關(guān)于溫濕度表檢定或校準(zhǔn)的不確定度評定

摘 要：在生活與生產(chǎn)過程中，環(huán)境的溫度和濕度對人類活動起到很大的影響作用。溫濕度表就是溫濕度監(jiān)測的直接手段。通過在國家規(guī)定或允許的有關(guān)計量部門進(jìn)行檢定或校準(zhǔn)，來確定溫濕度表的準(zhǔn)確性和有效性。而有效的做出不確定度分析和評定，對溫濕度表讀出更真實的值具有很重要的意義。

關(guān)鍵詞：溫濕度表；檢定或校準(zhǔn)；不確定度評定

0.引言

在生活與生產(chǎn)過程中，環(huán)境的溫度和濕度對人類活動起到很大的影響作用。溫濕度不宜過高或過低。濕度過高，人體散熱就比較困難，濕度過低，空寂看著，人的呼吸道會干澀難受；溫濕度的過高或過低，對農(nóng)業(yè)及工業(yè)生產(chǎn)帶來很大程度的影響。所以溫濕度監(jiān)測變得尤為重要。溫濕度表就是溫濕度監(jiān)測的直接手段。但是怎樣能確定溫濕度表能準(zhǔn)確的反應(yīng)實際溫濕度值呢？只有通過在國家規(guī)定或允許的有關(guān)計量部門進(jìn)行檢定或校準(zhǔn)，來確定儀表的準(zhǔn)確性和有效性。

有關(guān)計量部門對儀器的檢定或校準(zhǔn)過程中，不可避免的會帶來不確定度。不確定度的含義是指由于測量誤差的存在，對被測量值的不能肯定的程度。反過來，也表明該結(jié)果的可信賴程度。它是測量結(jié)果質(zhì)量的指標(biāo)。不確定度越小，所述結(jié)果與被測量的真值愈接近，質(zhì)量越高，水平越高，其使用價值越高；不確定度越大，測量結(jié)果的質(zhì)量越低，水平越低，其使用價值也越低。有效的做出不確定度分析和評定，對溫濕度表讀出更真實的值具有很重要的意義。

1.溫濕度表的不確定度分析

1.1標(biāo)準(zhǔn)器及其主要計量特性應(yīng)滿足規(guī)程要求露點溫度量程：（-35 ～ +85）℃，相對濕度量程：（1.5%-100%）RH，露點準(zhǔn)確度：±0 .1℃，相對濕度：±l.0%RH。

1.2被測對象及其主要性能：機械式溫濕度計， 測量范圍為：5℃～50℃、40%RH～90%RH，最大允許誤差為溫度：？2℃；濕度：±5%RH（40%RH～70%RH）、±7%RH（40%RH以下或70%RH以上）。

2 數(shù)學(xué)模型

ΔT = T- Ts

= T - （TB + d1 ）

= T- TB - d1 （1）

ΔH = H-Hs

= H - （HB + d2 ）

= H - HB- d2 （2）

式中： ΔT ---- 被測儀器溫度示值誤差（℃）；

ΔH ---- 被測儀器濕度示值誤差（%RH）。

T ---- 被測儀器溫度讀數(shù)（℃）；

Ts ---- 被測儀器位置的實際溫度（℃）；

TB ---- 標(biāo)準(zhǔn)器溫度讀數(shù)（℃）；

H ---- 被測儀器相對濕度讀數(shù)（%RH）；

Hs ---- 被測儀器位置處的實際相對濕度；

d1 ---- 標(biāo)準(zhǔn)器的溫度修正值（℃）；

HB ---- 標(biāo)準(zhǔn)器相對濕度讀數(shù)（%RH）；

D2 ---- 標(biāo)準(zhǔn)器的相對濕度修正值（%RH）。

3 靈敏度系數(shù)

3.1 溫度示值誤差的靈敏度系數(shù)

c1 = ΔT / T = 1

c2 = ΔT / TB = -1

c3 = ΔT / d1 = -1

3.2 相對濕度示值誤差的靈敏度系數(shù)

c1 = ΔH / H = 1

c2 = ΔH / Hs = -1

4標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定

4.1 溫度示值誤差的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定

4.1.1 輸入量T的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定

該項不確定度主要來源于由試驗箱的溫度不穩(wěn)定性、被測儀器的溫度讀數(shù)誤差等引起的測量結(jié)果的不重復(fù)性。通過多次重復(fù)測量，采用A類評定方式來求得該分項。

取一臺溫濕度計，在15℃、20℃、30℃點上在相同條件下重復(fù)測量10次，共得到3組測量數(shù)據(jù)，按式（3）計算單次實驗標(biāo)準(zhǔn)偏差

合并樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差：

實際只測量1次，于是 u （ T ） =

4.1.2 輸入量d1的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定

該項不確定度是由于標(biāo)準(zhǔn)器的使用而引入的。根據(jù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)器的最大允許誤差應(yīng)滿足±0.1℃，滿足均勻分布，于是：

u （d1） = 0.1℃ /

4.1.3 輸入量TB的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定

該項不確定度來源于試驗箱的溫場不均勻性以及標(biāo)準(zhǔn)器的讀數(shù)誤差，由于后者的影響遠(yuǎn)小于前者，可忽略。

根據(jù)本測量方法，在測量時標(biāo)準(zhǔn)器放置在試驗箱工作室的中心位置，而被測儀器則放置在試驗箱工作室的任意位置，這兩點間因試驗箱的溫場不均勻性而存在溫差，因此以標(biāo)準(zhǔn)器探頭處的溫度替代被測儀器處的溫度就引入了不確定度。

根據(jù)規(guī)范，溫濕度箱的溫場均勻性為0.3℃，為均勻分布，于是：

u （TB ） = 0.3 /

4.2 濕度示值誤差的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定

4.2.1 輸入量H的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定

該項不確定度主要來源于由試驗箱的濕度不穩(wěn)定性、被測儀器的濕度讀數(shù)誤差等引起的測量結(jié)果的不重復(fù)性。通過多次重復(fù)測量，采用A類評定方式來求得該分項。

取三臺溫濕度計，在20℃時40%RH、60%RH、80%RH點上在相同條件下重復(fù)測量10次，共得到3組測量數(shù)據(jù)，按式（4）計算單次實驗標(biāo)準(zhǔn)偏差

合并樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差：

實際只測量1次，于是 u （H ） =

4.2.2 輸入量d2的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定

該項不確定度是由于標(biāo)準(zhǔn)器的使用而引入的。根據(jù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)器的最大允許誤差應(yīng)滿足±1%RH，滿足均勻分布，于是：

u （d2） = 1%RH /

5合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

5.1 溫度的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

溫度合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計算

各輸入量彼此獨立不相關(guān)，所以溫度合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度可按下式計算：

5.2 濕度的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

溫度合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計算

各輸入量彼此獨立不相關(guān)，所以溫度合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度可按下式計算：

6 擴展不確定度的評定

6.1 溫度擴展不確定度的評定

U = k ×uc（ΔT ）

6.2 濕度擴展不確定度的評定

U = k× uc（ΔH ）

7.總結(jié)語

有效的做出不確定度分析和評定，有助于更準(zhǔn)確的了解溫濕度表所給數(shù)據(jù)的真實性。有助于相關(guān)環(huán)境更精密的改良和控制。隨著科技和經(jīng)濟的發(fā)展、社會的進(jìn)步，計量的作用和意義已日益明顯。眾所周知，科學(xué)技術(shù)是人類生存和發(fā)展的一個重要基礎(chǔ)。沒有科學(xué)技術(shù)，便不可能有人類的今天。

參考文獻(xiàn)：

[1]國家檢定規(guī)程JJG205-2005《機械式溫濕度計》

[2]國家技術(shù)規(guī)范JJF1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》

[3]國家技術(shù)規(guī)范JJF1033-2016《計量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范》

作者簡介：

李桃，女，云南大理人，本科，主要從事計量測試溫度及濕度方面的研究.