“环境试验设备”校准技术探讨

杨志斌

（福建省计量科学研究院，福建 福州 350003）

环境试验设备泛指各种干燥箱,培养箱,恒温恒湿箱等设备，此类设备为各种理化生化试验提供一定的温湿度环境，被广泛地应用于各行各业。对这些设备进行温湿度校准是热工计量的一个重要组成部分。

对环境试验设备进行温湿度校准的技术依据是《JJF 1101-2003环境试验设备温度、湿度校准规范》(以下简称规范)，规范要求对环境试验设备在稳定状态下每2分钟记录一组数据，共记录15组数据。对一台设备的一次校准需要处理上百个数据，工作量大，容易出错；且温度、湿度都属于缓慢变化的物理量，等待温湿度达到恒定状态需要较长的时间，因此如何提高校准的工作效率就显得尤为重要。

目前国内已有一些厂家根据国家的校准规范的要求，设计了专用的校准设备，这些专用的校准设备的结构框图如图1所示，一般由主机、传感器、笔记本电脑三部分组成；此类设备能自动采集并处理数据，自动生成校准的原始记录和校准证书，为环境试验设备的校准提供了很大的便利。下面就全省在日常的温湿度校准的过程中积累的点滴经验与大家共同分享。

图1 校准设备的结构框图

（1）提前开机预热/预冷

环境试验设备一般体积较大，适合到现场进行校准。为了节省时间，在去现场检测前应事先通知客户提前开机预热。若需要校准的温度较高，可先设定为较低的温度，到现场布线后再改为实际要校准的温度，以免布线时因温度太高被烫伤；若某台设备要校准不同的温度点且有零下的低温点，则应先将温度设为最低温度点，因为降温往往需要更长的时间，温度可按从低到高的顺序进行校准。

（2）先布线后检测

对于需要校准多台环境试验设备的情况，应尽可能都先布线，并开机预热，然后视各设备温湿度稳定的快慢，来决定校准的先后顺序。这就要求校准用的标准设备要配备足够多的传感器（线）。

（3）选择能快速连接/分离传感器的标准器

在温湿度的校准过程中，需要频繁地切换传感器，因此要求标准器的主机应能快速可靠地连接和分离传感器，一般选择航空插头的连接方式，避免选择需要借助工具才能连接和分离的连接方式。

（4）同时检测多台设备的标准器

国内有一部分的标准器厂家，基于检测效率方面的考虑，从硬件和软件的设计上支持同时检测多台设备，显然这类标准器具有更高的检测效率。

（5）移动存储功能的使用

目前国内的温湿度校准设备的工作过程是：笔记本电脑安装有专用的校准软件，由电脑上的校准软件向主机发送采集数据的指令，主机执行指令，将采集到的数据传回电脑，电脑完成显示数据，绘制曲线等功能；这种工作方式属于联机方式。当要检测的环境试验设备数量较多时，特别是被校准的设备位置比较分散时，要搬动标准器和电脑比较消耗体力，如果主机带有移动存储功能，可将采集的数据先保存在移动存储设备（如U盘，SD卡）中，然后再导入电脑，这种工作方式属于脱机方式，脱机方式在检测时只需搬动主机即可，节省了体力。

（6）交直流电源的使用

温湿度校准经常需要移动标准器，有时会碰到检测的位置附近没有电源插座的情况，这时如果标准器自带电池则不影响检测，所以设计完善的标准器应支持交直流两用，在无交流电时使用电池供电，在交流电供电时又可对内置的电池充电。

（7）有线/无线通讯方式的选择

目前市场上所销售的笔记本电脑一般不具备RS232接口，而标准器的主机与电脑的通讯接口一般为RS232口或USB口，所以主机与电脑的连接线为USB线或RS232转USB线，由于USB的电平为5V的TTL电平，其抗干扰能力远不如RS232的±15V电平，所以在强干扰的环境下，有线通讯易受干扰，这时如果主机具备蓝牙或ZIGBEE无线通讯功能，改用无线通讯方式将大大提高通讯的可靠性。

（8）选择能保留曲线数据且带数据截取功能的标准器

校准规范要求在稳定状态下才能开始读数，而每一台的环境试验设备的温度或湿度的变化情况都各不相同，所谓的稳定状态大致可分为两种情况，如图2所示，一种情况（如左图）控制效果好，温湿度变化很小，变化曲线近似为直线；另一种情况（如右图）温湿度变化曲线呈等幅周期振荡，第二种情况比较不容易确定开始的读数时刻，只有当采集了足够多的数据后才能掌握曲线的变化趋势，此时可能延误了读数的时机；如果校准软件能保留曲线数据且带有数据截取功能，则可根据曲线的变化趋势截取稳定的部分，重新生成15组的校准数据。

图2 环境试验设备的两种稳定状态下的读数情况

以上是从事环境试验设备温湿度校准的技术总结。通过统筹安排时间，充分挖掘设备潜力，就能达到事半功倍的效果。

[1]国家技术监督检验总局 JJF 1101-2003 环境试验设备温度、湿度校准规范.

[2]TH-20温湿度自动校准系统用户手册.