恒温水槽温度湿度偏差校准结果和不确定度评定

田驰

摘 要：恒溫水槽也称之为恒温水浴锅、电热恒温水浴和恒温水箱，其安全稳定地运行和准确的示值，直接影响产品检验数据的准确性和结论判定的客观性。该文从温度和湿度两方面对恒温水槽进行校准，对巡检仪传感器测得的数据结果进行分析和不确定度评定，确定环境设备的运行状态，为产品下一步性能试验出具可靠数据提供保障和支持。

关键词：恒温水槽 水浴锅 温度 湿度 不确定度

中图分类号：TB943 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）02（c）-0103-02

恒温水槽是由控制器、工作室、槽体、加热管、循环泵等部件组成。恒温槽有一个核心的部件——微机智能控制系统，用来控制温度的变化，最终达到一个恒温的作用，适用于生物、化学、物理、植物、化工等科学上作精密恒温的直接加热制冷和辅助加热制冷等方面，是质检机构最常用设备之一，用于样品检验前期，如耐压试验、绝缘电阻等，其安全稳定地运行和准确的示值，是下一步产品性能试验出具可靠数据的保障和前提。

1 校准方法

建立恒温槽设备温湿度校准装置，首先将水浴锅加热温度设定在被校温度点，然后将巡检仪传感器放入被检箱体内，5个测温点分别位于工作区的几何中心和四个角。各测温点到水浴锅内壁的距离为各自边长的1/10。温度传感器离搁板20 mm，待设定温度稳定后，开始测量。在30 min内，每隔3 min 测量1次，共测量11次，记录各测温点和水浴锅显示的温度值。校准条件和计量器具要求如下。

（1）计量标准器配套设备及技术指标：环境试验设备温湿度巡检仪；测量范围：-60 ℃～200 ℃；分辨力：0.01 ℃；允差：±0.15℃；沈阳计量检定：周期1年。

（2）环境条件：温度：（15～35）℃；温度：≤85%；无振动影响；有排水。

环境试验设备温湿度巡检仪辅配一支铂电阻传感器，分辨率为0.01 ℃，测量范围为（-100～200）℃。首先进行重复性试验判断其是否符合要求。以温度30 ℃测量点为例进行精度测量10次计算重复性。10次测量值分别为30.02、30.00、30.01、30.03、30.03、30.04、30.03、30.00、30.02、30.01，平均值为30.024 ℃。计算重复性：

（3）计量标准的稳定性考核。恒温水槽设置40 ℃为核查温度点，不同日期测10个温度值（见表1），得出变化量分别为：0.08、0.07、0.08、0.06，均小于允许变化量0.09，符合要求。

2 测量方法和依据

依据JJF（辽）118-2011《电热恒温水浴锅校准规范》[1]，依据校准规范进行测试，以ETH-P16温湿度记录仪为标准，测量范围（-100～200）℃，分辨力为 0.01℃，在60 ℃温度稳定后，开始测量。每隔3 min测量1次，30 min内测11次，记录各测温点和水浴锅显示值，平均值修正后的最大值和最小值之差即为温度均匀性。建立数学模型=，其中为温度均匀性，℃；为各测温点实际温度的最大值，℃；为各测温点实际温度的最小值，℃。

3 标准不确定度的分析

3.1 输入量的标准不确定度

（1）测量重复性引入的标准不确定度。60 ℃，在温度平均值最高的测温点上读取11次温度值，按A类方法评定，服从正态分布[2]，得到 ℃，则：0.08 ℃。

（2）测量标准修正值引入的标准不确定度分量。60 ℃时，温湿度巡检仪修正值的扩展不确定度为0.15 ℃，k=2，则：= 0.05 ℃。

（3）测量标准的分辨力引入的标准不确定度。温湿度巡检仪的分辨力为0.01 ℃，取半宽为0.005 ℃，按均匀分布处理，则： ℃。

（4）的合成标准不确定度。由于测量重复性和温湿度巡检仪的分辨力引入的分量相互关联，故℃，℃。

3.2 输入量的标准不确定度

（1）测量重复性引入的标准不确定度。60 ℃，在温度平均值最高的测温点上读取11次温度值，按A类方法评定，得到℃，则℃。

（2）测量标准修正值引入的标准不确定度分量。60 ℃时，温湿度巡检仪修正值的扩展不确定度为0.15 ℃，k=2，则： =0.05 ℃。

（3）测量标准的分辨力引入的标准不确定度。温湿度巡检仪的分辨力为0.01 ℃，取半宽为0.005 ℃，按均匀分布处理，则：

（4）的合成标准不确定度。由于测量重复性和温湿度巡检仪的分辨力引入的分量相互关联，故℃。

3.3 合成标准不确定度

4 检定或校准结果的验证

选4路温度传感器，配合温湿度记录仪和标准水银温度计，比较检定-30 ℃、0 ℃、100 ℃、200 ℃条件下的测量结果，温湿度记录仪测量值分别为：+0.02、0.00、+0.02、+0.02；标准水银温度计测量值分别为：+0.01、-0.01、+0.02、0.00；比对差值为：0.01、0.01、0.00、0.02。代入式|Y -Y 0|<[3]，符合要求。

5 结语

笔者所在单位大量使用各种恒温槽、水浴锅，为保证这些设备处于良好的状态，建立恒温槽温度校准装置是非常必要的。根据校准数据得出设备的总不确定度、重复性，判断其是否符合JJF1101-2003技术规范的要求。通过对恒温水槽的校准分析数据，得到结论：该装置的总不确定度、重复性，稳定性，JJF（辽）118-2011技术规范的要求，可以开展恒温槽的校准工作。这对于产品后续试验示值准确，检验结果客观可靠提供了技术参数和保证。

参考文献

[1] JJF（辽）118-2011，电热恒温水浴锅校准规范[Z].

[2] JJF1059-2012，测量不确定度评定与表示[Z].

[3] 曹宏燕.分析测试中测量不确定度及评定[J].冶金分析，2005（2）.