何慶芳，曲雯潔，梁銳權（威凱檢測技術有限公司，廣州 510663）

自然通風熱老化試驗箱換氣量不確定度評定

何慶芳，曲雯潔，梁銳權
（威凱檢測技術有限公司，廣州 510663）

自然通風熱老化試驗箱（以下簡稱老化試驗箱）主要用于電線電纜的熱老化性能測試試驗。而需要對箱體性能進行評估的多為老化試驗箱的生產(chǎn)廠、電線電纜生產(chǎn)廠的產(chǎn)品檢驗實驗室和開展相關項目的檢測機構等公司和部門。溫度參數(shù)和換氣量參數(shù)是老化試驗箱計量的主要項目，其測量結果的準確程度將直接影響對箱體性能的評估，分析并計算出了換氣量測量結果擴展不確定度，對換氣量參數(shù)的測量結果的可信賴程度具有參考意義。

老化試驗箱；換氣量；不確定度評定

引言

隨著國家改革開放，房地產(chǎn)行業(yè)的快速發(fā)展，帶動電力工業(yè)的高速發(fā)展，電力已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)、人民生活不可缺少的重要部分，隨之帶來了電線電纜的廣泛需求，電線電纜的安全性能和壽命，直接影響到電力行業(yè)的正常運行。為了對電線電纜的可靠性進行控制，在國家的行業(yè)標準中對電線電纜的熱老化性能試驗做出了詳細要求，其中包括試驗模擬惡劣環(huán)境而使用到的老化試驗箱的各項主要參數(shù)，如老化試驗箱的溫度、換氣量和工作空間。由于老化試驗箱的溫度性能對試驗影響比較直觀[1]，因此實驗人員往往忽略了同樣對試驗影響很大的參數(shù)——換氣量。在溫度相對恒定的條件下，換氣量大時，對流充分老化效果比較明顯；如果換氣量小，對流就差，老化較為緩慢，效果就差。我們針對換氣量的測量方法進行了換氣量測量的不確定度評定研究。

國家行業(yè)標準中要求主要使用溫度巡檢儀和電能表，用間接測量方法，測量試驗箱環(huán)境溫度下空氣進入試驗溫度下試驗箱內消耗電能的方法，測量老化試驗箱的換氣量，本文將我們研究的過程做詳細的說明，詳細介紹換氣量參數(shù)擴展不確定度的評定過程。

1 測量依據(jù)、環(huán)境條件和測量器具

1.1 測量依據(jù)

JB/T 4278.6-2011《橡皮塑料電線電纜試驗儀器設備檢驗方法 第6部分：自然通風熱老化試驗箱》。

1.2 環(huán)境條件

溫度（23±2）℃，相對濕度≤80 %。

1.3 測量器具

1）數(shù)字式電能表：允許誤差：±（0.1 %red+0.1 %FS）；

2）溫度巡檢儀：溫度最大允許誤差為：±0.5 ℃

3）鋼卷尺:最大允許誤差為：△=±（0.3+0.2 L）mm

2 測量方法

測量方法依據(jù)JB/T 4278.6-2011中的規(guī)定，要求執(zhí)行以下步驟：用膠粘帶或可以密閉門縫的材料將所有通風口密封不讓試驗箱內的空氣與試驗箱外的空氣交換。用溫度測溫儀測量試驗箱內的溫度，當老化試驗箱內溫度在設定溫度的±2 ℃范圍內時，箱內溫度恒溫1 h后。在設定的試驗溫度下，用標準電能表測量試驗箱全密封狀態(tài)下加熱1 h的平均功率。同時用溫度測溫儀測量環(huán)境溫度。環(huán)境溫度是測量離箱體約2 m處，與試驗箱的進風口的近似水平位置，且離其他物品至少0.6 m處進行。平均功率重復測量3次，溫度測量15次計算平均值。然后，拆去密封材料，調節(jié)進出空氣孔的大小，恒溫1 h[2]。測量平均功率、箱內溫度及環(huán)境溫度，測量方法與密封狀態(tài)時相同。老化試驗箱每小時換氣次數(shù)的計算公式如下[3]：

式中：

N—換氣次數(shù)，次/小時；

P1—密封狀態(tài)下的平均功率，W；

P2—開封狀態(tài)下的平均功率，W；

t1—環(huán)境溫度，℃；

t2—箱內平均溫度，℃；

V—老化試驗箱箱內體積，L；

d—試驗時環(huán)境溫度的空氣密度，g/L。

3 各輸入量的標準不確定度評定[4]

3.1 測量模型及靈敏系數(shù)

測量模型：對公式（1）求偏導并取得相對量得：

求得各參量的靈敏系數(shù)見表1。

3.2 標準不確定度的來源

根據(jù)測量模型可知，老化試驗箱換氣量的不確定度主要由重復測量引入的不確定度分量（屬A類標準不確定度）和標準器、試驗箱溫度的允許誤差引入的不確定度分量（屬B類標準不確定度）引入。

3.2.1 重復測量引入的標準不確定度的評定

表1 合成各分量引入的標準不確定度

重復測量引起的標準不確定度，用實驗標準差表示。在實際情況下，由于每次測量的時間較長，不適合做多次測量。故對被測老化試驗箱在同等條件下進行3次獨立測量，測得結果為:13.59、13.71、13.74（次/小時），平均值為：13.68（次/小時），采用極差法計算實驗標準差：

3.2.2 標準器及試驗箱的允許誤差引入的不確定度分量的評定

1）標準電能表允許誤差引入的不確定度分量的評定

試驗使用的是橫河WT310HC標準電能表，其允許誤差：±（0.1 %+0.1 %FS）（測量范圍：400 Wh / 5 000 Wh）。風門打開時，測試時間為3 600 s，測得的平均功率為178.12 W，由標準表允許誤差引入的誤差為0.578 W；風門關閉時，測試時間為3 600 s，測得的平均功率為136.01 W，由標準表允許誤差引入的誤差為0.536 W。

認為其服從均勻分布，則標準電能表引入的不確度分量為：風門開時：u1=0.334 W，風門關閉時：u2=0.309 W。

2）溫度巡檢儀允許誤差引入的不確定度分量的評定

試驗使用的是DC-100溫度巡檢儀，其允許誤差為±0.5 ℃，認為其服從均勻分布，則溫度巡檢儀允許誤差引入的不確定度分量u3=0.289 ℃。

3）試驗箱允許溫度偏差引入的不確定度分量

依據(jù)規(guī)程要求，試驗箱允許溫度偏差為±2 ℃，認為其服從均勻分布，溫度巡檢儀允許誤差引入的不確定度分量u4=1.155 ℃。

4）環(huán)境溫度變化引入的不確定度分量的評定

依據(jù)規(guī)程規(guī)定環(huán)境溫度允許波動±2 ℃，均勻分布，環(huán)境溫度允許波動引入的不確定度分量u5=1.155 ℃。

5）測量體積用標準器允許誤差引入的不確定度分量的評定

使用鋼卷尺測量試驗箱體積，鋼卷尺的允許誤差為：±（0.3+0.2 L）mm，故由鋼卷尺允許誤差引入的不確定度分量u6=3.69504×10-11m3。

6）箱體工藝結構引起體積誤差引入的不確定度分量的評定

測量試驗箱的長度為：478.8 mm、寬度為：479.2 mm、高度為：500.0 mm。試驗箱的體積為：0.114 720 48 m3

試驗箱工藝結構引起體積允許誤差為：±1 %，所以箱體尺寸引入的不確定度分量u7=6.623×10-4m3。

3.3 合成標準不確定度的評定

各分量引入的標準不確定度見表1。

3.4 擴展不確定度的評定

取包含因子k=2，則擴展不確定度U為：

4 結束語

行業(yè)標準中對老化試驗箱換氣量的要求是(8ˉ12)次/小時，由計算結果可以看出，1次/小時換氣量的擴展不確定度可以認為是合理的[5]。本文對典型老化試驗箱換氣量測量結果不確定度進行了評定，為計量和檢測行業(yè)涉及到老化箱測試結果的準確程度，起到一定參考作用。

［1］李詠今.橡膠熱老化定量和定性評定方法研究的進展［J］.特種橡膠制品， 1996（06）：40-48.

［2］JB/T 4278.6-2011，橡皮塑料電線電纜試驗儀器設備檢驗方法 第6部分：自然通風熱老化試驗箱［S］.

［3］常宗英.對自然通風熱老化試驗箱校準方法的探討［J］.中國計量，2011（6）：105-106.

［4］JJF 1059.1-2012，測量不確定度評定與表示［S］.

［5］楊剛.熱老化試驗箱換氣次數(shù)測定方法的探討［J］.計量與測試技術，1996（05）：14-15.

何慶芳（1962-01），男，廣東梅州人，工程師，主要從事計量測試技術研究工作。

Uncertainty Evaluation About Ventilation Volume of Natural Ventilation Thermal Aging Test Chambers

HE Qing-fang， QU Wen-jie， LIANG Rui-quan
（Vkan Certification & Testing Co.， Ltd.， Guangzhou 510663）

Natural ventilation thermal aging test chamber （aging test chambers for short）， is mainly applied in thermal aging performance test of electric wire or cable.The manufacturers of aging test chamber， the inspection laboratories in wire and cable manufacturers， and the testing institutions on related projects should evaluate the performance of the chamber， etc.Temperature and ventilation volume parameters are the main investigation subjects of aging test chamber measurement.Its measurement accuracy will directly influence the evaluation of the chamber performance.The expanded uncertainty of ventilation volume measurement result is analyzed and calculated.It has reference significance to the reliability of evaluation result for ventilation volume parameters.

aging test chambers； ventilation volume； uncertainty evaluation

P207+.1

A

1004-7204（2016）03-0037-03