安永利 劉鑫

【摘要】機械式溫濕度計廣泛應(yīng)用于實驗室環(huán)境監(jiān)測、生產(chǎn)車間、存儲庫房、藥房等場所。計量檢定機構(gòu)每年收到的送檢量非常大，因此，對所出具證書中機械式溫濕度計的示值誤差以及測量不確定度的準(zhǔn)確性要求就比較高。本文通過具體實例，詳盡的對機械式溫濕度計溫度、濕度的示值誤差進行不確定度分析。

【關(guān)鍵詞】機械式溫濕度計;不確定度;溫度;相對濕度

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2022.03.009

The Evaluation of Temperature and Humidity Indication error Measurement Uncertainty of Mechanical Thermo-hygrometers

AN Yong-li，LIU Xin

（Liaoning Institute of Measurement，Shengyang 110004，China）

Abstract：Mechanical thermo-hygrometers are very widely used in environmental monitoring、workshop、storage warehouse、drugstore and so on. There are many mechanical thermo-hygrometers are sent to metrological verification agency for testing. So the accuracy of the temperature and humidity indication error and the measurement uncertainty of mechanical thermo-hygrometers is very important. In this article，it analyses the measurement uncertainty of the temperature and humidity indication error of the mechanical thermohygrometers by an example.

Key words：mechanical thermo-hygrometers;measurement uncertainty;temperature;relative humidity

1溫度示值誤差測量結(jié)果不確定度

1.1概述

1.1.1測量依據(jù)

JJG 205—2005《機械式溫濕度計》。

1.1.2環(huán)境條件

環(huán)境溫度：15～25℃;環(huán)境濕度：≤75%RH;環(huán)境溫度波動：≤±3℃/6h。

1.1.3被測對象

溫度測量范圍為（5～50）℃，濕度測量范圍為（30%RH～95%RH）的機械式溫濕度計，機械式濕度計，干濕表。一般分為溫度部分分度值為1℃、2℃、5℃，濕度部分分度值為1%RH、2%RH、5%RH幾種不同類型。這里以溫度部分分度值1℃，濕度部分分度值1%RH的機械式溫濕度計為例。

1.1.4測量方法

在環(huán)境溫度為（20±5）℃，檢定過程中室溫變化不超過±3℃/6h，相對濕度不大于75%條件下，將標(biāo)準(zhǔn)器探頭置于溫濕度箱工作室中心位置，被測儀器置于溫濕度箱工作室的有效區(qū)間內(nèi)，放置的方式與數(shù)量應(yīng)不影響箱內(nèi)空氣循環(huán)。溫濕度箱的工作室應(yīng)保證氣密性，且不得放置潮濕或強吸濕性材料。設(shè)定所需檢測點的溫度、濕度，待穩(wěn)定后讀取標(biāo)準(zhǔn)器及被測溫濕度表相應(yīng)點的溫度值、濕度值，連續(xù)重復(fù)進行3次，從而對濕度示值誤差、溫度示值誤差測量結(jié)果不確定度進行評定。

1.2建立數(shù)學(xué)模型，列出不確定度傳播率

1.2.1數(shù)學(xué)模型

ΔT=T-T_B

式中，ΔT為被檢溫濕度計的溫度示值誤差，℃;T為被檢

溫濕度計的溫度示值，℃;T_B為精密露點儀的溫度示值，℃。

1.2.2傳播系數(shù)

1.3標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定

1.3.1精密露點儀引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（T₁）

精密露點儀經(jīng)校準(zhǔn)，所引入的擴展不確定度為0.1℃，則：u（T₁）=0.1/2=0.05℃。

1.3.2溫濕度箱溫度波動引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（T₂）

1.3.3溫濕度箱溫度均勻性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（T₃）

1.3.4被測溫濕度計重復(fù)測量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（T₄）

單次測量的實驗標(biāo)準(zhǔn)差為：

1.3.5被檢溫濕度計分辨力帶來的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（T₅）

1.4合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

1.4.1標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量匯總表（見表1）

1.4.2合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計算

以上各量互不相關(guān)，故合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

1.5擴展不確定度的計算

綜合表1所列數(shù)據(jù)概率分布，合成后被測量接近正態(tài)分

布，取k=2，則擴展不確定度為：U=2×u_c（T）=2×0.26≈0.6℃。

1.6溫濕度計檢定裝置校準(zhǔn)機械式溫濕度計溫度測量不確定度評估

在5～50℃范圍內(nèi)，對于分度值為1℃，分辨力為0.5℃的機械式溫濕度計的溫度示值誤差擴展不確定度為：U=0.6℃，k=2。

當(dāng)被校準(zhǔn)機械式溫濕度計分度值不同時，不確定度分量中的u（T₄）、u（T₅）項將發(fā)生改變，且u（T₄）項的示值隨重復(fù)性不同而略有不同。這里以20℃示值為例，列出數(shù)據(jù)見表2。

2濕度示值誤差測量結(jié)果不確定度

2.1建立數(shù)學(xué)模型，列出不確定度傳播率

2.1.1數(shù)學(xué)模型

ΔH=H-H_B

式中，ΔH為被檢溫濕度計的濕度示值誤差，%RH;H為被檢溫濕度計的濕度示值，%RH;H_B為精密露點儀的濕度示值，%RH。

2.1.2傳播系數(shù)

2.2標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定

2.2.1精密露點儀引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（H₁）

2.2.2溫濕度箱濕度波動引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（H₂）

溫濕度箱經(jīng)校準(zhǔn)，其濕度波動最大不超過±0.1%RH，按均

2.2.3溫濕度箱濕度均勻性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（H₃）

2.2.4被檢溫濕度表重復(fù)測量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（H₄）

單次測量的實驗標(biāo)準(zhǔn)差為：

2.2.5被檢溫濕度計分辨力帶來的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（H₅）

2.3合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

2.3.1標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量匯總表（見表3）。

2.3.2合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計算

以上各量互不相關(guān)，且大小比較接近，故合成后被測量屬于正態(tài)分布，因此合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

2.4擴展不確定度的計算

綜合上表所列數(shù)據(jù)，取k=2，擴展不確定度為：

U=2×u_c（H）=2×0.48≈1.0%RH

2.5機械式溫濕度計濕度測量不確定度評估

在（30～95）%RH范圍內(nèi)，對于分度值為1%RH，分辨力為0.5%RH的機械式溫濕度計的濕度示值誤差擴展不確定度為：U=1.0%RH，k=2。

當(dāng)被校準(zhǔn)機械式溫濕度計分度值不同時，不確定度分量中的u（H₄）、u（H₅）項將發(fā)生改變，且u（H₄）的值隨重復(fù)性不同略有不同，這里以60%RH點為例，列出數(shù)據(jù)見表4。

3結(jié)語

綜上所述，機械式溫濕度計溫度、濕度示值誤差測量不確定度為：1）溫度。分度值為1℃，U=0.6℃，k=2;分度值為2℃，U=1.3℃，k=2;分度值為5℃，U=3.2℃，k=2。2）相對濕度。分度值為1%RH，U=1.0%RH，k=2;分度值為2%RH，U=1.5%RH，k=2;分度值為5%RH，U=3.3%RH，k=2。

本文中的實例僅為在某種情況下，某個或某類機械式溫濕度計的溫濕度示值誤差所得出的不確定度數(shù)值。不同的設(shè)備種類、型號、品牌，不同的測量重復(fù)性等因素，都會對測量不確定度的最終結(jié)果產(chǎn)生一定的影響，這里主要強調(diào)的是計算方法和過程，具體的數(shù)值僅作為參考。

【參考文獻】

[1]機械式溫濕度計：JJG205—2005[S].

[2]測量不確定度評定與表示：JJF1059.1—2012[S].