多参数环境试验设备校准方法

曾宪钰，黄彬磊，金 路

（上海市质量监督检验技术研究院，上海 201114）

0 引言

多参数环境试验设备是一种广泛应用于各种领域的测试设备，它可以同时测量和控制多个环境参数，比如温度、湿度、气压、风速、光照等。这些设备被广泛应用于材料研究、生物医学、制药、电子、航空航天等领域中的环境试验[1]。这些设备的应用可以帮助研究人员模拟和分析各种复杂环境下的材料和产品的性能和可靠性。例如，在制药行业中，多参数环境试验设备可以帮助研究人员评估药品在不同温度和湿度下的稳定性，以及药品对光照和空气对流的影响。另外，多参数环境试验设备还可以用于模拟和测试产品在不同环境下的使用寿命和可靠性。例如，在电子设备行业中，这些设备可以帮助研究人员测试电子产品在高温、高湿等极端环境下的性能和寿命，以及在不同环境下的抗干扰能力[2,3]。总之，多参数环境试验设备的应用概述包括了它们在各种领域中进行环境试验和研究的广泛应用，可以帮助研究人员更好地理解和掌握各种材料和产品在不同环境下的性能，从而提高产品的质量和可靠性[4]。

1 工作原理

多参数环境试验设备是一种用于测试产品在不同环境条件下性能的设备。它可以同时模拟多种环境因素，并通过数据采集系统记录产品在这些环境因素下的性能数据。多参数环境试验设备的工作原理包括设置测试参数、控制测试环境、记录测试数据和分析测试结果等步骤。通过使用这种设备，可以帮助企业评估产品的可靠性和耐久性，从而提高产品质量和竞争力。

2 校准项目

多参数环境试验设备的校准项目主要包括：温度偏差、温度均匀度、温度波动度，相对湿度偏差、相对湿度均匀度、相对湿度波动度，箱体内外压差、风速及光照度。

3 校准条件

3.1 环境条件

1）温度：15℃～35℃。

2）相对湿度：不大于85%。

3）大气压：80kPa～106kPa。

4）其他条件：设备周围应无强烈振动及腐蚀性气体存在，应避免其他冷、热源影响。

3.2 标准器

1）温度测量标准：温度测量由温度传感器和显示仪表组成，测量范围：（-80～300）℃，最大允许误差：±（0.15℃+0.002｜t｜）。

2）湿度测量标准：数字湿度计，测量范围：（10～100）%RH，最大允许误差：±2.0%RH。

3）风速测量标准：数字风速仪，测量范围：（0.2～20）m/s，其扩展不确定度U=0.10m/s（k=2）。

4）压差测量标准：数字压差计，测量范围：（1～200）Pa，其扩展不确定度U=0.5Pa（k=2）。

5）光照度测量标准：光照度计，测量范围：（1～3000）lx，其扩展不确定度U=49lx（k=2）。

4 校准方法

4.1 温、湿度校准

4.1.1 温、湿度测试点的位置及数量

测试点的位置放置在设备工作空间内3个平面上，中间层通过工作空间几何中心，且平行底面的工作平面，测试点与工作空间内壁的距离不小于各边长的1/10[5]。

温度测试点用A、B、C…字母表示，湿度测试点用甲、乙、丙…文字表示。

1）当设备容积小于2 m3时，温度测试点为9个，湿度测试点为3个，O点位于中层几何中心，如图1所示。

图1 设备容积小于2m3布点图Fig.1 Layout of equipment with a volume less than 2m3

2）当设备容积大于2m3时，温度测试点为15个，湿度测试点为4个，E、O、N分别位于上、中、下层几何中心，如图2所示。

图2 设备容积大于2m3布点图Fig.2 Layout diagram of equipment with a volume greater than 2m3

4.1.2 温、湿度的校准

按4.1.1条规定，布放温、湿度传感器，将试验设备的温、湿度控制器设定到所要求的温、湿度，待设备稳定后开始读数，每2min记录所有测试点的温、湿度一次，在30min内共测试15次。

4.1.3 数据处理

1）温度偏差计算

式（1）中：Δtd-温度偏差，℃；to-中心点n次测量的平均值，℃；td-设备显示温度的平均值，℃。

2）温度均匀度计算

式（2）中：Δtu-温度均匀度，℃；timax-各校准点第i次测得的最高温度，℃；timin-各校准点第i次测得的最低温度，℃；n-测量次数。

3）温度波动度计算

式（3）中：Δtf-温度波动度，℃；tomax-中心点n次测量中的最高温度，℃；tomin-中心点n次测量中的最低温度，℃。

4）相对湿度偏差计算

式（4）中：Δhd-湿度偏差，%RH；ho-中心点n次测量的平均值，%RH；hd-设备显示湿度的平均值，%RH。

5）相对湿度均匀度计算

式（5）中：Δhu-湿度的均匀度，%RH；himax-各校准点第i次测得的最高湿度，%RH；himin-各校准点第i次测得的最低湿度，%RH；n-测量次数。

6）相对湿度波动度计算

式（6）中：Δhf-湿度的波动度，%RH；homax-中心点n次测量中湿度的最高值，%RH；homin-中心点n次测量中湿度的最低值，%RH。

4.2 压差校准

压差的校准应在所有试验箱体门关闭时进行，将压差计的高压端放置在箱体内，低压端放置在箱体外与大气相通，待设备稳定后，每2min读取1次数据，共读取3次，求平均值作为箱体内外之间的压差[6]。

4.3 风速校准

风速测试点的位置及数量参照4.1.1中温度测试点的位置及数量，按规定布放风速仪，待设备稳定后沿任意方向测量每一点的风速，取最大值作为该测试点的风速。每2min读取1次数据，共读取3次，求所有测试点风速的平均值作为箱体内的风速值[7]。

风速偏差计算

式（7）中：Δs-风速偏差，m/s；so-所有测试点风速n次测量的平均值，m/s；sd-设备显示风速的平均值，m/s。

4.4 光照度校准

4.4.1 光照度测试点的位置及数量

在箱体的工作平台上，按照长宽各三等分为9个区域，各区域中心位置为测试点位置，共计9个测试点，除中点外，其余各测试点与工作空间内壁的距离不小于各边长的1/10。光照度测试点位置如图3[8]。

图3 光照测试点布置图Fig.3 Layout of lighting test points

4.4.2 光照度的校准

每个光源开启预热15min后方可测量，将光照度计置于9个校准点，探头平放在箱体工作平台上，探头向上，逐一测定各点的光照度。读数时，应将手远离探头，待显示的数字稳定后方可读数。在各个测试点的实测值中，取光照度最小值作为该校准点的光照度。

4.4.3 数据处理

光照度平均值计算

式（8）中：Eav-光照度平均值，lx；Evi-各个光照度的实测值，lx；n-测试点数，n=9。

式（9）中：Evmin-各校准点光照度的最低值，lx；Eav-光照度平均值，lx。

5 结语

对于多参数环境试验设备温、湿度、风速、压差、光照参数所建立的校准方法操作合理，所用的标准器均可溯源，保证了数据的准确可靠，此方法可为其他计量机构提供参考。