溫濕度表的檢定與調(diào)試方法研究

孫 俊，邵蓓蓓

（如東縣綜合檢驗(yàn)檢測中心，江蘇 如東 226400）

溫濕度表作為計(jì)量電學(xué)量的主要應(yīng)用設(shè)備，主要用于檢測環(huán)境中的溫度與濕度兩個(gè)具體指標(biāo)，溫濕度表對于計(jì)量精度提出了很高的要求[1]。溫濕度表檢定是保證其計(jì)量準(zhǔn)確性的有效途徑，是計(jì)量部門的主要工作內(nèi)容。在我國，以往的溫濕度表檢定方法為整體檢定法，主要是通過評定溫濕度表的計(jì)量性能，進(jìn)而出具檢定證書，但傳統(tǒng)的溫濕度表檢定方法在實(shí)際應(yīng)用中存在誤差大的問題，且自動(dòng)化程度低?；诖?，為解決傳統(tǒng)溫濕度表檢定精度低的問題，針對溫濕度表的調(diào)試方法優(yōu)化設(shè)計(jì)是勢在必行的[2]。本文在統(tǒng)一盤值的基礎(chǔ)上，提出溫濕度表的檢定與調(diào)試方法研究，通過設(shè)計(jì)一種新型溫濕度表調(diào)試方法，致力于從根本上提高其調(diào)試波特率，提升溫濕度表檢定精度。

1.溫濕度表的檢定

1.1 評定溫濕度表的不確定度

在檢定溫濕度表的過程中，本文選取不確定度為檢定指標(biāo)，嚴(yán)格依據(jù)相關(guān)的檢定流程，評定溫濕度表的不確定度。采用計(jì)算方程式的形式，設(shè)其不確定度的方程式為U，則有公式（1）。

公式（1）中，h 指的是該檢定點(diǎn)的溫度測量值，單位為℃；t指的是檢定時(shí)間，單位為min；y 指的是該檢定點(diǎn)的濕度測量值，單位為%；G 指的是溫濕度表最大允許誤差。通過公式（1），計(jì)算得出溫濕度表的不確定度，以其為依據(jù)，將溫濕度表的不確定度控制在±0.2 之內(nèi)，作為檢定溫濕度表的限制條件。

1.2 檢定溫濕度表

在溫濕度表檢定過程中，必須明確溫濕度表檢定流程。溫濕度表檢定具體流程，如圖1 所示。

圖1 溫濕度表檢定流程圖

結(jié)合圖1 所示，本文設(shè)計(jì)的溫濕度表檢定方法為總量檢定方法，將溫濕度表看做一個(gè)整體，通過檢定溫濕度表測得的溫度以及濕度，判斷其測量的精準(zhǔn)度[3]。設(shè)此過程的計(jì)算表達(dá)式為V，可得公式（2）。

公式（2）中，M 指的是溫濕度表溫度示度，單位為℃；N指的是溫濕度表的靈敏度；S 指的是溫濕度表濕度示度，單位為%；C 指的是檢定箱誤差；θ 指的是測試環(huán)境溫度，單位為℃。通過公式（2）可知，在檢定過程中，溫濕度表的測量精度會(huì)受到檢定箱誤差的影響，因此本文利用單片機(jī)讀取溫濕度表正常溫度以及濕度示值。設(shè)溫濕度表正常溫度示值為ΔM，可得公式（3）。

公式（3）中，d 指的是溫度示值誤差，單位為℃。也就是說，當(dāng)溫濕度表讀取的溫度示值小于或等于ΔM 時(shí)，溫濕度表檢定可以正常運(yùn)作[4]。一旦單片機(jī)讀取的溫度示值大于ΔM，單片機(jī)就會(huì)由于讀取的溫度示值過大，去斷開一個(gè)繼電器，形成一個(gè)while 循環(huán)，程序開始后，除非while 循環(huán)的條件接線端接收到“真”，循環(huán)就一直進(jìn)行。在此基礎(chǔ)上，設(shè)溫濕度表正常濕度示值為ΔS，可得公式（4）。

公式（4）中，a 指的是濕度示值誤差，單位為%。同理，當(dāng)溫濕度表讀取的濕度示值小于或等于ΔS 時(shí)，溫濕度表檢定可以正常運(yùn)作。一旦單片機(jī)讀取的溫度示值大于ΔS，可通過自動(dòng)校準(zhǔn)溫濕度表，完成溫濕度表檢定。

2.溫濕度表調(diào)試方法

在溫濕度表檢定過程中，為進(jìn)一步提高溫濕度表精度，本文引進(jìn)相對誤差自動(dòng)化分析的方式，設(shè)計(jì)溫濕度表調(diào)試方法，具體內(nèi)容，如下文所述。

2.1 選定溫濕度表自動(dòng)化調(diào)試點(diǎn)位

本文通過選定溫濕度表自動(dòng)化調(diào)試點(diǎn)位，為調(diào)試溫濕度表提供基礎(chǔ)點(diǎn)位支持[5]。本文將溫濕度表的調(diào)試點(diǎn)位選取分為兩種情況：對基本量程的溫濕度表，選擇溫濕度表基本量程，溫度范圍為-260℃至600℃左右，濕度范圍為20%-80%，作為自動(dòng)化調(diào)試點(diǎn)位；對非基本量程的溫濕度表，選擇100%作為調(diào)試點(diǎn)位。在此基礎(chǔ)上，通過相對誤差自動(dòng)化分析該點(diǎn)位的輸出溫度、濕度有效值，確定該點(diǎn)位調(diào)試時(shí)間的準(zhǔn)確度。

2.2 計(jì)算溫濕度表調(diào)試相對誤差

在選定溫濕度表自動(dòng)化調(diào)試點(diǎn)位，本文主要針對其自動(dòng)化分析相對誤差展開計(jì)算。通過示波器顯示出溫濕度表自動(dòng)化分析點(diǎn)位輸出端的溫度以及濕度，并讀取調(diào)試時(shí)間，計(jì)算調(diào)試時(shí)間誤差。設(shè)調(diào)試時(shí)間誤差為γ，則有公式（5）。

公式（5）中，T指的是試驗(yàn)臺(tái)輸出調(diào)試時(shí)間，單位為min；S指的是實(shí)測試驗(yàn)臺(tái)輸出調(diào)試時(shí)間，單位為min。通過公式（5）得出調(diào)試時(shí)間誤差，并測量溫濕度表的溫度示值以及濕度示值。為確定溫濕度表自動(dòng)化分析點(diǎn)位輸出電流有效值相對誤差，本文將溫度、濕度傳感器串入試驗(yàn)臺(tái)輸出回路，利用溫度、濕度傳感器將溫度、濕度轉(zhuǎn)換為具體數(shù)值，在示波器上得到數(shù)值變化曲線，計(jì)算溫濕度表自動(dòng)化分析點(diǎn)位輸出調(diào)試有效值[6]。設(shè)其目標(biāo)函數(shù)為Un，可得公式（6）。

公式（6）中，K指的是溫度、濕度傳感器變比，單位為Mv/A；I指的是試驗(yàn)臺(tái)顯示輸出調(diào)試有效值。根據(jù)公式（6）輸出調(diào)試有效值計(jì)算公式可推導(dǎo)出溫濕度表調(diào)試相對誤差的計(jì)算公式。設(shè)其目標(biāo)函數(shù)為，可得公式（7）。

通過公式（7），可以得出溫濕度表調(diào)試相對誤差，試驗(yàn)臺(tái)顯示輸出調(diào)試有效值越大，則溫濕度表自動(dòng)化分析相對誤差越高；反之，相對誤差則越小。

2.3 調(diào)試溫濕度表溫度與濕度

以上述計(jì)算得出的溫濕度表調(diào)試相對誤差為依據(jù)，通過精密露點(diǎn)儀的探頭，以垂直的方向，調(diào)整溫濕度表的調(diào)節(jié)口，將指針恢復(fù)到標(biāo)準(zhǔn)值。在實(shí)際調(diào)試過程中，一定要保證操作的高效性以及精確性，保證其溫度與濕度示值能夠在最大允許誤差范圍內(nèi)，在調(diào)試完成后，立即完備檢定箱門。以此，實(shí)現(xiàn)溫濕度表調(diào)試。

3.實(shí)例分析

3.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

構(gòu)建實(shí)例分析，實(shí)驗(yàn)對象選擇某溫濕度表，其具體參數(shù)，如表1 所示。

表1 溫濕度表參數(shù)設(shè)置

結(jié)合表1 所示，為本次實(shí)例分析選用的溫濕度表具體參數(shù)。在此基礎(chǔ)上，首先，使用本文設(shè)計(jì)調(diào)試方法調(diào)試溫濕度表，通過MATALB 測試調(diào)試波特率，并記錄，將其設(shè)為實(shí)驗(yàn)組；再使用傳統(tǒng)調(diào)試方法調(diào)試溫濕度表，同樣通過MATALB 測試調(diào)試波特率，并記錄，將其設(shè)為對照組。由此可見，本次實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容為測試兩種方法的調(diào)試波特率，調(diào)試波特率數(shù)值越高證明該技術(shù)的調(diào)試效率越高，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如表2 所示。

表2 調(diào)試波特率對比表

通過表2 可知，本文設(shè)計(jì)的調(diào)試方法調(diào)試波特率明顯高于對照組。由此可見，本文設(shè)計(jì)調(diào)試方法更具有推廣價(jià)值。

4.結(jié)語

本文通過實(shí)例分析的方式，證明了設(shè)計(jì)調(diào)試方法在實(shí)際應(yīng)用中的適用性，以此為依據(jù)，證明此次優(yōu)化設(shè)計(jì)的必要性。因此，有理由相信通過本文設(shè)計(jì)，能夠解決傳統(tǒng)溫濕度表檢定中存在的誤差高的缺陷。但本文同樣存在不足之處，主要表現(xiàn)為未對本次調(diào)試波特率測定結(jié)果的精密度與準(zhǔn)確度進(jìn)行檢驗(yàn)，進(jìn)一步提高調(diào)試波特率測定結(jié)果的可信度。這一點(diǎn)，在未來針對此方面的研究中可以加以補(bǔ)足。與此同時(shí)，還需要對溫濕度表的優(yōu)化設(shè)計(jì)提出深入研究，以此為提高溫濕度表的質(zhì)量提供建議。