恒溫水槽溫度濕度偏差校準(zhǔn)結(jié)果和不確定度評定

田馳

摘 要：恒溫水槽也稱之為恒溫水浴鍋、電熱恒溫水浴和恒溫水箱，其安全穩(wěn)定地運行和準(zhǔn)確的示值，直接影響產(chǎn)品檢驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和結(jié)論判定的客觀性。該文從溫度和濕度兩方面對恒溫水槽進行校準(zhǔn)，對巡檢儀傳感器測得的數(shù)據(jù)結(jié)果進行分析和不確定度評定，確定環(huán)境設(shè)備的運行狀態(tài)，為產(chǎn)品下一步性能試驗出具可靠數(shù)據(jù)提供保障和支持。

關(guān)鍵詞：恒溫水槽 水浴鍋 溫度 濕度 不確定度

中圖分類號：TB943 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）02（c）-0103-02

恒溫水槽是由控制器、工作室、槽體、加熱管、循環(huán)泵等部件組成。恒溫槽有一個核心的部件——微機智能控制系統(tǒng)，用來控制溫度的變化，最終達到一個恒溫的作用，適用于生物、化學(xué)、物理、植物、化工等科學(xué)上作精密恒溫的直接加熱制冷和輔助加熱制冷等方面，是質(zhì)檢機構(gòu)最常用設(shè)備之一，用于樣品檢驗前期，如耐壓試驗、絕緣電阻等，其安全穩(wěn)定地運行和準(zhǔn)確的示值，是下一步產(chǎn)品性能試驗出具可靠數(shù)據(jù)的保障和前提。

1 校準(zhǔn)方法

建立恒溫槽設(shè)備溫濕度校準(zhǔn)裝置，首先將水浴鍋加熱溫度設(shè)定在被校溫度點，然后將巡檢儀傳感器放入被檢箱體內(nèi)，5個測溫點分別位于工作區(qū)的幾何中心和四個角。各測溫點到水浴鍋內(nèi)壁的距離為各自邊長的1/10。溫度傳感器離擱板20 mm，待設(shè)定溫度穩(wěn)定后，開始測量。在30 min內(nèi)，每隔3 min 測量1次，共測量11次，記錄各測溫點和水浴鍋顯示的溫度值。校準(zhǔn)條件和計量器具要求如下。

（1）計量標(biāo)準(zhǔn)器配套設(shè)備及技術(shù)指標(biāo)：環(huán)境試驗設(shè)備溫濕度巡檢儀；測量范圍：-60 ℃～200 ℃；分辨力：0.01 ℃；允差：±0.15℃；沈陽計量檢定：周期1年。

（2）環(huán)境條件：溫度：（15～35）℃；溫度：≤85%；無振動影響；有排水。

環(huán)境試驗設(shè)備溫濕度巡檢儀輔配一支鉑電阻傳感器，分辨率為0.01 ℃，測量范圍為（-100～200）℃。首先進行重復(fù)性試驗判斷其是否符合要求。以溫度30 ℃測量點為例進行精度測量10次計算重復(fù)性。10次測量值分別為30.02、30.00、30.01、30.03、30.03、30.04、30.03、30.00、30.02、30.01，平均值為30.024 ℃。計算重復(fù)性：

（3）計量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性考核。恒溫水槽設(shè)置40 ℃為核查溫度點，不同日期測10個溫度值（見表1），得出變化量分別為：0.08、0.07、0.08、0.06，均小于允許變化量0.09，符合要求。

2 測量方法和依據(jù)

依據(jù)JJF（遼）118-2011《電熱恒溫水浴鍋校準(zhǔn)規(guī)范》[1]，依據(jù)校準(zhǔn)規(guī)范進行測試，以ETH-P16溫濕度記錄儀為標(biāo)準(zhǔn)，測量范圍（-100～200）℃，分辨力為 0.01℃，在60 ℃溫度穩(wěn)定后，開始測量。每隔3 min測量1次，30 min內(nèi)測11次，記錄各測溫點和水浴鍋顯示值，平均值修正后的最大值和最小值之差即為溫度均勻性。建立數(shù)學(xué)模型=，其中為溫度均勻性，℃；為各測溫點實際溫度的最大值，℃；為各測溫點實際溫度的最小值，℃。

3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度的分析

3.1 輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

（1）測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。60 ℃，在溫度平均值最高的測溫點上讀取11次溫度值，按A類方法評定，服從正態(tài)分布[2]，得到 ℃，則：0.08 ℃。

（2）測量標(biāo)準(zhǔn)修正值引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量。60 ℃時，溫濕度巡檢儀修正值的擴展不確定度為0.15 ℃，k=2，則：= 0.05 ℃。

（3）測量標(biāo)準(zhǔn)的分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。溫濕度巡檢儀的分辨力為0.01 ℃，取半寬為0.005 ℃，按均勻分布處理，則： ℃。

（4）的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度。由于測量重復(fù)性和溫濕度巡檢儀的分辨力引入的分量相互關(guān)聯(lián)，故℃，℃。

3.2 輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

（1）測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。60 ℃，在溫度平均值最高的測溫點上讀取11次溫度值，按A類方法評定，得到℃，則℃。

（2）測量標(biāo)準(zhǔn)修正值引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量。60 ℃時，溫濕度巡檢儀修正值的擴展不確定度為0.15 ℃，k=2，則： =0.05 ℃。

（3）測量標(biāo)準(zhǔn)的分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。溫濕度巡檢儀的分辨力為0.01 ℃，取半寬為0.005 ℃，按均勻分布處理，則：

（4）的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度。由于測量重復(fù)性和溫濕度巡檢儀的分辨力引入的分量相互關(guān)聯(lián)，故℃。

3.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

4 檢定或校準(zhǔn)結(jié)果的驗證

選4路溫度傳感器，配合溫濕度記錄儀和標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計，比較檢定-30 ℃、0 ℃、100 ℃、200 ℃條件下的測量結(jié)果，溫濕度記錄儀測量值分別為：+0.02、0.00、+0.02、+0.02；標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計測量值分別為：+0.01、-0.01、+0.02、0.00；比對差值為：0.01、0.01、0.00、0.02。代入式|Y -Y 0|<[3]，符合要求。

5 結(jié)語

筆者所在單位大量使用各種恒溫槽、水浴鍋，為保證這些設(shè)備處于良好的狀態(tài)，建立恒溫槽溫度校準(zhǔn)裝置是非常必要的。根據(jù)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)得出設(shè)備的總不確定度、重復(fù)性，判斷其是否符合JJF1101-2003技術(shù)規(guī)范的要求。通過對恒溫水槽的校準(zhǔn)分析數(shù)據(jù)，得到結(jié)論：該裝置的總不確定度、重復(fù)性，穩(wěn)定性，JJF（遼）118-2011技術(shù)規(guī)范的要求，可以開展恒溫槽的校準(zhǔn)工作。這對于產(chǎn)品后續(xù)試驗示值準(zhǔn)確，檢驗結(jié)果客觀可靠提供了技術(shù)參數(shù)和保證。

參考文獻

[1] JJF（遼）118-2011，電熱恒溫水浴鍋校準(zhǔn)規(guī)范[Z].

[2] JJF1059-2012，測量不確定度評定與表示[Z].

[3] 曹宏燕.分析測試中測量不確定度及評定[J].冶金分析，2005（2）.