多參數環境試驗設備校準方法

曾憲鈺，黃彬磊，金 路

（上海市質量監督檢驗技術研究院，上海 201114）

0 引言

多參數環境試驗設備是一種廣泛應用于各種領域的測試設備，它可以同時測量和控制多個環境參數，比如溫度、濕度、氣壓、風速、光照等。這些設備被廣泛應用于材料研究、生物醫學、制藥、電子、航空航天等領域中的環境試驗[1]。這些設備的應用可以幫助研究人員模擬和分析各種復雜環境下的材料和產品的性能和可靠性。例如，在制藥行業中，多參數環境試驗設備可以幫助研究人員評估藥品在不同溫度和濕度下的穩定性，以及藥品對光照和空氣對流的影響。另外，多參數環境試驗設備還可以用于模擬和測試產品在不同環境下的使用壽命和可靠性。例如，在電子設備行業中，這些設備可以幫助研究人員測試電子產品在高溫、高濕等極端環境下的性能和壽命，以及在不同環境下的抗干擾能力[2,3]?？傊?，多參數環境試驗設備的應用概述包括了它們在各種領域中進行環境試驗和研究的廣泛應用，可以幫助研究人員更好地理解和掌握各種材料和產品在不同環境下的性能，從而提高產品的質量和可靠性[4]。

1 工作原理

多參數環境試驗設備是一種用于測試產品在不同環境條件下性能的設備。它可以同時模擬多種環境因素，并通過數據采集系統記錄產品在這些環境因素下的性能數據。多參數環境試驗設備的工作原理包括設置測試參數、控制測試環境、記錄測試數據和分析測試結果等步驟。通過使用這種設備，可以幫助企業評估產品的可靠性和耐久性，從而提高產品質量和競爭力。

2 校準項目

多參數環境試驗設備的校準項目主要包括：溫度偏差、溫度均勻度、溫度波動度，相對濕度偏差、相對濕度均勻度、相對濕度波動度，箱體內外壓差、風速及光照度。

3 校準條件

3.1 環境條件

1）溫度：15℃～35℃。

2）相對濕度：不大于85%。

3）大氣壓：80kPa～106kPa。

4）其他條件：設備周圍應無強烈振動及腐蝕性氣體存在，應避免其他冷、熱源影響。

3.2 標準器

1）溫度測量標準：溫度測量由溫度傳感器和顯示儀表組成，測量范圍：（-80～300）℃，最大允許誤差：±（0.15℃+0.002｜t｜）。

2）濕度測量標準：數字濕度計，測量范圍：（10～100）%RH，最大允許誤差：±2.0%RH。

3）風速測量標準：數字風速儀，測量范圍：（0.2～20）m/s，其擴展不確定度U=0.10m/s（k=2）。

4）壓差測量標準：數字壓差計，測量范圍：（1～200）Pa，其擴展不確定度U=0.5Pa（k=2）。

5）光照度測量標準：光照度計，測量范圍：（1～3000）lx，其擴展不確定度U=49lx（k=2）。

4 校準方法

4.1 溫、濕度校準

4.1.1 溫、濕度測試點的位置及數量

測試點的位置放置在設備工作空間內3個平面上，中間層通過工作空間幾何中心，且平行底面的工作平面，測試點與工作空間內壁的距離不小于各邊長的1/10[5]。

溫度測試點用A、B、C…字母表示，濕度測試點用甲、乙、丙…文字表示。

1）當設備容積小于2 m3時，溫度測試點為9個，濕度測試點為3個，O點位于中層幾何中心，如圖1所示。

圖1 設備容積小于2m3布點圖Fig.1 Layout of equipment with a volume less than 2m3

2）當設備容積大于2m3時，溫度測試點為15個，濕度測試點為4個，E、O、N分別位于上、中、下層幾何中心，如圖2所示。

圖2 設備容積大于2m3布點圖Fig.2 Layout diagram of equipment with a volume greater than 2m3

4.1.2 溫、濕度的校準

按4.1.1條規定，布放溫、濕度傳感器，將試驗設備的溫、濕度控制器設定到所要求的溫、濕度，待設備穩定后開始讀數，每2min記錄所有測試點的溫、濕度一次，在30min內共測試15次。

4.1.3 數據處理

1）溫度偏差計算

式（1）中：Δtd-溫度偏差，℃；to-中心點n次測量的平均值，℃；td-設備顯示溫度的平均值，℃。

2）溫度均勻度計算

式（2）中：Δtu-溫度均勻度，℃；timax-各校準點第i次測得的最高溫度，℃；timin-各校準點第i次測得的最低溫度，℃；n-測量次數。

3）溫度波動度計算

式（3）中：Δtf-溫度波動度，℃；tomax-中心點n次測量中的最高溫度，℃；tomin-中心點n次測量中的最低溫度，℃。

4）相對濕度偏差計算

式（4）中：Δhd-濕度偏差，%RH；ho-中心點n次測量的平均值，%RH；hd-設備顯示濕度的平均值，%RH。

5）相對濕度均勻度計算

式（5）中：Δhu-濕度的均勻度，%RH；himax-各校準點第i次測得的最高濕度，%RH；himin-各校準點第i次測得的最低濕度，%RH；n-測量次數。

6）相對濕度波動度計算

式（6）中：Δhf-濕度的波動度，%RH；homax-中心點n次測量中濕度的最高值，%RH；homin-中心點n次測量中濕度的最低值，%RH。

4.2 壓差校準

壓差的校準應在所有試驗箱體門關閉時進行，將壓差計的高壓端放置在箱體內，低壓端放置在箱體外與大氣相通，待設備穩定后，每2min讀取1次數據，共讀取3次，求平均值作為箱體內外之間的壓差[6]。

4.3 風速校準

風速測試點的位置及數量參照4.1.1中溫度測試點的位置及數量，按規定布放風速儀，待設備穩定后沿任意方向測量每一點的風速，取最大值作為該測試點的風速。每2min讀取1次數據，共讀取3次，求所有測試點風速的平均值作為箱體內的風速值[7]。

風速偏差計算

式（7）中：Δs-風速偏差，m/s；so-所有測試點風速n次測量的平均值，m/s；sd-設備顯示風速的平均值，m/s。

4.4 光照度校準

4.4.1 光照度測試點的位置及數量

在箱體的工作平臺上，按照長寬各三等分為9個區域，各區域中心位置為測試點位置，共計9個測試點，除中點外，其余各測試點與工作空間內壁的距離不小于各邊長的1/10。光照度測試點位置如圖3[8]。

圖3 光照測試點布置圖Fig.3 Layout of lighting test points

4.4.2 光照度的校準

每個光源開啟預熱15min后方可測量，將光照度計置于9個校準點，探頭平放在箱體工作平臺上，探頭向上，逐一測定各點的光照度。讀數時，應將手遠離探頭，待顯示的數字穩定后方可讀數。在各個測試點的實測值中，取光照度最小值作為該校準點的光照度。

4.4.3 數據處理

光照度平均值計算

式（8）中：Eav-光照度平均值，lx；Evi-各個光照度的實測值，lx；n-測試點數，n=9。

式（9）中：Evmin-各校準點光照度的最低值，lx；Eav-光照度平均值，lx。

5 結語

對于多參數環境試驗設備溫、濕度、風速、壓差、光照參數所建立的校準方法操作合理，所用的標準器均可溯源，保證了數據的準確可靠，此方法可為其他計量機構提供參考。