“環(huán)境試驗設備”校準技術(shù)探討

楊志斌

（福建省計量科學研究院，福建 福州 350003）

環(huán)境試驗設備泛指各種干燥箱,培養(yǎng)箱,恒溫恒濕箱等設備，此類設備為各種理化生化試驗提供一定的溫濕度環(huán)境，被廣泛地應用于各行各業(yè)。對這些設備進行溫濕度校準是熱工計量的一個重要組成部分。

對環(huán)境試驗設備進行溫濕度校準的技術(shù)依據(jù)是《JJF 1101-2003環(huán)境試驗設備溫度、濕度校準規(guī)范》(以下簡稱規(guī)范)，規(guī)范要求對環(huán)境試驗設備在穩(wěn)定狀態(tài)下每2分鐘記錄一組數(shù)據(jù)，共記錄15組數(shù)據(jù)。對一臺設備的一次校準需要處理上百個數(shù)據(jù)，工作量大，容易出錯；且溫度、濕度都屬于緩慢變化的物理量，等待溫濕度達到恒定狀態(tài)需要較長的時間，因此如何提高校準的工作效率就顯得尤為重要。

目前國內(nèi)已有一些廠家根據(jù)國家的校準規(guī)范的要求，設計了專用的校準設備，這些專用的校準設備的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，一般由主機、傳感器、筆記本電腦三部分組成；此類設備能自動采集并處理數(shù)據(jù)，自動生成校準的原始記錄和校準證書，為環(huán)境試驗設備的校準提供了很大的便利。下面就全省在日常的溫濕度校準的過程中積累的點滴經(jīng)驗與大家共同分享。

圖1 校準設備的結(jié)構(gòu)框圖

（1）提前開機預熱/預冷

環(huán)境試驗設備一般體積較大，適合到現(xiàn)場進行校準。為了節(jié)省時間，在去現(xiàn)場檢測前應事先通知客戶提前開機預熱。若需要校準的溫度較高，可先設定為較低的溫度，到現(xiàn)場布線后再改為實際要校準的溫度，以免布線時因溫度太高被燙傷；若某臺設備要校準不同的溫度點且有零下的低溫點，則應先將溫度設為最低溫度點，因為降溫往往需要更長的時間，溫度可按從低到高的順序進行校準。

（2）先布線后檢測

對于需要校準多臺環(huán)境試驗設備的情況，應盡可能都先布線，并開機預熱，然后視各設備溫濕度穩(wěn)定的快慢，來決定校準的先后順序。這就要求校準用的標準設備要配備足夠多的傳感器（線）。

（3）選擇能快速連接/分離傳感器的標準器

在溫濕度的校準過程中，需要頻繁地切換傳感器，因此要求標準器的主機應能快速可靠地連接和分離傳感器，一般選擇航空插頭的連接方式，避免選擇需要借助工具才能連接和分離的連接方式。

（4）同時檢測多臺設備的標準器

國內(nèi)有一部分的標準器廠家，基于檢測效率方面的考慮，從硬件和軟件的設計上支持同時檢測多臺設備，顯然這類標準器具有更高的檢測效率。

（5）移動存儲功能的使用

目前國內(nèi)的溫濕度校準設備的工作過程是：筆記本電腦安裝有專用的校準軟件，由電腦上的校準軟件向主機發(fā)送采集數(shù)據(jù)的指令，主機執(zhí)行指令，將采集到的數(shù)據(jù)傳回電腦，電腦完成顯示數(shù)據(jù)，繪制曲線等功能；這種工作方式屬于聯(lián)機方式。當要檢測的環(huán)境試驗設備數(shù)量較多時，特別是被校準的設備位置比較分散時，要搬動標準器和電腦比較消耗體力，如果主機帶有移動存儲功能，可將采集的數(shù)據(jù)先保存在移動存儲設備（如U盤，SD卡）中，然后再導入電腦，這種工作方式屬于脫機方式，脫機方式在檢測時只需搬動主機即可，節(jié)省了體力。

（6）交直流電源的使用

溫濕度校準經(jīng)常需要移動標準器，有時會碰到檢測的位置附近沒有電源插座的情況，這時如果標準器自帶電池則不影響檢測，所以設計完善的標準器應支持交直流兩用，在無交流電時使用電池供電，在交流電供電時又可對內(nèi)置的電池充電。

（7）有線/無線通訊方式的選擇

目前市場上所銷售的筆記本電腦一般不具備RS232接口，而標準器的主機與電腦的通訊接口一般為RS232口或USB口，所以主機與電腦的連接線為USB線或RS232轉(zhuǎn)USB線，由于USB的電平為5V的TTL電平，其抗干擾能力遠不如RS232的±15V電平，所以在強干擾的環(huán)境下，有線通訊易受干擾，這時如果主機具備藍牙或ZIGBEE無線通訊功能，改用無線通訊方式將大大提高通訊的可靠性。

（8）選擇能保留曲線數(shù)據(jù)且?guī)?shù)據(jù)截取功能的標準器

校準規(guī)范要求在穩(wěn)定狀態(tài)下才能開始讀數(shù)，而每一臺的環(huán)境試驗設備的溫度或濕度的變化情況都各不相同，所謂的穩(wěn)定狀態(tài)大致可分為兩種情況，如圖2所示，一種情況（如左圖）控制效果好，溫濕度變化很小，變化曲線近似為直線；另一種情況（如右圖）溫濕度變化曲線呈等幅周期振蕩，第二種情況比較不容易確定開始的讀數(shù)時刻，只有當采集了足夠多的數(shù)據(jù)后才能掌握曲線的變化趨勢，此時可能延誤了讀數(shù)的時機；如果校準軟件能保留曲線數(shù)據(jù)且?guī)в袛?shù)據(jù)截取功能，則可根據(jù)曲線的變化趨勢截取穩(wěn)定的部分，重新生成15組的校準數(shù)據(jù)。

圖2 環(huán)境試驗設備的兩種穩(wěn)定狀態(tài)下的讀數(shù)情況

以上是從事環(huán)境試驗設備溫濕度校準的技術(shù)總結(jié)。通過統(tǒng)籌安排時間，充分挖掘設備潛力，就能達到事半功倍的效果。

[1]國家技術(shù)監(jiān)督檢驗總局 JJF 1101-2003 環(huán)境試驗設備溫度、濕度校準規(guī)范.

[2]TH-20溫濕度自動校準系統(tǒng)用戶手冊.