溫度試驗(yàn)箱內(nèi)部環(huán)境條件的不確定度要素分析

盧兆明 忻龍 胡偉欣

一、 概述

用于試驗(yàn)的溫度試驗(yàn)箱一般都經(jīng)過(guò)定期的校準(zhǔn)或檢定，具有有效期內(nèi)的合格證書(shū)。按照現(xiàn)行的校準(zhǔn)或檢定規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)出具的證書(shū)，即使給出了不確定度，也無(wú)法描述某樣品經(jīng)受的真實(shí)試驗(yàn)環(huán)境。在試驗(yàn)中，由于樣品的形狀、數(shù)量、加載等擾動(dòng)因數(shù)對(duì)環(huán)境條件的影響明顯是周期檢定和證書(shū)無(wú)法體現(xiàn)的。

要準(zhǔn)確再現(xiàn)或重復(fù)一個(gè)溫度試驗(yàn)過(guò)程，對(duì)受試樣品的受試環(huán)境條件僅通過(guò)試驗(yàn)箱的控制顯示讀數(shù)或記錄是不夠的。需要用不確定度評(píng)定來(lái)描述受試樣品在溫度試驗(yàn)箱內(nèi)部處于試驗(yàn)過(guò)程中的溫度試驗(yàn)條件。當(dāng)這些條件的不確定度要素處于相同水平的試驗(yàn)，其結(jié)果才具有實(shí)際意義上的可比性。尤其對(duì)研發(fā)驗(yàn)證或是質(zhì)量評(píng)定都是客觀和必須的。

現(xiàn)行有效的GB 2423/IEC 60068-2系列標(biāo)準(zhǔn)與溫度試驗(yàn)相關(guān)的方法標(biāo)準(zhǔn)都提出了試驗(yàn)不確定度評(píng)定、描述試驗(yàn)條件的要求。IEC已發(fā)布了若干與試驗(yàn)箱內(nèi)部環(huán)境條件不確定度評(píng)定有關(guān)的導(dǎo)則、背景材料和技術(shù)支撐性文件，全國(guó)電工電子產(chǎn)品環(huán)境條件與環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)委會(huì)已著手起草相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

二、評(píng)定溫度氣候試驗(yàn)箱內(nèi)部條件不確定度時(shí)的箱內(nèi)狀態(tài)

確定氣候試驗(yàn)箱的內(nèi)部條件有三種基本的箱內(nèi)狀態(tài)。即不加樣品負(fù)載的空箱狀態(tài)、加典型樣品負(fù)載狀態(tài)和試驗(yàn)負(fù)載實(shí)時(shí)狀態(tài)。

1.空箱狀態(tài)

在空箱狀態(tài)進(jìn)行溫度試驗(yàn)箱內(nèi)部條件的不確定度評(píng)定，由試驗(yàn)箱溫度控制系統(tǒng)控制運(yùn)行。空箱狀態(tài)是指試驗(yàn)箱內(nèi)未放置樣品，沒(méi)有樣品負(fù)載的擾動(dòng)因素。

通常將8個(gè)傳感器布置在工作空間的各角上，第9個(gè)傳感器布置在工作空間的中心位置。工作空間一般定義為試驗(yàn)箱內(nèi)距箱壁各該維長(zhǎng)度1/10，且不小于15cm的三維空間。對(duì)大試驗(yàn)箱則可能需要更多傳感器。GB/T 2424.5/IEC 60068-3-5和GB/T 5170給出了測(cè)量的方法，但沒(méi)有涉及不確定度。

布置的傳感器和測(cè)量/記錄儀是校準(zhǔn)/檢定用的參考（基準(zhǔn)）儀器，不參與溫度控制。

就某已知試驗(yàn)條件進(jìn)行不確定度評(píng)定，應(yīng)在該條件的名義設(shè)置溫度點(diǎn)/區(qū)間進(jìn)行；而校準(zhǔn)/檢定測(cè)量一般是在試驗(yàn)箱的高低兩端和具有代表性的設(shè)置溫度點(diǎn)/區(qū)間進(jìn)行。當(dāng)然，也可以選用需要評(píng)定的設(shè)置點(diǎn)。

① 空箱評(píng)定的有利因素

a)對(duì)整個(gè)工作空間進(jìn)行校準(zhǔn)，有一般意義；

b)校準(zhǔn)可以維持1年或2年，校準(zhǔn)測(cè)量數(shù)據(jù)可以用于不確定度評(píng)定；

c)因?yàn)闆](méi)有樣品，也就不因負(fù)載變化而需要重新校準(zhǔn)；

d)試驗(yàn)箱條件的適用性評(píng)估不受試驗(yàn)樣品影響；

e)低成本，一套校準(zhǔn)儀器可以滿足許多試驗(yàn)箱。

② 空箱評(píng)定的不利因素

a)雖然受試樣品受試驗(yàn)箱的影響非常小乃至可以忽略，受試樣品的結(jié)果難以量化。致使對(duì)負(fù)載結(jié)果的不確定度進(jìn)行賦值非常困難；

b)對(duì)散熱受試樣品的結(jié)果無(wú)法量化；

c)對(duì)試驗(yàn)箱控制儀的偏移、判定和再現(xiàn)須另行進(jìn)行評(píng)估，包括對(duì)這些影響進(jìn)行不確定度計(jì)算。

2.典型樣品/負(fù)載狀態(tài)測(cè)量

試驗(yàn)箱帶典型負(fù)載進(jìn)行不確定度評(píng)定非常類似試驗(yàn)的再現(xiàn)。

對(duì)于典型負(fù)載或試驗(yàn)應(yīng)用，用8個(gè)傳感器，通常在目標(biāo)（典型樣品或一組樣品）的每個(gè)角上布置1個(gè)。對(duì)較小的試驗(yàn)對(duì)象，較少的傳感器就足夠了，但至少要使用4個(gè)傳感器。對(duì)大型的、外形少見(jiàn)的或特型試驗(yàn)對(duì)象應(yīng)予以特別關(guān)注，應(yīng)該根據(jù)需要布置傳感器。

對(duì)于散熱型試驗(yàn)樣品，通常作為試驗(yàn)報(bào)告感興趣的條件，也要使用額外的傳感器用于測(cè)量空氣的溫度，但對(duì)于來(lái)自受試樣品溫度測(cè)量的位置和結(jié)果應(yīng)能量化。

典型負(fù)載狀態(tài)測(cè)量應(yīng)該記錄包括，受試樣品的結(jié)構(gòu)、散熱特征；在試驗(yàn)箱內(nèi)的放置位置和狀態(tài)；如果是多個(gè)樣品，在試驗(yàn)箱內(nèi)的堆疊碼放或支撐，以及傳感器的布置也是需記錄的參照系。

①典型樣品/負(fù)載狀態(tài)測(cè)量的有利因素

a)可以準(zhǔn)確地進(jìn)行評(píng)估負(fù)載對(duì)試驗(yàn)箱控制的影響，并不考慮試驗(yàn)樣品未知應(yīng)力的影響；

b)可以優(yōu)先選擇產(chǎn)生滿意的條件以及最小適用的試驗(yàn)箱用于試驗(yàn)；

c)傳感器的精心布置可以給出靠近負(fù)載部分的詳細(xì)信息；

d)可以量化負(fù)載不規(guī)則的耗散；

e)相關(guān)成本較低，一套試驗(yàn)箱測(cè)試儀器可用于多個(gè)試驗(yàn)箱。

②典型樣品/負(fù)載狀態(tài)測(cè)量的不利因素

a)當(dāng)試驗(yàn)樣品的特征參數(shù)發(fā)生變化，或放置條件有變動(dòng)而需要關(guān)注時(shí)，需要重新校準(zhǔn)試驗(yàn)箱；

b)對(duì)試驗(yàn)箱控制儀的偏移、判定和再現(xiàn)應(yīng)進(jìn)行評(píng)估，還包括對(duì)這些影響進(jìn)行不確定度計(jì)算。

3.試驗(yàn)期間進(jìn)行試驗(yàn)箱氣候條件測(cè)量

試驗(yàn)期間進(jìn)行試驗(yàn)箱氣候條件測(cè)量和不確定度評(píng)定，可以直接用評(píng)定結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明和比較。

① 試驗(yàn)狀態(tài)測(cè)量的有利因素

a)試驗(yàn)期間進(jìn)行試驗(yàn)箱氣候條件測(cè)量是理想的方法，可以對(duì)試驗(yàn)項(xiàng)目中條件的測(cè)量值給出貼切的評(píng)估。

b)可以將負(fù)載對(duì)試驗(yàn)箱影響進(jìn)行精確的評(píng)估；

c)不需對(duì)試驗(yàn)箱歷次校準(zhǔn)的偏移進(jìn)行評(píng)估；

d)傳感器的精心布置可以給出靠近負(fù)載部分的詳細(xì)信息；

e)可以量化負(fù)載不規(guī)則的耗散；

f)是一種經(jīng)濟(jì)方法，因?yàn)椴恍枰獙?duì)試驗(yàn)箱的條件進(jìn)行校準(zhǔn)。

② 試驗(yàn)狀態(tài)測(cè)量的不利因素

a)所有試驗(yàn)都需要測(cè)量?jī)x器；

b)所有試驗(yàn)都應(yīng)計(jì)算不確定度；

c)是一種高成本的方法，因?yàn)檎麄€(gè)試驗(yàn)過(guò)程都需要用到測(cè)量?jī)x器。

三、不確定度的來(lái)源

在所有測(cè)量中，不確定度大致源于4個(gè)基本來(lái)源。

1.校準(zhǔn)不確定度

校準(zhǔn)使用的參考（基準(zhǔn)）儀器校準(zhǔn)不確定度已在校準(zhǔn)證書(shū)中列出。其定期校準(zhǔn)證書(shū)的不確定度通常有95%的置信水平。應(yīng)關(guān)注所有不確定度的要素，包括儀器的結(jié)果和校準(zhǔn)期內(nèi)的短期變化說(shuō)明，都應(yīng)用作為測(cè)量不確定度的來(lái)源。

2.儀器不確定度

儀器不確定度包括要素有使用儀器的結(jié)論、再現(xiàn)性和偏移。反復(fù)地測(cè)量可以防止粗大誤差和提高估計(jì)不確定度的信心值。

3.測(cè)量的次數(shù)產(chǎn)生的不確定度

顯性的不確定度在于測(cè)量的次數(shù)，通常關(guān)系到條件的梯度和波動(dòng)度。測(cè)量方法應(yīng)該能檢出這些梯度和波動(dòng)度。為了確保評(píng)估的有效性，從每個(gè)傳感器在每個(gè)條件下記錄20次或更多次是適宜的，但不應(yīng)少于5次。在記錄試驗(yàn)箱控制溫度波動(dòng)的特性時(shí)，應(yīng)經(jīng)過(guò)充分穩(wěn)定時(shí)間后進(jìn)行記錄（通常認(rèn)為30min是足夠的）。

4.輻射引起的不確定度

輻射對(duì)一些試驗(yàn)箱的影響會(huì)比較大。如果溫度傳感器使測(cè)量讀出值以及試驗(yàn)與試驗(yàn)間的差異出乎意料地大，都可以懷疑可能是輻射引起的問(wèn)題（例如，試驗(yàn)箱所有部分溫度都感到因?yàn)樵囼?yàn)對(duì)象的原因，與設(shè)定溫度之間有值得關(guān)注的不同），就應(yīng)該用具有不同輻射色（例如，將有亮光澤的傳感器更換為黑色）傳感器進(jìn)行特別的試驗(yàn)。當(dāng)溫度高于100℃時(shí)，輻射對(duì)于傳感器和受試樣品的影響會(huì)越來(lái)越大。

5.附加不確定度

所有可以影響測(cè)量結(jié)果的因素，如：校準(zhǔn)區(qū)域與使用區(qū)域不重合、重要的校準(zhǔn)有可能未能充分地與使用條件相關(guān)聯(lián)。大多數(shù)校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)的校準(zhǔn)是將溫度傳感器浴于油、鹽或溶劑。傳感器一端浸沒(méi)，連接導(dǎo)線暴露在室溫中，而在使用中的傳感器和連接電纜都是暴露在試驗(yàn)箱的環(huán)境中，這樣校準(zhǔn)時(shí)的熱傳導(dǎo)與使用時(shí)是不同的。如有可能應(yīng)該考慮這種影響并評(píng)估其量級(jí)。不確定度的評(píng)價(jià)應(yīng)包括不確定度修正。

四、不確定度的要素

下列是不確定度最重要的因素，但并不完整。擬定不確定度源的列表是不確定度分析的第一步。列表應(yīng)確定所有這些來(lái)源的不確定度，然而其中有一些是可以被忽略的。

1.參考（基準(zhǔn)）儀器的要素

①校準(zhǔn)

參考（基準(zhǔn)）儀器校準(zhǔn)的校準(zhǔn)證書(shū)給出了不確定度，可能是用“誤差”和“修正值”。一些參考（基準(zhǔn)）儀器校準(zhǔn)的相關(guān)不確定度對(duì)于測(cè)量總不確定度的貢獻(xiàn)難以做到十分明確。

參考（基準(zhǔn)）儀器校準(zhǔn)，±0.1K是溫度計(jì)校準(zhǔn)證書(shū)記錄的不確定度。校準(zhǔn)不確定度可以假定正態(tài)分布，因?yàn)闀r(shí)校準(zhǔn)鏈諸元素的總和。不確定度提出95%置信水平，因此標(biāo)準(zhǔn)不確定度因子需要達(dá)到2。

②偏移

大部分儀器都會(huì)隨時(shí)間緩慢地發(fā)生變化。使用條件可以影響變化的速度，對(duì)一些儀器而言，這些變化會(huì)有重要的意義。來(lái)自校準(zhǔn)的連續(xù)數(shù)據(jù)是評(píng)估使用中發(fā)生偏移的基本要素，但最初測(cè)量數(shù)據(jù)已經(jīng)可能被使用。然而，一般指儀器生產(chǎn)商提供的是在理想條件下的偏移，所以通常在使用中的讀值會(huì)大一些。

參考（基準(zhǔn)）儀器校準(zhǔn)的偏移可以用當(dāng)前或早期校準(zhǔn)證書(shū)進(jìn)行比較。比較發(fā)現(xiàn)若變化高于0.1K。假定是后期發(fā)生了變化，則采用同樣的變化趨勢(shì)推定處理。假定矩形分布和極限除以3的平方根（見(jiàn)表1中取值1.73，下同）得到標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

表1 溫度的合成不確定度

③分辨率

測(cè)量試驗(yàn)箱環(huán)境條件時(shí)應(yīng)對(duì)使用的參考（基準(zhǔn)）儀器作判定。此判定應(yīng)包括試驗(yàn)箱控制器的不確定度分析，但如果該儀器是在試驗(yàn)狀態(tài)下使用則應(yīng)該省略。

示例分辨率為0.01 K是數(shù)字顯示器的合成不確定度。不可能告訴觀察者下一顯示數(shù)值是上升還是下降。真正的讀數(shù)應(yīng)等于較高或較低之間，所以假定為矩形分布，極限除以3的平方根得到標(biāo)準(zhǔn)不確定度。取曲線的一半（如，±0.005 K）對(duì)一些儀器可能是有說(shuō)服力的。

④溫度影響

溫度系數(shù)在一些儀器上顯得非常重要。儀器工作在靠近氣候試驗(yàn)箱時(shí)，通常會(huì)受到溫度環(huán)境的影響。

每當(dāng)溫度保持穩(wěn)定，溫度的影響可以被修正。一些不確定度參數(shù)當(dāng)然應(yīng)采用修正后的參數(shù)。

溫度的影響來(lái)自于溫度測(cè)量?jī)x器的自身溫度系數(shù)和使用中的溫度影響。儀器生產(chǎn)商提供的說(shuō)明書(shū)（0.001 K/K）和運(yùn)行條件（20±10）℃計(jì)算得到的，其影響未超過(guò)±0.01 K。無(wú)法獲知如何其運(yùn)行在范圍的中心區(qū)間還是在極限邊緣，所以將其假定為矩形分布。標(biāo)準(zhǔn)背離從矩形分布極限除以3的平方根得到。標(biāo)準(zhǔn)不確定度等于標(biāo)準(zhǔn)背離（因子為總測(cè)量數(shù)除以3的平方根）。

⑤滯后

滯后指在上升或下降段的條件和儀器輸出間的差異。某些類型的相對(duì)濕度探測(cè)計(jì)和一些類型的溫度傳感器的滯后會(huì)比較大。

滯后是在溫度上升和下降時(shí)與輸出的差異。量值為±0.01 K，取自校準(zhǔn)證書(shū)。溫度計(jì)經(jīng)第一次校準(zhǔn)，上升和下降測(cè)量則取此中間值。假定矩形分布和極限除以3的平方根得到標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

⑥非線性

非線性是由傳感器或儀器輸出通過(guò)線性衰減算法得出的。假定非線性值的背離可能在方向是相同的。則可以按矩形分布假定值為±0.02 K，極限除以3的平方根得到標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

⑦測(cè)量的重復(fù)性

重復(fù)性指對(duì)同一條件再測(cè)量的一致程度。

若有可能，重復(fù)性應(yīng)在實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行。如果一組重復(fù)測(cè)量的計(jì)算值，這里是±0.01 K，這一組重復(fù)性的讀值應(yīng)取正態(tài)分布特性的中間值和評(píng)估背離。標(biāo)準(zhǔn)不確定度等于標(biāo)準(zhǔn)背離（例如，因子為1）。作為選擇，該值可以取自溫度測(cè)試儀出廠說(shuō)明書(shū)，或經(jīng)在滯后描述過(guò)程處理的矩形概率分布。

2.溫度試驗(yàn)箱的要素

①溫度波動(dòng)

波動(dòng)是在條件對(duì)象在測(cè)量中，一段時(shí)間間隔內(nèi)之間的變化。

在環(huán)境試驗(yàn)中對(duì)大多數(shù)測(cè)量狀況，波動(dòng)是對(duì)總不確定度影響最大的因素。

溫度傳感器的響應(yīng)速度是不一樣的，有必要顯示試驗(yàn)箱內(nèi)的真實(shí)情況。為了確定波動(dòng)的時(shí)間長(zhǎng)度，可以在測(cè)量中采用快速響應(yīng)的儀器。在正常布局設(shè)點(diǎn)和整個(gè)波動(dòng)循環(huán)測(cè)量是在同一點(diǎn)上（例如，在每個(gè)波動(dòng)循環(huán)的最大點(diǎn)上）進(jìn)行，通常試驗(yàn)箱條件測(cè)量的結(jié)果是會(huì)引起誤解。這種情況被稱為“混淆”，并且應(yīng)該注意消除和避免發(fā)生。例如，將采樣頻率提高到試驗(yàn)箱波動(dòng)循環(huán)的4倍，或采用隨機(jī)取樣。

波動(dòng)的影響在普通意義上的計(jì)算可以用大量讀數(shù)和一般意義上不確定度計(jì)算予以簡(jiǎn)化。用大量讀數(shù)的平方根是一種功能性的方法，對(duì)一個(gè)測(cè)點(diǎn)，一般可以認(rèn)為20個(gè)讀數(shù)是足夠了。

通過(guò)氣候試驗(yàn)箱的控制循環(huán)，快速響應(yīng)（小型）傳感器可以捕獲峰值或峰谷。慢速響應(yīng)（大型）傳感器也可以顯示控制的自然循環(huán)，但是由于傳感器低響應(yīng)速度，記錄峰值或峰谷較為扁平。因此，應(yīng)該將慢速響應(yīng)（大型）傳感器無(wú)法捕獲峰值溫度情況歸入進(jìn)不確定度的要素。

波動(dòng)同樣源自下表2的數(shù)據(jù)。從每個(gè)傳感器在長(zhǎng)于試驗(yàn)中波動(dòng)的周期的連續(xù)采樣，算出平均和標(biāo)準(zhǔn)背離。標(biāo)準(zhǔn)背離是波動(dòng)的度量。最安全的假設(shè)是用標(biāo)準(zhǔn)背離的最大值，也就是±0.061 K。作為標(biāo)準(zhǔn)背離假定為正態(tài)分布因子為1。如果相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)背離有大的變化，可以按最大的差值和獲取的范圍考慮為矩型分布。

②溫度梯度

梯度是點(diǎn)與點(diǎn)測(cè)量值的變化。在大多數(shù)環(huán)境試驗(yàn)中，溫度梯度是不確定度最大的因素。為了評(píng)估溫度梯度的大小，應(yīng)在被試物周圍或在空載試驗(yàn)箱的工作空間周圍進(jìn)行測(cè)量。

溫度梯度源自表2的數(shù)據(jù)。對(duì)每一次測(cè)量，從8個(gè)傳感器算出平均和標(biāo)準(zhǔn)背離。標(biāo)準(zhǔn)背離是從溫度梯度的度量。最安全的假設(shè)是用標(biāo)準(zhǔn)背離的最大值，也就是±0.469 K。作為重復(fù)測(cè)量和假定為正態(tài)分布因子為1記入到不確定度預(yù)算中。如果相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)背離有大的變化，可以按最大的差值和獲取的范圍考慮為矩型分布。

③校準(zhǔn)空箱或帶典型負(fù)載試驗(yàn)箱的附加不確定度

包括：

——試驗(yàn)箱控制儀的偏移；

——試驗(yàn)箱控制儀的重復(fù)性；

——試驗(yàn)箱控制儀的結(jié)論。

首先應(yīng)考慮的是受試樣品在試驗(yàn)箱條件下的影響，除非受試樣品的尺寸相對(duì)試驗(yàn)箱工作空間是無(wú)關(guān)緊要的，那就應(yīng)該用另一種方法來(lái)建立不確定度了。對(duì)散熱型負(fù)載應(yīng)考慮給出另外的方法。

五、綜合考慮

從表1中可以得到：

平方和 0.230 525；

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度 ±0.480 K；

擴(kuò)展不確定度在95%置信水平 ±0.96 K。

表2的總中間值39.8℃是基于統(tǒng)計(jì)和按可能性整合的，不是簡(jiǎn)單真實(shí)的平均。

納入不確定度預(yù)算的值0.026K，實(shí)際上是表2給出的總背離±0.397 K，被測(cè)量次數(shù)（8個(gè)傳感器×30次測(cè)量=240次）的平方根除。此成分涉及到如“中間值的標(biāo)準(zhǔn)背離”，看起來(lái)可以忽略，但為了完整性還是要包括在內(nèi)。

試驗(yàn)中使用了校準(zhǔn)參考（基準(zhǔn)）儀器，對(duì)測(cè)量的不確定度分析應(yīng)作下列表述：

39.8℃±0.96K，95%置信水平。

進(jìn)行不確定度分析時(shí)，通常要做一些假設(shè)，對(duì)前面條款做簡(jiǎn)要的闡述，而且應(yīng)有明確的定式。通常在假設(shè)中小的剩余誤差對(duì)結(jié)果并不會(huì)產(chǎn)生有意義的影響，除非涉及2或3個(gè)中一個(gè)最大的不確定度元素。

如果上述示例相關(guān)的測(cè)量對(duì)于定期的試驗(yàn)，溫度不確定度就是±0.96 K。

如果測(cè)量時(shí)的對(duì)象是典型負(fù)載，那么還是要計(jì)算試驗(yàn)箱的分辨率和試驗(yàn)箱的偏移。有必要用測(cè)量不確定度對(duì)試驗(yàn)項(xiàng)目環(huán)境條件過(guò)程的總不確定度用積分和進(jìn)行重新合成。

如果測(cè)量時(shí)的對(duì)象是空載試驗(yàn)箱，對(duì)前面提到因負(fù)載形成的諸項(xiàng)不確定度要素都應(yīng)計(jì)算在內(nèi)。

表2 典型溫度測(cè)量數(shù)據(jù)及分析參考

六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

39.28 39.92 39.68 40.04 39.38 40.25 40.45 39.78 39.848 0.40439.21 39.86 39.62 39.96 39.34 40.17 40.39 39.72 39.783 0.40039.13 39.78 39.58 39.86 39.28 40.10 40.33 39.70 39.718 0.39739.19 39.82 39.62 39.94 39.32 40.17 40.37 39.72 39.768 0.40139.21 39.88 39.66 40.04 39.38 40.25 40.49 39.76 39.833 0.42939.19 39.86 39.64 40.00 39.36 40.21 40.45 39.78 39.810 0.42039.21 39.88 39.66 40.02 39.38 40.23 40.45 39.78 39.825 0.41639.19 39.86 39.64 39.98 39.38 40.19 40.39 39.76 39.798 0.40139.19 39.86 39.66 40.00 39.38 40.21 40.41 39.76 39.808 0.40839.21 39.86 39.66 40.02 39.38 40.21 40.39 39.78 39.813 0.400

表2示例了一次典型帶負(fù)載的溫度測(cè)量數(shù)據(jù)。在測(cè)試中布置了8個(gè)溫度傳感器，在30min中測(cè)試了30次，共獲取240個(gè)數(shù)據(jù)。

對(duì)每個(gè)傳感器：

中間值： 39.180 39.852 39.623 39.987 39.342 40.219 40.424 39.715；

標(biāo)準(zhǔn)差： 0.052 0.041 0.044 0.053 0.049 0.052 0.061 0.051；

總中間值：39.793；總標(biāo)準(zhǔn)差：0.397。

七、不規(guī)則數(shù)據(jù)和結(jié)果的表達(dá)

有兩個(gè)方法計(jì)算測(cè)量試驗(yàn)箱內(nèi)部環(huán)境條件的不確定度：首先是基于計(jì)算試驗(yàn)箱內(nèi)的平均條件；其次是基于計(jì)算最壞條件。還應(yīng)考慮到試驗(yàn)設(shè)備的類型和客戶選擇接近的要求。

1.平均分析

對(duì)于平均分析的表述為：被測(cè)環(huán)境條件在試驗(yàn)中條件值±不確定度，有95%置信水平。例如，39.8℃±0.96 K置信水平95%。在此條件下就是平均測(cè)量條件，但還應(yīng)考慮是否符合試驗(yàn)條件。

2.最差分析

需始終對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行不規(guī)則檢查。如果發(fā)現(xiàn)一個(gè)傳感器出現(xiàn)異常輸出或短期平均輸出超出大于3倍平均標(biāo)準(zhǔn)背離，可以將其表述為最差情況傳感器。

“最差情況”分析僅用位于產(chǎn)生最大背離那點(diǎn)上傳感器的數(shù)據(jù)。將該傳感器最大背離加上其與標(biāo)準(zhǔn)背離波動(dòng)的2倍，加在完全不確定度的擴(kuò)展不確定度上。

在此情況下，應(yīng)作如下表述：在試驗(yàn)期間沒(méi)有測(cè)點(diǎn)超出設(shè)置值±不確定度，95%置信水平。在本示例中，用表2的數(shù)據(jù)，給出40.0℃±1.08 K，95%置信水平。對(duì)溫度，通?？梢源祟惐硎鲈囼?yàn)的容差要求，如40.0℃±2.0 K，95%置信水平。

無(wú)論用哪一個(gè)方式，對(duì)數(shù)據(jù)的要求是相同的，此過(guò)程對(duì)不確定度的預(yù)計(jì)是非常有用的。此舉可以揭示試驗(yàn)箱內(nèi)的溫度梯度和循環(huán)的控制，這些都是主要的不確定度來(lái)源。

[1]廣州電氣科學(xué)研究院.GB/T2424.5-2006溫度試驗(yàn)箱性能確認(rèn)（IEC 60068-3-5:2001，IDT）[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007.

[2]IEC Technical committee 104.IEC 60068-3-11:2007 Environmental testing-Part 3-11:Supporting documentation and guidance-calculation of uncertainty of conditions in climatic test chambers[S].

[3]ISO/TC 69.ISO 3534-2:2006 Statistics-Vocabulary and symbols-Part 2:Applied statistics International Vocabulary of basic and general standard terms in metrology[S].

[4]The BIPM etc.ISO/IEC GUIDE 98-3:2008 Uncertainty of measurement-Part 3 Guide to the expression of uncertainty in measurement(GUM:1995)[S].