置在所選的校準(zhǔn)位置之上，其次調(diào)節(jié)恒溫箱的溫控器，調(diào)整為100℃，使恒溫箱溫度上升，當(dāng)恒溫箱的溫度達(dá)到且穩(wěn)定在100℃之后，對(duì)各個(gè)測(cè)點(diǎn)的溫度進(jìn)行測(cè)量，每個(gè)測(cè)點(diǎn)循環(huán)測(cè)量10次，將溫度值準(zhǔn)確記錄，最后在此基礎(chǔ)之上對(duì)設(shè)備在標(biāo)稱溫度點(diǎn)100℃時(shí)的上下偏差值進(jìn)行檢測(cè)。不用校準(zhǔn)點(diǎn)10次校準(zhǔn)的具體記錄數(shù)值如下：

校準(zhǔn)位置1: 100.9；100.5；100.1；101.0；100.8；100.6；101.1；101.3；101.0；100.2

校準(zhǔn)位置2: 100.7；100.5；100.9；100.2；99.9；100.0；99.8；99.2；101.1；100.3

校準(zhǔn)位置3: 100.1；99.8；99.9；100.2；100.1；100.4；99.4；99.6；99.8；99.6

校準(zhǔn)位置4: 99.9；99.7；99.4；99.0；99.4；99.1；99.2；99.4；100.0；99.8

校準(zhǔn)位置5: 100.3；99.8；100.5；100.8；100.0；100.2；100.7；99.6；99.4；100.3

校準(zhǔn)位置6: 100.6；99.9；99.6；100.3；100.1；100.9；100.2；100.7；99.6；99.4；100.3

校準(zhǔn)位置7: 100.9；100.1；100.6；100.3；101.4；100.8；100.7；101.0；100.6；100.4

校準(zhǔn)位置8: 100.2；100.6；100.9；100.0；99.7；99.4；100.2；100.9；100.5；100.2

校準(zhǔn)位置0: 100.1；99.8；99.9；100.4；100.0；100.2；100.7；99.9；99.6；99.6

在獲得相關(guān)數(shù)據(jù)之后，需要運(yùn)用測(cè)量系統(tǒng)的修正值對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，并找出各個(gè)測(cè)點(diǎn)中實(shí)測(cè)溫度，經(jīng)確定實(shí)測(cè)溫度為圖1中位置7的第五次測(cè)量值，而位置7的測(cè)量系統(tǒng)修正值為+0.1℃，由此可以得出溫度上偏差為：

經(jīng)確定，各個(gè)測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)最低溫度是位置4的第四次測(cè)量值，其測(cè)量系統(tǒng)的修正值為-0.1℃，則溫度下偏差為：

2.測(cè)量結(jié)果不確定度分析

2.1 數(shù)學(xué)模型

以恒溫箱溫度上偏差計(jì)算為例，數(shù)學(xué)模型如下：

2.2 分量標(biāo)準(zhǔn)不確定度分析

①測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定：當(dāng)恒溫箱溫度達(dá)到標(biāo)稱溫度后，再使溫度穩(wěn)定30min左右，對(duì)10組數(shù)據(jù)進(jìn)行重復(fù)測(cè)量，并找出每一組的修正后實(shí)測(cè)最高溫度，然后可以依據(jù)如下的公式對(duì)單次測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差進(jìn)行計(jì)算：

然后在此基礎(chǔ)由測(cè)量重復(fù)性引入標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

u(Tmax)=s=0.12℃

②測(cè)溫系統(tǒng)誤差不確定度引入的測(cè)量不確定度：對(duì)于測(cè)溫系統(tǒng)修正值，證書(shū)所給出的不確定度為0.06℃，估計(jì)正態(tài)分布，因此測(cè)溫系統(tǒng)修正值引入的不確定度為

u(Tmax)=s=0.06/2=0.03℃

則引入的不確定度分量為0.12℃。

2.2.2 引入的不確定度分量

①由Pt100引入的不確定度分量：對(duì)于A級(jí)Pt100而言，其最大允許誤差在0.35℃，若均勻分布，則u=0.20℃；

②由數(shù)字溫控表引入的不確定度分量：一般情況下0.5級(jí)數(shù)字溫控表100℃時(shí)最大允許誤差為0.5℃，若均勻分布，則可計(jì)算出u=0.29℃

2.2.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算公式如下：

2.2.4 擴(kuò)展不確定度

包含因子k=2，則U=2×0.37=0.74℃

2.2.5 不確定度報(bào)告

采用上述的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)溫系統(tǒng)對(duì)恒溫箱的溫度示值上偏差進(jìn)行測(cè)量，經(jīng)測(cè)量偏差值的擴(kuò)展不確定度為0.74℃。

3.結(jié)束語(yǔ)

本文主要針對(duì)校準(zhǔn)恒溫箱溫度偏差和測(cè)量結(jié)果的不確定度進(jìn)行研究與分析。首先以電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱為例對(duì)恒溫箱溫度校準(zhǔn)方法進(jìn)行了一定程度的闡述與介紹，然后在此基礎(chǔ)之上從測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定、測(cè)溫系統(tǒng)誤差不確定度引入的測(cè)量不確定度、Pt100引入的不確定度分量、數(shù)字溫控表引入的不確定度分量、合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度、擴(kuò)展不確定度以及不確定度報(bào)告等方面重點(diǎn)分析了測(cè)量結(jié)果不確定度。