環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備相對濕度測量不確定度評(píng)定研究

何慶芳,曲雯潔,肖武雄

（威凱檢測技術(shù)有限公司，廣東廣州,510663）

環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備相對濕度測量不確定度評(píng)定研究

何慶芳,曲雯潔,肖武雄

（威凱檢測技術(shù)有限公司，廣東廣州,510663）

環(huán)境試驗(yàn)是檢測試驗(yàn)室和開展相關(guān)項(xiàng)目的檢測機(jī)構(gòu)、公司用于檢測產(chǎn)品模擬環(huán)境條件下的快速試驗(yàn)。環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備營造的極限環(huán)境中，相對濕度的大小直接影響試驗(yàn)結(jié)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(huán)境試驗(yàn)設(shè)備能夠提供準(zhǔn)確、穩(wěn)定的環(huán)境條件。對試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行準(zhǔn)確性、重復(fù)性和穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)量是對環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行評(píng)估的重要手段，而對計(jì)量結(jié)果的不確定度分析則能描述計(jì)量結(jié)果的準(zhǔn)確性并有效的實(shí)現(xiàn)量值傳遞。本文主要分析計(jì)算相對濕度測量結(jié)果擴(kuò)展不確定度，其評(píng)定結(jié)果將直接反映環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備性能評(píng)估的精確程度，并間接反映環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備性能的好壞。

環(huán)境試驗(yàn)箱；相對濕度；不確定度評(píng)定

0 引言

隨著國家改革開放，科學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)貿(mào)易的高速發(fā)展，自然資源的廣泛開發(fā)利用，各類產(chǎn)品的運(yùn)輸、貯存及使用過程中遇到的環(huán)境越來越嚴(yán)酷、越來越復(fù)雜。從平原到高原，從海洋到太空，從熱帶到寒帶，環(huán)境的本身的惡劣和環(huán)境發(fā)生改變時(shí)產(chǎn)生的劇烈變化將對設(shè)備的性能產(chǎn)生影響甚至造成失效，這就使得生產(chǎn)者和用戶雙方都關(guān)心產(chǎn)品在極端環(huán)境中可靠性、安全性和產(chǎn)品性能等。為保證產(chǎn)品在實(shí)際的工作環(huán)境下能夠正常滿意使用，這就需要對其進(jìn)行環(huán)境試驗(yàn)。

環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備往往用于模擬各類氣候環(huán)境，包括搬運(yùn)、運(yùn)輸、工作等條件下的極端環(huán)境，是檢測機(jī)構(gòu)、企業(yè)實(shí)驗(yàn)室為驗(yàn)證原材料、半成品、成品質(zhì)量不受環(huán)境影響的重要工具。通過模擬和試驗(yàn)，從而評(píng)價(jià)材料和產(chǎn)品是否達(dá)到在設(shè)計(jì)、研發(fā)、制造中預(yù)期的質(zhì)量目標(biāo)。所以說在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、研制、生產(chǎn)和使用過程中都貫穿著環(huán)境試驗(yàn)，通常采取的步驟是：設(shè)計(jì)——環(huán)境試驗(yàn)（發(fā)現(xiàn)問題）——改進(jìn)——再次環(huán)境試驗(yàn)（沒有問題）——投產(chǎn)。

環(huán)境試驗(yàn)提供的試驗(yàn)環(huán)境越嚴(yán)酷，測量合格的產(chǎn)品可靠性就會(huì)越高。

環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備可以按照GB、JB、ISO、IEC、MIL等各種標(biāo)準(zhǔn)或參考用戶要求進(jìn)行低溫、高溫、溫度沖擊（氣態(tài)及液態(tài)）、浸漬、溫度循環(huán)、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(yàn)。

其中，環(huán)境試驗(yàn)箱內(nèi)的相對濕度測量的準(zhǔn)確性，直接關(guān)系到模擬環(huán)境的真實(shí)性，影響到環(huán)境試驗(yàn)的成敗。本文針對環(huán)境試驗(yàn)箱相對濕度的測量方法進(jìn)行了相對濕度測量的擴(kuò)展不確定度評(píng)定。

國家校準(zhǔn)規(guī)程要求使用溫濕度巡檢儀直接測量試驗(yàn)箱的相對濕度，本文將研究的過程做詳細(xì)的說明，詳細(xì)介紹試驗(yàn)箱相對濕度擴(kuò)展不確定度的評(píng)定過程。

1 測量依據(jù)、環(huán)境條件和測量器具

1.1 測量依據(jù)

JJF1101-2003《環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備溫度、濕度校準(zhǔn)規(guī)范》。

1.2 環(huán)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(jù)JJF1101-2003中6.2.2，6.2.3條規(guī)定布放溫度、濕度傳感器，將試驗(yàn)設(shè)備的溫度、濕度控制器設(shè)定到指定要求的溫度、濕度值，啟動(dòng)設(shè)備能正常工作。待試驗(yàn)箱內(nèi)工況穩(wěn)定后開始讀數(shù)，每隔2min記一組所有的測量數(shù)據(jù)，共記錄15組數(shù)據(jù)。

根據(jù)測量數(shù)據(jù)計(jì)算出溫度、相對濕度的偏差、均勻度及波動(dòng)度。

偏差計(jì)算：顯示平均值與工作空間中心點(diǎn)實(shí)測平均值的差值。

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

波動(dòng)度計(jì)算：中心點(diǎn)在30min內(nèi)（每2min測試一次）實(shí)測最大測量值與最小測量值之差的一半，冠以“±”號(hào)。

3 各輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定3.1 測量模型及靈敏系數(shù)

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

3.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度的來源

根據(jù)測量模型可知，環(huán)境試驗(yàn)箱相對濕度的不確定度主要由重復(fù)測量引入的不確定度分量、標(biāo)準(zhǔn)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(gòu)成。

3.2.1 重復(fù)測量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評(píng)定

重復(fù)測量引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，用實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差表示。在溫度為30℃，濕度設(shè)定為50%RH,同時(shí)記錄設(shè)備濕度顯示儀表和標(biāo)準(zhǔn)濕度巡檢儀的數(shù)值，在實(shí)際測量中，每次記錄15組數(shù)據(jù)

計(jì)算每次測量的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差：

標(biāo)準(zhǔn)偏差：

由重復(fù)測量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

3.2.2 標(biāo)準(zhǔn)器及顯示分度值引入的不確定度分量的評(píng)定

（1）標(biāo)準(zhǔn)溫度巡檢儀允許誤差引入的不確定度分量的評(píng)定

試驗(yàn)使用的標(biāo)準(zhǔn)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(shí)濕度最大變化0.7%RH, 認(rèn)為其服從均勻分布，由此由標(biāo)準(zhǔn)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(píng)定

試驗(yàn)設(shè)備顯示儀表及標(biāo)準(zhǔn)溫濕度巡檢儀的分度值為：0.1%RH，認(rèn)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(biāo)準(zhǔn)不確定度分量和重復(fù)測量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量相關(guān)，只取他們之間的較大值。

3.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定

各分量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度見表2

合成各分量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

3.4 擴(kuò)展不確定度的評(píng)定

取包含因子k=2，則擴(kuò)展不確定度U為：

4 結(jié)束語

校準(zhǔn)規(guī)程中對濕度偏差要求是(-3~+2)%RH，計(jì)算得到的擴(kuò)展不確定度為0.8%RH，滿足計(jì)量精度要求，可以認(rèn)為擴(kuò)展不確定度是合理的。本文對環(huán)境試樣箱相對濕度的測量結(jié)果不確定度進(jìn)行了評(píng)定，對于環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備的模擬環(huán)境評(píng)估起到了一定參考作用。

[1] GB/T 2423.3電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn) 第2部分：試驗(yàn)方法試驗(yàn)Cab：恒定濕熱試驗(yàn)[S].

[2] GB5170.5電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備基本參數(shù)檢定方法：濕熱試驗(yàn)設(shè)備[S].

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

[4] GB2423.9電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn) 第2部分：試驗(yàn)方法 試驗(yàn)Cb：設(shè)備用恒定濕熱[S].

[5] JJF1101-2003，環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備溫度、濕度校準(zhǔn)規(guī)范[S].

[6] JJF1059.1-2012，測量不確定度評(píng)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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