多參數(shù)環(huán)境試驗設備校準方法

曾憲鈺，黃彬磊，金 路

（上海市質量監(jiān)督檢驗技術研究院，上海 201114）

0 引言

多參數(shù)環(huán)境試驗設備是一種廣泛應用于各種領域的測試設備，它可以同時測量和控制多個環(huán)境參數(shù)，比如溫度、濕度、氣壓、風速、光照等。這些設備被廣泛應用于材料研究、生物醫(yī)學、制藥、電子、航空航天等領域中的環(huán)境試驗[1]。這些設備的應用可以幫助研究人員模擬和分析各種復雜環(huán)境下的材料和產品的性能和可靠性。例如，在制藥行業(yè)中，多參數(shù)環(huán)境試驗設備可以幫助研究人員評估藥品在不同溫度和濕度下的穩(wěn)定性，以及藥品對光照和空氣對流的影響。另外，多參數(shù)環(huán)境試驗設備還可以用于模擬和測試產品在不同環(huán)境下的使用壽命和可靠性。例如，在電子設備行業(yè)中，這些設備可以幫助研究人員測試電子產品在高溫、高濕等極端環(huán)境下的性能和壽命，以及在不同環(huán)境下的抗干擾能力[2,3]?？傊?，多參數(shù)環(huán)境試驗設備的應用概述包括了它們在各種領域中進行環(huán)境試驗和研究的廣泛應用，可以幫助研究人員更好地理解和掌握各種材料和產品在不同環(huán)境下的性能，從而提高產品的質量和可靠性[4]。

1 工作原理

多參數(shù)環(huán)境試驗設備是一種用于測試產品在不同環(huán)境條件下性能的設備。它可以同時模擬多種環(huán)境因素，并通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄產品在這些環(huán)境因素下的性能數(shù)據(jù)。多參數(shù)環(huán)境試驗設備的工作原理包括設置測試參數(shù)、控制測試環(huán)境、記錄測試數(shù)據(jù)和分析測試結果等步驟。通過使用這種設備，可以幫助企業(yè)評估產品的可靠性和耐久性，從而提高產品質量和競爭力。

2 校準項目

多參數(shù)環(huán)境試驗設備的校準項目主要包括：溫度偏差、溫度均勻度、溫度波動度，相對濕度偏差、相對濕度均勻度、相對濕度波動度，箱體內外壓差、風速及光照度。

3 校準條件

3.1 環(huán)境條件

1）溫度：15℃～35℃。

2）相對濕度：不大于85%。

3）大氣壓：80kPa～106kPa。

4）其他條件：設備周圍應無強烈振動及腐蝕性氣體存在，應避免其他冷、熱源影響。

3.2 標準器

1）溫度測量標準：溫度測量由溫度傳感器和顯示儀表組成，測量范圍：（-80～300）℃，最大允許誤差：±（0.15℃+0.002｜t｜）。

2）濕度測量標準：數(shù)字濕度計，測量范圍：（10～100）%RH，最大允許誤差：±2.0%RH。

3）風速測量標準：數(shù)字風速儀，測量范圍：（0.2～20）m/s，其擴展不確定度U=0.10m/s（k=2）。

4）壓差測量標準：數(shù)字壓差計，測量范圍：（1～200）Pa，其擴展不確定度U=0.5Pa（k=2）。

5）光照度測量標準：光照度計，測量范圍：（1～3000）lx，其擴展不確定度U=49lx（k=2）。

4 校準方法

4.1 溫、濕度校準

4.1.1 溫、濕度測試點的位置及數(shù)量

測試點的位置放置在設備工作空間內3個平面上，中間層通過工作空間幾何中心，且平行底面的工作平面，測試點與工作空間內壁的距離不小于各邊長的1/10[5]。

溫度測試點用A、B、C…字母表示，濕度測試點用甲、乙、丙…文字表示。

1）當設備容積小于2 m3時，溫度測試點為9個，濕度測試點為3個，O點位于中層幾何中心，如圖1所示。

圖1 設備容積小于2m3布點圖Fig.1 Layout of equipment with a volume less than 2m3

2）當設備容積大于2m3時，溫度測試點為15個，濕度測試點為4個，E、O、N分別位于上、中、下層幾何中心，如圖2所示。

圖2 設備容積大于2m3布點圖Fig.2 Layout diagram of equipment with a volume greater than 2m3

4.1.2 溫、濕度的校準

按4.1.1條規(guī)定，布放溫、濕度傳感器，將試驗設備的溫、濕度控制器設定到所要求的溫、濕度，待設備穩(wěn)定后開始讀數(shù)，每2min記錄所有測試點的溫、濕度一次，在30min內共測試15次。

4.1.3 數(shù)據(jù)處理

1）溫度偏差計算

式（1）中：Δtd-溫度偏差，℃；to-中心點n次測量的平均值，℃；td-設備顯示溫度的平均值，℃。

2）溫度均勻度計算

式（2）中：Δtu-溫度均勻度，℃；timax-各校準點第i次測得的最高溫度，℃；timin-各校準點第i次測得的最低溫度，℃；n-測量次數(shù)。

3）溫度波動度計算

式（3）中：Δtf-溫度波動度，℃；tomax-中心點n次測量中的最高溫度，℃；tomin-中心點n次測量中的最低溫度，℃。

4）相對濕度偏差計算

式（4）中：Δhd-濕度偏差，%RH；ho-中心點n次測量的平均值，%RH；hd-設備顯示濕度的平均值，%RH。

5）相對濕度均勻度計算

式（5）中：Δhu-濕度的均勻度，%RH；himax-各校準點第i次測得的最高濕度，%RH；himin-各校準點第i次測得的最低濕度，%RH；n-測量次數(shù)。

6）相對濕度波動度計算

式（6）中：Δhf-濕度的波動度，%RH；homax-中心點n次測量中濕度的最高值，%RH；homin-中心點n次測量中濕度的最低值，%RH。

4.2 壓差校準

壓差的校準應在所有試驗箱體門關閉時進行，將壓差計的高壓端放置在箱體內，低壓端放置在箱體外與大氣相通，待設備穩(wěn)定后，每2min讀取1次數(shù)據(jù)，共讀取3次，求平均值作為箱體內外之間的壓差[6]。

4.3 風速校準

風速測試點的位置及數(shù)量參照4.1.1中溫度測試點的位置及數(shù)量，按規(guī)定布放風速儀，待設備穩(wěn)定后沿任意方向測量每一點的風速，取最大值作為該測試點的風速。每2min讀取1次數(shù)據(jù)，共讀取3次，求所有測試點風速的平均值作為箱體內的風速值[7]。

風速偏差計算

式（7）中：Δs-風速偏差，m/s；so-所有測試點風速n次測量的平均值，m/s；sd-設備顯示風速的平均值，m/s。

4.4 光照度校準

4.4.1 光照度測試點的位置及數(shù)量

在箱體的工作平臺上，按照長寬各三等分為9個區(qū)域，各區(qū)域中心位置為測試點位置，共計9個測試點，除中點外，其余各測試點與工作空間內壁的距離不小于各邊長的1/10。光照度測試點位置如圖3[8]。

圖3 光照測試點布置圖Fig.3 Layout of lighting test points

4.4.2 光照度的校準

每個光源開啟預熱15min后方可測量，將光照度計置于9個校準點，探頭平放在箱體工作平臺上，探頭向上，逐一測定各點的光照度。讀數(shù)時，應將手遠離探頭，待顯示的數(shù)字穩(wěn)定后方可讀數(shù)。在各個測試點的實測值中，取光照度最小值作為該校準點的光照度。

4.4.3 數(shù)據(jù)處理

光照度平均值計算

式（8）中：Eav-光照度平均值，lx；Evi-各個光照度的實測值，lx；n-測試點數(shù)，n=9。

式（9）中：Evmin-各校準點光照度的最低值，lx；Eav-光照度平均值，lx。

5 結語

對于多參數(shù)環(huán)境試驗設備溫、濕度、風速、壓差、光照參數(shù)所建立的校準方法操作合理，所用的標準器均可溯源，保證了數(shù)據(jù)的準確可靠，此方法可為其他計量機構提供參考。