环境试验设备的校准技巧分析

【摘要】环境试验设备是进行多种试验的常见设备，环境试验设备的校准关系到最终测量数据的准确性，因此在日常工作中，必须做好对设备的维护和保养工作，才能保证其校准的精准度。基于此，本文依据JJF 1101—2019《环境试验设备温度、湿度参数校准规范》，就环境试验设备在校准过程中存在的问题以及校准技巧进行深入探析，有助于为后续环境试验设备的校准提供必要的参考借鉴。

【关键词】环境试验设备；校准；注意事项

【DOI编码】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

環境试验设备能够模拟一种或一种以上的环境条件。环境试验设备包含的种类比较多，如干燥箱、培养箱、霉菌培养箱、交变湿热试验箱等。进行环境试验设备校准时，主要依据JJF 1101—2019《环境试验设备温度、湿度参数校准规范》进行。在整个校准过程中，借助主机、传感器、采集设备、存储设备等，对设备校准数据进行记录分析，以此实现精准的校准，确保环境试验设备满足检测使用要求。

1环境试验设备的使用和校准时存在的问题

1.1过冲问题

环境试验设备在使用中，若出现温度过冲的情况，应该及时对设备的控温系统和加热系统进行分析，查看是否存在设计缺陷或者参数设置不合理的问题。老式的温度试验设备在相应的设施配置时，通常是配备温度控制仪表进行调节。位式调节的控制原理是温度达到设定值时，控制仪表会切断相应的输出信号，但在这种情况下，由加热丝组成的加热系统依然处于高温状态，而在高温状态下产生的热量会转移到箱体内形成温度过冲。对于新式的PID控制系统，在设备温度接近设置值时，会不断减小输出功率，具有输出和设备散热之间最终达到平衡的功能，在这种情况下可以实现恒温效果，也能有效地避免温度过冲的情况发生。但在实际情况中，还是会存在PID控制参数之间的设置不够合理的情况，过冲问题依旧会发生。箱内传感器的反应速度出现滞后时，也会导致加热器在达到相应的温度时还会继续工作一段时间，从而造成温度过冲。

1.2波动问题

在环境试验设备均匀性不好的情况下，需要及时考虑环境试验设备的鼓风循环系统是否开启。对设备的风扇进行检查，观察风扇是否转动。通常当风机运行不正常时，会严重影响到温度场的实际均匀性，造成环境试验箱内的均匀度较差。对设备进行校准时，环境试验设备最好采取空载检测的方式。如果设备内满载物品，而物品具有极强的吸热或吸湿性特点，在这种情况下，环境试验设备内的温度会迅速上升，或有较为明显的加湿变慢的情况。相关检测校准人员受到各种因素的制约，往往会在不够平衡或者准备不充分的情况下对设备进行校准，造成校准不够准确的情况发生。当设备的负载物品之间存在比热容不相同的情况时，也会导致设备内的温度在设定的温度点附近发生较长时间和较大幅度的振荡，这种情况下会产生比空载时更加复杂的温度平衡过程，也会导致设备很难达到稳定状态。

2环境试验设备校准时的注意事项

2.1选择正确的校准点

在进行环境试验设备校准时，必须选择正确的校准点，而选择校准点通常是根据JJF 1101—2019《环境试验设备温度、湿度参数校准规范》的要求进行。在校准点的选择中，既可以选择设备使用的上、下限和中间点，也可以根据客户的实际情况，对温度和湿度点进行选择。对于全新购买的设备，在对设备进行校准时要选择设备温度和湿度的上下限以及中间点，以便全面验证设备的性能。对已投入使用的设备而言，基于其实际工作的情况，选择设备日常所使用的温度点和湿度点进行对应的校准即可。

2.2做好测试点的布置

通常在对环境试验设备进行校准时，对应的传感器必须按照校准规范的要求进行布置，对于测试点而言，还应该保证与设备内壁的距离边长不得小于其十分之一的长度。在设备校准时，如果遇到有风道，则应该增加距离，但需要保证距离不得超过500 mm，当遇到环境试验设备带有样品架或者样品车的情况时，对应的下层测量点的布放应该保证在样品架或者样品车上方的10 mm位置即可。

2.3及时进行误差的修正

大部分的数字温度指示调节仪进行温度差的控制测量时，通常都具有一定的误差修正功能。因此用户在对设备误差进行校准时，可以根据设备所出具的校准报告，同时结合自身的实际情况以及使用说明书对设备参数进行具体的修正处理。但由于仪表的设计原理存在很大的差异，误差修正可能存在零位修正或者非线性修正的情况，这时进行修正往往只对单个校准点有效果。

2.4改进温度偏差计算方法

在对环境试验设备进行校准的过程中，相对于中心位置的计算方法，上下偏差值的计算方法有利于给使用者提供更加精准的数据参考。因此在实际的计算过程中，需要对上下偏差值提供必要的参考指标，而在该参考指标的基础上进行对比和调整，有利于实现对温度偏差的精准计算。当上下偏差值不小于零时，设备内部的实际温度则不会小于设备显示温度值，采用上下偏差法对设备进行比对修正即可，而当上下偏差不大于零时，那么设备内部的实际温度则不大于设备显示的温度值，也可以使用上下偏差值的方式进行修正。但如果上下偏差中，一个值不小于零，而另外一个值不大于零时，那么需要结合实际的情况和设备检测的结果给予修正。

3环境试验设备的校准技巧分析

3.1提前进行预热或者预冷处理

在对环境试验设备进行校准时，由于环境试验设备的体积通常都比较大，所以校准人员需要到现场对设备进行校准。而整个过程中想要更好地节省时间，则应该提前对设备进行预热或者预冷处理，预热或者预冷必须根据实际的温度情况进行，等校准人员到现场后进行布线处理，并将仪器设置温度改为实际需要校准的温度，有利于避免布线时因为温度较高而发生烫伤情况。而当设备需要进行低温校准时，则应该将温度设置到最低的温度点，这是由于降温通常需要较长的时间，对于温度点可以按照从低到高的顺序进行逐一校准。

3.2采取先布线后校准的方式

针对客户现场需要进行多台设备校准的情况，为了更加方便和快速地进行校准，通常采取先布线后检测的方式。当环境试验设备开机预热后，检测人员可以根据现场不同设备的温度和湿度稳定速度决定对应的校准顺序，而在这种情况下，就必须对校准使用的标准设备配备足够多的传感器，这样才能方便布线，以便及时、准确、有效地校准。

3.3选用能够快速连接和分离的传感器

在环境试验设备的校准过程中，进行温度和湿度校准时，通常需要不断地切换传感器以实现精准的校准。由于需要不断地来回切换传感器，因此在环境试验设备校准的过程中，对传感器的可靠性要求比较高，需要传感器能够实现可靠的连接和分离。因此在传感器的选择时，通常选择以插头为主的连接方式，能够有效避免需要借助外界进行连接和分离的情况，最终确保对环境试验设备快速、精准地校准。

3.4针对移动存储功能的使用

当前，环境试验设备在实际校准的过程中，会借助计算机上的软件采集检测数据，同时将获得的数据发送给计算机并绘制成对应的曲线图。但如果检测涉及的数量比较多，尤其是检测设备比较分散时，还需要来回搬动标准器和计算机。在这种情况下，如果能够将主机以及带有移动存储功能的数据给予有效的保存处理，如将数据存储在SD卡或者U盘中，后续再次导入到计算机中，通过这种脱机方式，在检测过程中只需要搬动主机就可以，这样能有效节省检测人员的体力，完成对多台设备的检测。

3.5电源和通信方式的选择

在环境试验设备的校准中，对于电源的使用分为交流电源的使用和直流电源的使用两种情况。这是由于温度和湿度校准时，必须使用移动标准器，但在使用中会遇到检测设备附近没有电源插座的情况，所以通常标准器会自带备用电池以便可以进行直接检测。这种备用电池属于直流电，但如果有可以直接使用的电源，在检测中使用交流电也可。由此可见，标准器必须支持直流和交流这两种不同的電源方式。而在通信方式的选择中，当前市场中的计算机并不具备RS232接口，主要以USB接口为主。因此当主机和电脑的连接线为USB接口时，对应的USB接口电平为5 V的TTL电平。在强干扰的环境下，有线通信很容易受到各种干扰而影响到校准的结果。在这种情况下，通常将有线接口改为无线通信方式，如蓝牙无线通信，有利于大幅度提高通信的可靠性。

3.6选用可保留曲线数据以及带数据截取的标准器

在环境试验设备校准规范的要求中，稳定状态下进行读数时，需要对每一台环境试验设备的温度或者湿度等变化情况进行数据截取。而这种数据的截取可以分为两种不同的状态，一种是控制效果好、温度和湿度变化小的曲线，这种曲线近似于直线，另外一种是温度和湿度变化呈等幅周期振荡的曲线，这种情况相对而言不容易确定开始的读数时间，只有采用足够多的数据后，才能充分掌握曲线的实际变化趋势，在这种情况下往往会延误读数的时机。所以对于校准软件而言，需要校准软件具备有效保留曲线数据以及数据截取的功能，还能根据曲线的实际变化趋势截取相对稳定的部分，实现获取可靠校准数据的目的。

4结束语

环境试验设备是提供温度和湿度的热工类计量仪器，环境试验设备的校准准确与否，会直接影响到最终的试验结果，所以在环境试验设备的校准过程中，必须选择合适的方法进行校准，并针对设备做到提前预热或预冷处理，以及布线位置等方面的准备，才能达到有效校准环境试验设备的目的。

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【作者简介】

焦慧扬，女，1990年出生，工程师，研究方向为热工类计量器具的检定、校准。

（编辑：李加鹏）