环境试验设备温度、相对湿度偏差测量不确定度评定报告

张宗宇,陈颖超

河南心连心化学工业集团股份有限公司   河南新乡  453700

［摘要］为校准实验提供编制技术报告、不确定度评定依据，指导企业进行环境试验设备温度、相对湿度偏差测量不确定度评定。

［关键词］环境试验设备；不确定度；数字模型

1 概述

1.1 测量依据

JJF1101-2019  环境试验设备温度、湿度参数校准规范

1.2 被测对象

被校对象为环境试验设备温度，温度范围：（-50～150）℃   湿度范围（30～90）%RH                

1.3 测量方法

按照本规范对温度、相对湿度偏差的校准要求，将标准器——温湿度场训检仪温度按规范测试点要求布置。干燥箱设定值：50℃，60%开启运行。试验设备达到设定值并稳定后开始设备的温度、湿度示值及各布点温度、相对湿度，记录时间间隔为2min,30min内共记录16组数据。

计算各温度测试点30min内测量的最高温度与设定温度的差值，即为温度上偏差；各测试点30min内测量的最底温度与设定温度的差值，即为温度下偏差。

计算各温度测试点30min内测量的最高湿度与设定湿度的差值，即为湿度上偏差；各湿度测试点30min内测量的最底湿度值与设定湿度的差值，即为相对湿度下偏差。

2、测量模型：

2.1温度上偏差公式

△tmax= tmax - tS

式中：△tmax ------温度上偏差，℃；

        tmax ------各测量点规定时间内测量的最高温度，℃；

        tS ------设备设定温度，℃；

2.2相对湿度上偏差公式

△tmax = tmax - hS

式中：△tmax ------相对湿度上偏差，%；

        tmax ------各测量点规定时间内测量的最高相对湿度，%；

        hS ------设备设定相对，%；

3、不确定度来源及分析

3.1不确定度来源：被校对象测量重复性引入的标准不确定度分量，标准器分辨力引入的标准不确定度分量，标准器修正值引入的标准不确定度分量，标准器的稳定性引入的标准不确定度分量。

由于上偏差与下偏差不确定度来源和数值相同，因此本文仅以温度上偏差和相对湿度上偏差为例进行不确定度评定。

3.2温度测量重复性引入的标准不确定度u1

  表1在50℃校准点重复测量10次，标准偏差S用下式计算：

次数	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
50℃	51.07	51.12	51.13	51.06	51.09	51.08	51.05	51.07	51.09	51.12

3.3温度测量重复性引入的标准不确定度u1

  在50℃校准点重复测量10次，标准偏差S用下式计算：

则u1=s=0.027℃

3.4相对湿度测量重复性引入的标准不确定度

  表2在60%校准点重复测量10次，标准偏差用下式计算：

次数	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
60%	58.89	58.96	58.75	58.34	58.60	58.43	58.60	58.43	58.29	58.39

则= =0.234%

4.标准器辨力引入的标准不确定度分量

4.1标准器温度分辨力引入的标准不确定度分量u2

标准器温度分辨力为0. 01℃，不确定度区间半宽0. 005℃，服从均匀分布，则分辨力引入的标准不确定度分量：

u2=≈0.003℃

4.2标准器相对湿度分辨力引入的标准不确定度分量

标准器相对湿度分辨力为0. 1%，不确定度区间半宽0. 05%，服从均匀分布，则湿度分辨力引入的标准不确定度分量：

=≈0.03%

5.标准器修正值引入的不确定度分量

5.1标准器温度修正值引入的标准不确定度u3

标准器温度修正值的不确定度U=0.16℃，  k=2,则标准器温度修正值引入的标准不确定度分量：

u3= U/ k =0.16/2=0.08℃

5.2标准器相对湿度修正值引入的标准不确定度

标准器相对湿度修正值的不确定度U′=1.0%，  k=2,则标准器湿度修正值引入的标准不确定度分量：

= U′/ k =1.0/2=0.5%

6.标准器稳定性引入的标准不确定度分量

6.1标准器温度稳定性引入的标准不确定度分量u4

本标准器相邻两次校准温度修正值最大变化0.01℃，按均匀分布，由此引入的标准不确定度分量：

u4==0.006℃

6.2标准器相对湿度稳定性引入的标准不确定度分量

本标准器相邻两次校准相对湿度修正值最大变化0.5%，按均匀分布，由此引入的标准不确定度分量：

==0.29%

7标准不确定度分量汇总表见

表3 温度上偏差校准标准不确定度分量汇总表

标准不确定度符号	不确定度来源	标准不确定度
u1	温度测量重复性	0.027℃
u2	标准器温度分辨力	0.003℃
u3	标准器温度修正值	0.08℃
u4	标准器温度稳定度	0.006℃

表4 相对湿度上偏差校准标准不确定度分量汇总表

标准不确定度符号	不确定度来源	标准不确定度
	相对湿度测量重复性	0.234%
	标准器相对湿度分辨力	0.03%
	标准器相对湿度修正值	0.5%
	标准器相对湿度稳定度	0.29%

8.合成标准不确定度

8.1温度上偏差校准合成标准不确定度uC计算

由于u1、u2、u3、u4相互独立，则合成标准不确定度uC按下式计算：

uC==0.08℃

8.2相对湿度上偏差校准合成标准不确定度c计算

由于、、、相互独立，则合成标准不确定度uC按下式计算：

uC==0.62%

9.扩展不确定度

取包含因子k=2,温度上偏差校准不确定度为：U=kuc=0.16℃

取包含因子k=2,相对湿度上偏差校准不确定度为：U′=kc=1.3%

10.不确定度报告

见表5干燥箱温度偏差校准不确定度报告

校准温度/℃	50
校准湿度/%RH	60
温度上偏差△tMAX/℃	1.13
温度上偏差扩展不确定度U/℃ （k=2）	0.16
湿度上偏差△hMAX/%RH	-1.0
湿度上偏差扩展不确定度U′/%RH （k=2）	1.3

11.申请认可的校准和测量能力

  11.1根据校准规程，常规校准在50℃进行校准。不确定度评定见表4：

表6

校准点（℃）				u4	(℃)	U(℃)（k=2）
20	0.029	0.003	0.08	0.006	0.09	0.18
50	0.027	0.003	0.08	0.006	0.08	0.16
100	0.043	0.003	0.08	0.006	0.09	0.18
150	0.019	0.003	0.08	0.006	0.08	0.16

11.2根据校准规程，常规校准在50℃进行校准。不确定度评定见表4：

表7

校准点（%）					(%)	U(%)（k=2）
30	0.225	0.03	0.5	0.29	0.62	1.3
60	0.234	0.03	0.5	0.29	0.62	1.3
80	0.206	0.03	0.5	0.29	0.61	1.3

参考文献：

［1］JJF 1059.1—2012 测量不确定度评定与表示

［2］JJF 1101-2019环境实验设备温度、温度参数校准规范