【摘要】環(huán)境試驗設備是進行多種試驗的常見設備，環(huán)境試驗設備的校準關系到最終測量數(shù)據(jù)的準確性，因此在日常工作中，必須做好對設備的維護和保養(yǎng)工作，才能保證其校準的精準度。基于此，本文依據(jù)JJF 1101—2019《環(huán)境試驗設備溫度、濕度參數(shù)校準規(guī)范》，就環(huán)境試驗設備在校準過程中存在的問題以及校準技巧進行深入探析，有助于為后續(xù)環(huán)境試驗設備的校準提供必要的參考借鑒。

【關鍵詞】環(huán)境試驗設備；校準；注意事項

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2023.05.015

Calibration Skill Analysis of Environmental Testing Equipment

JIAO Huiyang

（Yangzhou Inspection and Testing Center， Yangzhou 225000， China）

Abstract： The environmental testing equipment is the common equipment to do various tests ， the calibration of the environmental testing equipment is related to the data accuracy of the final measurement， so in the daily work， must do a good job of equipment maintenance and maintenance， in order to ensure the accuracy of calibration. Based on the JJF 1101—2019 Calibration Specification for Environmental Testing Equipment for Temperature and Humidity Parameters， this paper discusses the problems in the calibration process of environmental testing equipment and calibration skills， it is helpful to provide necessary reference for subsequent calibration of environmental testing equipment.

Key words： environmental testing equipment； calibration； matters needing attention

0引言

環(huán)境試驗設備能夠模擬一種或一種以上的環(huán)境條件。環(huán)境試驗設備包含的種類比較多，如干燥箱、培養(yǎng)箱、霉菌培養(yǎng)箱、交變濕熱試驗箱等。進行環(huán)境試驗設備校準時，主要依據(jù)JJF 1101—2019《環(huán)境試驗設備溫度、濕度參數(shù)校準規(guī)范》進行。在整個校準過程中，借助主機、傳感器、采集設備、存儲設備等，對設備校準數(shù)據(jù)進行記錄分析，以此實現(xiàn)精準的校準，確保環(huán)境試驗設備滿足檢測使用要求。

1環(huán)境試驗設備的使用和校準時存在的問題

1.1過沖問題

環(huán)境試驗設備在使用中，若出現(xiàn)溫度過沖的情況，應該及時對設備的控溫系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)進行分析，查看是否存在設計缺陷或者參數(shù)設置不合理的問題。老式的溫度試驗設備在相應的設施配置時，通常是配備溫度控制儀表進行調節(jié)。位式調節(jié)的控制原理是溫度達到設定值時，控制儀表會切斷相應的輸出信號，但在這種情況下，由加熱絲組成的加熱系統(tǒng)依然處于高溫狀態(tài)，而在高溫狀態(tài)下產生的熱量會轉移到箱體內形成溫度過沖。對于新式的PID控制系統(tǒng)，在設備溫度接近設置值時，會不斷減小輸出功率，具有輸出和設備散熱之間最終達到平衡的功能，在這種情況下可以實現(xiàn)恒溫效果，也能有效地避免溫度過沖的情況發(fā)生。但在實際情況中，還是會存在PID控制參數(shù)之間的設置不夠合理的情況，過沖問題依舊會發(fā)生。箱內傳感器的反應速度出現(xiàn)滯后時，也會導致加熱器在達到相應的溫度時還會繼續(xù)工作一段時間，從而造成溫度過沖。

1.2波動問題

在環(huán)境試驗設備均勻性不好的情況下，需要及時考慮環(huán)境試驗設備的鼓風循環(huán)系統(tǒng)是否開啟。對設備的風扇進行檢查，觀察風扇是否轉動。通常當風機運行不正常時，會嚴重影響到溫度場的實際均勻性，造成環(huán)境試驗箱內的均勻度較差。對設備進行校準時，環(huán)境試驗設備最好采取空載檢測的方式。如果設備內滿載物品，而物品具有極強的吸熱或吸濕性特點，在這種情況下，環(huán)境試驗設備內的溫度會迅速上升，或有較為明顯的加濕變慢的情況。相關檢測校準人員受到各種因素的制約，往往會在不夠平衡或者準備不充分的情況下對設備進行校準，造成校準不夠準確的情況發(fā)生。當設備的負載物品之間存在比熱容不相同的情況時，也會導致設備內的溫度在設定的溫度點附近發(fā)生較長時間和較大幅度的振蕩，這種情況下會產生比空載時更加復雜的溫度平衡過程，也會導致設備很難達到穩(wěn)定狀態(tài)。

2環(huán)境試驗設備校準時的注意事項

2.1選擇正確的校準點

在進行環(huán)境試驗設備校準時，必須選擇正確的校準點，而選擇校準點通常是根據(jù)JJF 1101—2019《環(huán)境試驗設備溫度、濕度參數(shù)校準規(guī)范》的要求進行。在校準點的選擇中，既可以選擇設備使用的上、下限和中間點，也可以根據(jù)客戶的實際情況，對溫度和濕度點進行選擇。對于全新購買的設備，在對設備進行校準時要選擇設備溫度和濕度的上下限以及中間點，以便全面驗證設備的性能。對已投入使用的設備而言，基于其實際工作的情況，選擇設備日常所使用的溫度點和濕度點進行對應的校準即可。

2.2做好測試點的布置

通常在對環(huán)境試驗設備進行校準時，對應的傳感器必須按照校準規(guī)范的要求進行布置，對于測試點而言，還應該保證與設備內壁的距離邊長不得小于其十分之一的長度。在設備校準時，如果遇到有風道，則應該增加距離，但需要保證距離不得超過500 mm，當遇到環(huán)境試驗設備帶有樣品架或者樣品車的情況時，對應的下層測量點的布放應該保證在樣品架或者樣品車上方的10 mm位置即可。

2.3及時進行誤差的修正

大部分的數(shù)字溫度指示調節(jié)儀進行溫度差的控制測量時，通常都具有一定的誤差修正功能。因此用戶在對設備誤差進行校準時，可以根據(jù)設備所出具的校準報告，同時結合自身的實際情況以及使用說明書對設備參數(shù)進行具體的修正處理。但由于儀表的設計原理存在很大的差異，誤差修正可能存在零位修正或者非線性修正的情況，這時進行修正往往只對單個校準點有效果。

2.4改進溫度偏差計算方法

在對環(huán)境試驗設備進行校準的過程中，相對于中心位置的計算方法，上下偏差值的計算方法有利于給使用者提供更加精準的數(shù)據(jù)參考。因此在實際的計算過程中，需要對上下偏差值提供必要的參考指標，而在該參考指標的基礎上進行對比和調整，有利于實現(xiàn)對溫度偏差的精準計算。當上下偏差值不小于零時，設備內部的實際溫度則不會小于設備顯示溫度值，采用上下偏差法對設備進行比對修正即可，而當上下偏差不大于零時，那么設備內部的實際溫度則不大于設備顯示的溫度值，也可以使用上下偏差值的方式進行修正。但如果上下偏差中，一個值不小于零，而另外一個值不大于零時，那么需要結合實際的情況和設備檢測的結果給予修正。

3環(huán)境試驗設備的校準技巧分析

3.1提前進行預熱或者預冷處理

在對環(huán)境試驗設備進行校準時，由于環(huán)境試驗設備的體積通常都比較大，所以校準人員需要到現(xiàn)場對設備進行校準。而整個過程中想要更好地節(jié)省時間，則應該提前對設備進行預熱或者預冷處理，預熱或者預冷必須根據(jù)實際的溫度情況進行，等校準人員到現(xiàn)場后進行布線處理，并將儀器設置溫度改為實際需要校準的溫度，有利于避免布線時因為溫度較高而發(fā)生燙傷情況。而當設備需要進行低溫校準時，則應該將溫度設置到最低的溫度點，這是由于降溫通常需要較長的時間，對于溫度點可以按照從低到高的順序進行逐一校準。

3.2采取先布線后校準的方式

針對客戶現(xiàn)場需要進行多臺設備校準的情況，為了更加方便和快速地進行校準，通常采取先布線后檢測的方式。當環(huán)境試驗設備開機預熱后，檢測人員可以根據(jù)現(xiàn)場不同設備的溫度和濕度穩(wěn)定速度決定對應的校準順序，而在這種情況下，就必須對校準使用的標準設備配備足夠多的傳感器，這樣才能方便布線，以便及時、準確、有效地校準。

3.3選用能夠快速連接和分離的傳感器

在環(huán)境試驗設備的校準過程中，進行溫度和濕度校準時，通常需要不斷地切換傳感器以實現(xiàn)精準的校準。由于需要不斷地來回切換傳感器，因此在環(huán)境試驗設備校準的過程中，對傳感器的可靠性要求比較高，需要傳感器能夠實現(xiàn)可靠的連接和分離。因此在傳感器的選擇時，通常選擇以插頭為主的連接方式，能夠有效避免需要借助外界進行連接和分離的情況，最終確保對環(huán)境試驗設備快速、精準地校準。

3.4針對移動存儲功能的使用

當前，環(huán)境試驗設備在實際校準的過程中，會借助計算機上的軟件采集檢測數(shù)據(jù)，同時將獲得的數(shù)據(jù)發(fā)送給計算機并繪制成對應的曲線圖。但如果檢測涉及的數(shù)量比較多，尤其是檢測設備比較分散時，還需要來回搬動標準器和計算機。在這種情況下，如果能夠將主機以及帶有移動存儲功能的數(shù)據(jù)給予有效的保存處理，如將數(shù)據(jù)存儲在SD卡或者U盤中，后續(xù)再次導入到計算機中，通過這種脫機方式，在檢測過程中只需要搬動主機就可以，這樣能有效節(jié)省檢測人員的體力，完成對多臺設備的檢測。

3.5電源和通信方式的選擇

在環(huán)境試驗設備的校準中，對于電源的使用分為交流電源的使用和直流電源的使用兩種情況。這是由于溫度和濕度校準時，必須使用移動標準器，但在使用中會遇到檢測設備附近沒有電源插座的情況，所以通常標準器會自帶備用電池以便可以進行直接檢測。這種備用電池屬于直流電，但如果有可以直接使用的電源，在檢測中使用交流電也可。由此可見，標準器必須支持直流和交流這兩種不同的電源方式。而在通信方式的選擇中，當前市場中的計算機并不具備RS232接口，主要以USB接口為主。因此當主機和電腦的連接線為USB接口時，對應的USB接口電平為5 V的TTL電平。在強干擾的環(huán)境下，有線通信很容易受到各種干擾而影響到校準的結果。在這種情況下，通常將有線接口改為無線通信方式，如藍牙無線通信，有利于大幅度提高通信的可靠性。

3.6選用可保留曲線數(shù)據(jù)以及帶數(shù)據(jù)截取的標準器

在環(huán)境試驗設備校準規(guī)范的要求中，穩(wěn)定狀態(tài)下進行讀數(shù)時，需要對每一臺環(huán)境試驗設備的溫度或者濕度等變化情況進行數(shù)據(jù)截取。而這種數(shù)據(jù)的截取可以分為兩種不同的狀態(tài)，一種是控制效果好、溫度和濕度變化小的曲線，這種曲線近似于直線，另外一種是溫度和濕度變化呈等幅周期振蕩的曲線，這種情況相對而言不容易確定開始的讀數(shù)時間，只有采用足夠多的數(shù)據(jù)后，才能充分掌握曲線的實際變化趨勢，在這種情況下往往會延誤讀數(shù)的時機。所以對于校準軟件而言，需要校準軟件具備有效保留曲線數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)截取的功能，還能根據(jù)曲線的實際變化趨勢截取相對穩(wěn)定的部分，實現(xiàn)獲取可靠校準數(shù)據(jù)的目的。

4結束語

環(huán)境試驗設備是提供溫度和濕度的熱工類計量儀器，環(huán)境試驗設備的校準準確與否，會直接影響到最終的試驗結果，所以在環(huán)境試驗設備的校準過程中，必須選擇合適的方法進行校準，并針對設備做到提前預熱或預冷處理，以及布線位置等方面的準備，才能達到有效校準環(huán)境試驗設備的目的。

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【作者簡介】

焦慧揚，女，1990年出生，工程師，研究方向為熱工類計量器具的檢定、校準。

（編輯：李加鵬）