環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備校準(zhǔn)中若干問題的探討

呂　玲　王　杰　崔　超

(浙江省計(jì)量科學(xué)研究院，杭州 310013)

0　引言

環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備用來模擬各類環(huán)境氣候，為企業(yè)或機(jī)構(gòu)驗(yàn)證原材料、半成品、成品質(zhì)量提供所需的環(huán)境。目的是使用各種環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)，驗(yàn)證材料和產(chǎn)品是否達(dá)到科研、設(shè)計(jì)、制造中預(yù)期的質(zhì)量目標(biāo)。因此，該設(shè)備廣泛應(yīng)用于大專院校、航空、航天、電工電子、醫(yī)療、儀器儀表等眾多領(lǐng)域。隨著我國對產(chǎn)品質(zhì)量的重視，尤其目前對食品生產(chǎn)領(lǐng)域的大力監(jiān)管，這些設(shè)備的性能檢測就尤其重要。環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備的使用頻率高，使用周期長，經(jīng)常會出現(xiàn)各種各樣的問題，因此對此類設(shè)備應(yīng)進(jìn)行及時(shí)校準(zhǔn)工作，并要求使用人或保管人正確操作，做好日常維護(hù)工作。

1　校準(zhǔn)用溫度傳感器的選擇

對溫度傳感器進(jìn)行選擇時(shí)，通常以準(zhǔn)確度等級高，線性度好，靈敏度高，穩(wěn)定性好，價(jià)格便宜為原則。本文對比了幾種常用溫度傳感器后，選擇T型熱電偶為最佳傳感器。一方面，對于一般環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備，T型熱電偶在準(zhǔn)確度等級、穩(wěn)定性、線性度等方面足夠滿足要求；另一方面，在靈敏度上，相比鉑電阻，T型熱電偶有顯著優(yōu)勢；其價(jià)格易被大眾所接受。T型熱電偶又稱銅-康銅熱電偶，正極(TP)為純銅，負(fù)極(TN)為銅鎳合金，常稱之為康銅，測量范圍為-200～350℃。

現(xiàn)通過比較幾種不同類型熱電偶傳感器的允差、穩(wěn)定性，以及校準(zhǔn)規(guī)范JJF 1101—2003中對環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備的一些要求，進(jìn)一步說明T型熱電偶的優(yōu)勢。

1.1　幾種熱電偶允差的比較

按照J(rèn)B/T 9238—1999 《工業(yè)熱電偶技術(shù)條件》，熱電偶置于其制造廠規(guī)定的上限溫度中維持250h，試驗(yàn)前后最高檢測溫度點(diǎn)熱電動勢的變化量(換算成溫度的變化量)應(yīng)不超過表1規(guī)定。

表1　不同分度號、不同等級熱電偶的允差　℃

一般環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備使用溫度低于300℃，從表1中可以看出在低溫段T型熱電偶熱電動勢的變化量最小，熱電動勢穩(wěn)定性最好。用于環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備校準(zhǔn)的溫度傳感器使用頻繁，檢定周期為一年，此期間不會做多次期間核查。因此，有必要選擇穩(wěn)定性好的傳感器作為測量標(biāo)準(zhǔn)，盡量減少誤差。

1.2　校準(zhǔn)規(guī)范中對環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備的要求

JJF 1101—2003《環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備溫度、濕度校準(zhǔn)規(guī)范》中對環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備的溫度偏差、溫度均勻度以及溫度波動度的技術(shù)要求如表2所示。

表2　溫度試驗(yàn)設(shè)備的技術(shù)要求　℃

比較表1、表2，以Ⅰ級T型熱電偶作為環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備的校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)，在-60～+300℃整個(gè)范圍內(nèi)，T型熱電偶的允差超出環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備要求的偏差的1/3，例如：在校準(zhǔn)溫度點(diǎn)150℃時(shí)，最大允許誤差為±0.004×150=±0.6℃；在250℃時(shí)，最大允許誤差為±0.004×250=±1℃。在實(shí)際使用中，采用加修正值的方式來補(bǔ)償該偏差，通常采用校準(zhǔn)T型傳感器與數(shù)據(jù)采集器組成的測量系統(tǒng)。具體做法比較簡單，將T型熱電偶放入標(biāo)準(zhǔn)恒溫槽，分別在需要校準(zhǔn)的幾個(gè)溫度點(diǎn)上，從數(shù)據(jù)采集器中讀出實(shí)際測量的溫度值，把測量值與標(biāo)準(zhǔn)溫度值的差值作為整個(gè)系統(tǒng)的修正值。

由此可見，選擇T型熱電偶為校準(zhǔn)傳感器以及與數(shù)據(jù)采集器組成的測量系統(tǒng)加修正值后使用，足以滿足對環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備的校準(zhǔn)。

2　校準(zhǔn)過程中若干常見問題

本人從事多年環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備校準(zhǔn)工作，總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn)，通過本文與大家探討。

2.1　校準(zhǔn)溫度點(diǎn)的選擇

校準(zhǔn)溫度點(diǎn)一般應(yīng)選擇設(shè)備使用范圍的下限、上限及中間點(diǎn)，也可根據(jù)用戶需要選擇實(shí)際常用的溫度點(diǎn)。在實(shí)際使用中，設(shè)備的下限、上限這兩個(gè)溫度點(diǎn)不常用，校準(zhǔn)這兩個(gè)溫度點(diǎn)既浪費(fèi)時(shí)間又影響工作效率，而且對實(shí)際使用沒有多大意義，所以建議根據(jù)實(shí)際需要選擇常用工作點(diǎn)作為校準(zhǔn)溫度點(diǎn)。然而，對于新購置設(shè)備，在調(diào)試驗(yàn)收階段或者首次校準(zhǔn)時(shí)，建議選擇的溫度點(diǎn)必須包含下限、上限及中間點(diǎn)，也可以適當(dāng)?shù)卦黾訋讉€(gè)溫度點(diǎn)，且最好選擇在空載條件下進(jìn)行校準(zhǔn)。

2.2　設(shè)備設(shè)定的處理

將試驗(yàn)設(shè)備的溫度控制器設(shè)定到所需要的溫度，使設(shè)備正常工作，穩(wěn)定后再開始測試。每2min記錄所有測試點(diǎn)的溫度一次，在30min內(nèi)共測試15次。若當(dāng)設(shè)備顯示溫度第一次升到設(shè)定溫度后，即開始測試，則加熱后的余熱會導(dǎo)致箱體內(nèi)溫度過沖，往往所測得的結(jié)果與穩(wěn)定后的實(shí)際溫度差異很大，影響校準(zhǔn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

如果設(shè)備沒有安裝壓縮機(jī)，無制冷功能，設(shè)備降溫速度會比較慢。工作中為縮短溫度穩(wěn)定時(shí)間，可以采用一些簡單的辦法來彌補(bǔ)溫度過沖太大。比如設(shè)定時(shí)可以先將設(shè)定值設(shè)在所需溫度的95％左右，靜觀溫度變化，當(dāng)溫度上升很慢或開始下降時(shí)，再把設(shè)定值設(shè)在所需的溫度；或者將試驗(yàn)設(shè)備的溫度控制器設(shè)定到所要求的溫度值，設(shè)備顯示溫度過沖后，可以稍微打開試驗(yàn)箱的門，留一條門縫，待溫度穩(wěn)定在設(shè)定溫度附近后再關(guān)上門，讓箱體自動調(diào)節(jié)溫度。這些做法可以節(jié)省很多時(shí)間。

2.3　幾種常用設(shè)備控制器的溫度校正

設(shè)備校準(zhǔn)完畢后，經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)有些設(shè)備的溫度偏差很大，已經(jīng)超出了技術(shù)指標(biāo)，這時(shí)可以對該設(shè)備的溫度控制器進(jìn)行校正。這里以上海某有限公司生產(chǎn)的生化培養(yǎng)箱為例，該產(chǎn)品性能好，客戶使用量大，其溫度控制器的設(shè)置比較典型。具體步驟：按功能鍵“SET”約3s，儀表進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)定循環(huán)狀態(tài)，繼續(xù)按功能鍵“SET”，直到“PV”顯示窗口出現(xiàn)“SC”，然后按位移鍵“<”配合加減鍵“△”和“▽”操作進(jìn)行校正，最后按“SET”鍵確認(rèn)，校正完成。其它廠家的試驗(yàn)設(shè)備的溫控儀大同小異，按照溫控儀的操作說明書即可修正。但在進(jìn)行溫度修正時(shí)需要注意：如果所測量的溫度值高于設(shè)備顯示溫度值時(shí)，對應(yīng)的“SC”值適當(dāng)?shù)卦黾?，相反適當(dāng)?shù)販p小。另外，此溫度修正是整體遷移，設(shè)備每個(gè)溫度點(diǎn)的最終測量結(jié)果都需相應(yīng)地減少或者增大，因此，在進(jìn)行修正時(shí)要慎重。

2.4　帶鼓風(fēng)功能設(shè)備的注意事項(xiàng)

帶鼓風(fēng)功能裝置的設(shè)備在進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，一定要打開鼓風(fēng)開關(guān)，使工作室內(nèi)溫度場保持均勻。熱電風(fēng)機(jī)屬于易耗品，在日常使用時(shí)，需要定期檢查風(fēng)機(jī)是否正常運(yùn)行。若風(fēng)機(jī)運(yùn)行不正常時(shí)，會嚴(yán)重影響溫度場的均勻性，造成試驗(yàn)箱內(nèi)較大的溫度偏差。若箱內(nèi)的物品堆積太多，影響空氣循環(huán)，也會影響溫度場的均勻性。有些設(shè)備配置了風(fēng)門調(diào)節(jié)開關(guān)，調(diào)節(jié)新鮮空氣的交換量，根據(jù)物品的潮濕程度調(diào)整至合適位置，及時(shí)排除箱內(nèi)的濕氣。

2.5　試驗(yàn)箱的維護(hù)保養(yǎng)

箱體內(nèi)外應(yīng)保持清潔干燥，做好日常維護(hù)保養(yǎng)工作。每次使用完畢后，應(yīng)將電源全部切斷，保證安全。溫濕度環(huán)境試驗(yàn)箱，在開機(jī)前，先檢查水位是否能保證濕度控制。濕度實(shí)驗(yàn)完畢后，需擦干工作室或用高溫烘干工作室，保持箱內(nèi)干燥，保證再次工作時(shí)濕度要求的正確性。若打開設(shè)備使用時(shí)，發(fā)現(xiàn)箱內(nèi)聲音異常，應(yīng)立即停機(jī)并檢查原因，排除故障后再開機(jī)。需要定期檢查設(shè)備箱門密封性是否完好，橡膠密封條長期在高低溫運(yùn)行后容易老化或頻繁開關(guān)等原因造成設(shè)備的箱門密封不嚴(yán)，產(chǎn)生漏風(fēng)透氣現(xiàn)象，對設(shè)備內(nèi)部溫度的恒定造成很大影響，需及時(shí)維修更換。

3　結(jié)束語

環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備的溫度校準(zhǔn)方法簡單，但是涉及很多的行業(yè)、企業(yè)，使得此項(xiàng)工作尤為重要，這對校準(zhǔn)人員提出了很高的要求。環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備在日常使用中，需要注意的問題很多，也在一定程度上對行業(yè)、企業(yè)的使用人員提出了一定的要求?？偠灾h(huán)境試驗(yàn)設(shè)備校準(zhǔn)工作看似簡單、易操作，但實(shí)際隱藏著很多方法、技術(shù)。掌握了這些方法、技術(shù)，將在很大程度上提高工作效率，提高校準(zhǔn)結(jié)果準(zhǔn)確性，提高設(shè)備使用壽命。

[1]JB/T 9238—1999工業(yè)熱電偶技術(shù)條件

[2]JJF 1101—2003環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備溫度、濕度校準(zhǔn)規(guī)范

[3]GB/T 16839.2—1997熱電偶第2部分:允差

[4]JJG 351—1996工作用廉金屬熱電偶

[5]JJG 617—1996數(shù)字溫度指示調(diào)節(jié)儀