家电能效（性能）实验室压力参数现场校准方法浅析

孔繁海 岳洪霞 金宁 李世君 刘媛 许鹏

（山东省计量科学研究院，山东济南 250014）

家用电器是人们生活、工作中不可或缺的产品，市场保有量大、需求旺盛。近年来，我国家电行业成功跨越节能升级、制冷剂替代等技术门槛，开始步入产品升级期。由产品升级引发的产业升级，将给家电企业带来更多的机遇，同时也为企业重新构建竞争格局提供良机。家电产品的质量提升除了依靠强大的设计能力和精细的加工制造能力以外，完善且准确的检测能力也是质量提升的重要保障措施。

近两年间，随着“碳达峰、碳中和”目标的确立，各类产品能效的国家标准也相继换版，新版标准对于测试方法进行了调整，使评定过程更加科学，对碳排放提出了更高的要求。同时由于测试项目增多、试验周期变长，对测量数据的准确度和测试装置运行的稳定性也提出了更高的要求。

家电能效（性能）实验室包含多种类型，校准主要涉及压力、温度、电学、流量等多种参数，国内目前尚无统一的校准规范。为提升检测机构和生产企业的计量检测能力，提高各实验室间数据互认度，可通过制定科学且具有可操作性的校准方法，实现避免重复试验、降低成本、共享数据、合作研发的目的，对规范家电能效标识标注、促进能效标识制度的实施，乃至整个家电产业的发展都将发挥积极的作用。

1 校准方法

制定统一规范的技术关键是：

（1）明确计量要求和测试条件，理顺测试过程的各环节要素；（2）规范校准项目测试方法，减少测试过程中人员主观判断对测试结果造成的影响；（3）从测试设备入手，分析测试误差来源、传递途径与比重，实现数据的分析处理及合格判据的确定。

本文以空调焓差室压力参数为例，结合研究人员实际工作经验，给出了校准方法和测量结果不确定度评定示例。

空调焓差室中常见的压力设备有压力变送器和大气压传感器，受现场条件所限，由于被校设备不可拆卸，且只能使用便携式的压力标准器，校准方法可以参考现行检定规程或校准规范的要求，无法实现的需要另行制定具体方法。

1.1 压力变送器现场校准方法[1]

标准器和被校压力变送器为达到热平衡，必须在校准条件下放置2 h；准确度低于0.5 级的变送器可缩短放置时间，一般为1 h。

标准器和被校变送器连接，并使导压管中充满传压介质，传压介质为气体时，介质应清洁、干燥。

校准点的选择应按量程均匀选取，一般应包括上限值、下限值（或其附近10%输入量程以内）在内不少于5 个点。

对于输入量程可调的压力变送器，首次校准的应将输入量程调到规定的最小、最大分别进行校准；后续校准的可只进行常用量程或指定量程的校准。

校准前，用改变输入压力的办法对输出下限值和上限值进行调整，使其与理论的下限值和上限值相一致，一般可以通过调整“零点”和“满量程”来完成。

从下限开始平稳的输入压力值到各校准点，读取并记录输出值直至上限。在校准过程中不允许调整零点和量程，不允许轻敲和振动被校器具，在接近校准点时，输入压力值应足够慢，避免过冲现象，同时读取标准器和被校压力变送器的示值。

用公式（1）计算示值误差Δp：

式（1）中：Δp-被校压力变送器压力示值误差，单位为Pa、kPa 或MPa；px-被校压力变送器压力显示值，单位为Pa、kPa 或MPa；pN-标准器压力显示值，单位为Pa、kPa 或MPa。

1.2 大气压传感器现场校准方法[2]

对大气压传感器的校准采用标准表法。

将标准表与被校大气压传感器紧贴在一起或处于相邻的同一水平面，尽量减小附近的空气流动，待显示值稳定后读取标准表和被校大气压传感器显示值，取一次数值为最终结果。

用公式（2）计算示值误差ΔpB：

式（2）中：ΔpB-被校大气压传感器示值误差，单位为Pa、kPa 或MPa；pBx-被校大气压传感器显示值，单位为Pa、kPa 或MPa；pBN-标准表显示值，单位为Pa、kPa 或MPa。

2 不确定度评定示例

2.1 压力变送器测量结果不确定度评定示例

2.1.1 测量模型

按上述公式（1）计算。

2.1.2 根据测量模型计算各个不确定度分量

为得到由重复测量引入的标准不确定度u1，连续测量十次所得数据为：1.000 4 MPa、1.000 2 MPa、1.000 6 MPa、1.000 7 MPa、1.000 7 MPa、1.000 6 MPa、1.000 7 MPa、1.000 7 MPa、1.000 7 MPa、1.000 8 MPa，平均值1.000 6 MPa，由贝塞尔公式计算可得：u1=0.000 2 MPa。

为得到由标准器误差引入的标准不确定度分量u2，可由上级检定证书得知标准器为0.05 级，其MPE=±0.001 MPa，其半宽为：0.001 MPa，按均匀分布，则

标准不确定度汇总表如表1 所示。

表1 标准不确定度汇总

2.1.3 合成标准不确定度计算

由各不确定度分量合成可得合成标准不确定度：

2.1.4 扩展不确定度计算

计算扩展不确定度：U=k×uc=0.0012 MPa，k=2。

2.1.5 相对扩展不确定度计算

计算相对扩展不确定度：

2.2 大气压传感器测量结果不确定度评定示例

2.2.1 测量模型

按上述公式（2）计算。

2.2.2 根据测量模型计算各个不确定度分量

为得到由重复测量引入的标准不确定度u1，连续测量十次所得数据为：101.5 kPa、101.5 kPa、101.5 kPa、101.5 kPa、101.5 kPa、101.5 kPa、101.5 kPa、101.5 kPa、101.5 kPa、101.5 kPa，平均值101.5 kPa，由贝塞尔公式计算可得：u1=0.0 kPa。

为得到由标准器误差引入的标准不确定度分量u2，可由于上级检定证书得知标准器为0.05 级，其MPE=±0.08 kPa，其半宽为：0.08 kPa，按均匀分布，则

被校传感器分辨力为0.1 kPa，由此可计算得到被校传感器分辨力引入的标准不确定度分量u3，按均匀分布，则：

分辨力和测量重复性引入的标准不确定度取其中较大者，则标准不确定度分量汇总如表2 所示。

表2 标准不确定度汇总

2.2.3 合成标准不确定度计算

2.2.4 扩展不确定度计算

计算扩展不确定度U=k×uc=0.148 kPa，k=2。

2.2.5 相对扩展不确定度计算

3 结论

对于条件多变且复杂的现场环境，编制一个行之有效的现场校准方法，有助于公司、企业降低送校设备的时间成本。根据方法得出的不确定度分析结果给出合理建议，可在一定程度上减少客户采购设备技术指标过高的情况发生，降低设备采购成本。从多方面看，现场校准方法的制定是一件值得深入研究并有利于推动行业发展的事情。