環境試驗設備相對濕度測量不確定度評定研究

何慶芳,曲雯潔,肖武雄

（威凱檢測技術有限公司，廣東廣州,510663）

環境試驗設備相對濕度測量不確定度評定研究

何慶芳,曲雯潔,肖武雄

（威凱檢測技術有限公司，廣東廣州,510663）

環境試驗是檢測試驗室和開展相關項目的檢測機構、公司用于檢測產品模擬環境條件下的快速試驗。環境試驗設備營造的極限環境中，相對濕度的大小直接影響試驗結果——相對濕度大將加快樣品的損壞，相對濕度小則樣品損壞速度減慢。良好的環境試驗設備能夠提供準確、穩定的環境條件。對試驗設備進行準確性、重復性和穩定性進行計量是對環境試驗設備進行評估的重要手段，而對計量結果的不確定度分析則能描述計量結果的準確性并有效的實現量值傳遞。本文主要分析計算相對濕度測量結果擴展不確定度，其評定結果將直接反映環境試驗設備性能評估的精確程度，并間接反映環境試驗設備性能的好壞。

環境試驗箱；相對濕度；不確定度評定

0 引言

隨著國家改革開放，科學技術、經濟貿易的高速發展，自然資源的廣泛開發利用，各類產品的運輸、貯存及使用過程中遇到的環境越來越嚴酷、越來越復雜。從平原到高原，從海洋到太空，從熱帶到寒帶，環境的本身的惡劣和環境發生改變時產生的劇烈變化將對設備的性能產生影響甚至造成失效，這就使得生產者和用戶雙方都關心產品在極端環境中可靠性、安全性和產品性能等。為保證產品在實際的工作環境下能夠正常滿意使用，這就需要對其進行環境試驗。

環境試驗設備往往用于模擬各類氣候環境，包括搬運、運輸、工作等條件下的極端環境，是檢測機構、企業實驗室為驗證原材料、半成品、成品質量不受環境影響的重要工具。通過模擬和試驗，從而評價材料和產品是否達到在設計、研發、制造中預期的質量目標。所以說在產品的設計、研制、生產和使用過程中都貫穿著環境試驗，通常采取的步驟是：設計——環境試驗（發現問題）——改進——再次環境試驗（沒有問題）——投產。

環境試驗提供的試驗環境越嚴酷，測量合格的產品可靠性就會越高。

環境試驗設備可以按照GB、JB、ISO、IEC、MIL等各種標準或參考用戶要求進行低溫、高溫、溫度沖擊（氣態及液態）、浸漬、溫度循環、低氣壓、高低溫低氣壓、交變濕熱、恒定濕熱、高壓蒸煮、砂塵、耐爆炸、氣體腐蝕、鹽霧腐蝕、霉菌、淋雨、太陽輻射、光老化等試驗。

其中，環境試驗箱內的相對濕度測量的準確性，直接關系到模擬環境的真實性，影響到環境試驗的成敗。本文針對環境試驗箱相對濕度的測量方法進行了相對濕度測量的擴展不確定度評定。

國家校準規程要求使用溫濕度巡檢儀直接測量試驗箱的相對濕度，本文將研究的過程做詳細的說明，詳細介紹試驗箱相對濕度擴展不確定度的評定過程。

1 測量依據、環境條件和測量器具

1.1 測量依據

JJF1101-2003《環境試驗設備溫度、濕度校準規范》。

1.2 環境條件溫度(25±10)℃，相對濕度：(30～85)%RH。氣壓：(86~106)

kPa。

1.3 測量器具

精密溫濕度巡檢儀：允許誤差：±0.1℃

2 測量方法

測量方法依據JJF1101-2003中6.2.2，6.2.3條規定布放溫度、濕度傳感器，將試驗設備的溫度、濕度控制器設定到指定要求的溫度、濕度值，啟動設備能正常工作。待試驗箱內工況穩定后開始讀數，每隔2min記一組所有的測量數據，共記錄15組數據。

根據測量數據計算出溫度、相對濕度的偏差、均勻度及波動度。

偏差計算：顯示平均值與工作空間中心點實測平均值的差值。

均勻度計算：在30min內（每2min測試一次）每次測試中實測最高測量值與最低測量值之差的算術平均值。

波動度計算：中心點在30min內（每2min測試一次）實測最大測量值與最小測量值之差的一半，冠以“±”號。

3 各輸入量的標準不確定度評定3.1 測量模型及靈敏系數

——精密溫濕度巡檢儀讀數，單位：%RH；——精密溫濕度巡檢儀示值誤差對測量結果的影響，單位：%RH。

3.2 標準不確定度的來源

根據測量模型可知，環境試驗箱相對濕度的不確定度主要由重復測量引入的不確定度分量、標準器的允許誤差引入的不確定度分量和顯示儀表分度值引入的不確定度分量構成。

3.2.1 重復測量引入的標準不確定度分量的評定

重復測量引起的標準不確定度，用實驗標準差表示。在溫度為30℃，濕度設定為50%RH,同時記錄設備濕度顯示儀表和標準濕度巡檢儀的數值，在實際測量中，每次記錄15組數據

計算每次測量的平均值和標準偏差：

標準偏差：

由重復測量引入的標準不確定度為：

3.2.2 標準器及顯示分度值引入的不確定度分量的評定

（1）標準溫度巡檢儀允許誤差引入的不確定度分量的評定

試驗使用的標準溫度巡檢儀允許誤差是±0.1℃，查閱干濕球溫度、濕度換算表，濕球溫度變化0.1℃時濕度最大變化0.7%RH, 認為其服從均勻分布，由此由標準溫度巡檢儀允許誤差引入的不確度分量為：

（2）顯示儀表分度值引入的不確定度分量的評定

試驗設備顯示儀表及標準溫濕度巡檢儀的分度值為：0.1%RH，認為其服從均勻分布，則由其引入的不確定度分量

由于分度值引入的標準不確定度分量和重復測量引入的標準不確定度分量相關，只取他們之間的較大值。

3.3 合成標準不確定度的評定

各分量引入的標準不確定度見表2

合成各分量引入的標準不確定度

3.4 擴展不確定度的評定

取包含因子k=2，則擴展不確定度U為：

4 結束語

校準規程中對濕度偏差要求是(-3~+2)%RH，計算得到的擴展不確定度為0.8%RH，滿足計量精度要求，可以認為擴展不確定度是合理的。本文對環境試樣箱相對濕度的測量結果不確定度進行了評定，對于環境試驗設備的模擬環境評估起到了一定參考作用。

[1] GB/T 2423.3電工電子產品環境試驗 第2部分：試驗方法試驗Cab：恒定濕熱試驗[S].

[2] GB5170.5電工電子產品環境試驗設備基本參數檢定方法：濕熱試驗設備[S].

[3] GB2423.4電工電子產品環境試驗 第2部分：試驗方法 試驗Db：交變濕熱（12h+12h循環）[S].

[4] GB2423.9電工電子產品環境試驗 第2部分：試驗方法 試驗Cb：設備用恒定濕熱[S].

[5] JJF1101-2003，環境試驗設備溫度、濕度校準規范[S].

[6] JJF1059.1-2012，測量不確定度評定與表示[S].

Relative Humidity Measurement Uncertainty Evaluation of Environmental Testing Equipment

He Qingfang,Qu Wenjie,Xiao Wuxiong
(Vkan Certification & Testing Co.,Ltd, Guangzhou 510663,China)

Environmental testing is a kind of quick test used for quality detection of products in testing laboratories and institutions.Under the condition of extreme environment,relative humidity directly affects the result of the test:high relative humidity will speed up the sample aging,while the low one will slow it down.A good environmental testing equipment can provide accurate,stable environmental condition lasts during the whole test.Metering the accuracy,repeatability and stability of measuring is important on evaluation of equipment,at the same time,analysis of the uncertainty of measurement results is able to assess the accuracy of measurement result and effectively achieve transferring.In this paper,uncertainty evaluation of the relative humidity measurement is analyzed and calculated,which directly reflect the accuracy of the measurement,on the other hand,the condition of equipment performance is shown indirectly.

environmental testing equipment;relative humidity;uncertainty evaluation

TB943 P207+.1

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