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來源:《中國計(jì)量》2016年第9期

作者:劉曉艷; 劉湘桂; 盧榮中; 秦王丹; 鮑魯南; 謝毅;

作者單位:廣西壯族自治區(qū)桂林市計(jì)量測試研究所;

一、前言

為確保本單位恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室溫濕度條件符合計(jì)量技術(shù)規(guī)范的要求，滿足檢定、校準(zhǔn)和檢測工作的要求，使檢定、校準(zhǔn)和檢測的結(jié)果準(zhǔn)確可靠，分別對本單位的量塊、天平、電阻、電池恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室的溫濕度技術(shù)參數(shù)進(jìn)行檢測。    

二、檢測方法

目前國家對于恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室的溫度、濕度技術(shù)參數(shù)的測試并沒有相應(yīng)的檢測規(guī)范。為此，根據(jù)日常檢測中所積累的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，對恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室溫度、濕度技術(shù)參數(shù)測試時(shí)引用的文獻(xiàn)，測試標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的選型，測試的方法，測試數(shù)據(jù)的處理等方面進(jìn)行探討。

1.檢測規(guī)范的引用

對參考文獻(xiàn)所列國家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范進(jìn)行比較、分析后，發(fā)現(xiàn)GB/T18204.13、GB/T18204.14給出了測量空間溫度、濕度的布點(diǎn)要求及數(shù)據(jù)處理，但是沒有準(zhǔn)確度要求。GB/T6529規(guī)定了恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室的大氣環(huán)境，但其對測試方法和數(shù)據(jù)處理沒有明確的要求和說明。GB/T10739規(guī)定了恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室的測試方法、技術(shù)要求及數(shù)據(jù)處理。GB50243從統(tǒng)計(jì)意義上說明了對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的方法，對檢測數(shù)據(jù)的處理具有指導(dǎo)意義。GB/T5170.1、JJF1101則比較適用于測試一些空間比較小、測試時(shí)間不太長、沒有室外新風(fēng)干擾、性能比較穩(wěn)定的試驗(yàn)設(shè)備，其適用對象與恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室差別很大。綜上所述，整合GB/T18204.13、GB/T18204.14、GB/T10739、GB50243的布點(diǎn)要求，并根據(jù)被測實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際情況進(jìn)行測試點(diǎn)的布置，將GB/T10739、GB/T5170.1中對實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)的處理方法綜合考慮后，對恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，使所檢測的數(shù)據(jù)能客觀真實(shí)反映恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的環(huán)境溫濕度條件。

2.檢測項(xiàng)目

恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室的測試存在各種不可預(yù)知的因素(如人員進(jìn)出帶來室內(nèi)外氣流的交換，室內(nèi)人員數(shù)量帶來的潛熱，工作室內(nèi)試驗(yàn)儀器、設(shè)備本身的散熱，中央空調(diào)換氣帶入的室外新風(fēng)等)，故具有測量空間大、環(huán)境干擾因素多的特點(diǎn)。因此，在對恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室的溫度、濕度進(jìn)行測量時(shí)，空間的控制偏差、均勻度、每小時(shí)穩(wěn)定度、每小時(shí)波動(dòng)度是測試重點(diǎn)。

3.檢測用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的選擇

(1)溫場測量記錄儀。鉑電阻傳感器的整體測量最大允許誤差為±0.2℃，選用的鉑電阻傳感器為A級。

(2)精密露點(diǎn)儀。最大允許誤差:露點(diǎn)±0.2℃，溫度±0.1℃。

 在實(shí)際檢測時(shí)，發(fā)現(xiàn)精密露點(diǎn)儀適用在一個(gè)對氣流要求高、空間小的環(huán)境中，不合適放在恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室中作為檢測用標(biāo)準(zhǔn)。溫場記錄儀及A級鉑電阻傳感器具有可同時(shí)觀察各個(gè)檢測點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)變化，自動(dòng)采集、存儲(chǔ)檢測數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)，也可用濕度傳感器測量濕度，但高精度的濕度傳感器價(jià)格不菲。因此以干濕球測量原理測量濕度，最后選定以溫場記錄儀及A級鉑電阻傳感器為檢測用標(biāo)準(zhǔn)。

GB/T10739中檢測時(shí)間是以24小時(shí)的連續(xù)測量來計(jì)算，而在實(shí)際使用中考慮到中央空調(diào)運(yùn)行的高耗能性，故只在日常工作時(shí)間內(nèi)開機(jī)運(yùn)行。恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室溫濕度環(huán)境的控制主要由空調(diào)的恒溫恒濕機(jī)組的工作性能決定，因此檢測時(shí)間、檢測次數(shù)的確定均能客觀反映出空調(diào)機(jī)的恒溫恒濕控制能力。通過大量的數(shù)據(jù)采集發(fā)現(xiàn)，空調(diào)開機(jī)且運(yùn)行穩(wěn)定后，數(shù)值均在一固定的范圍內(nèi)波動(dòng)，因而只需每2min采集一次數(shù)據(jù)，采集時(shí)間為60min，采集數(shù)據(jù)30個(gè)。

4.檢測點(diǎn)的分布及選擇

根據(jù)GB/T18204.13、GB/T18204.14、GB/T10739、GB50243中對檢測點(diǎn)的布點(diǎn)要求，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室實(shí)際內(nèi)部環(huán)境情況進(jìn)行綜合，重點(diǎn)布放在其有效工作區(qū)域內(nèi)，原則上將測試點(diǎn)的位置布放在離地面(1.0～1.6)m不同高度的平面上，離開墻壁和熱源不小于0.5m處。因?yàn)?1.0～1.6)m這段空間距離在恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的使用率是相對較高的，大部分的工作、實(shí)驗(yàn)基本上是在這段空間距離中完成的，所以將檢測點(diǎn)確定在這段空間距離中，以空間對角的方式進(jìn)行分布，其數(shù)量則依據(jù)實(shí)驗(yàn)室的使用面積來確定。

依據(jù)上述原則，各檢定實(shí)驗(yàn)室的檢測點(diǎn)的布放位置及數(shù)量如下，干球溫度測試點(diǎn)用字母A、B、C……表示，濕球溫度測試點(diǎn)用字母a、b、c……表示。

(1)量塊、天平檢定室:實(shí)驗(yàn)室面積約為18m2，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)儀器設(shè)備、操作臺(tái)均沿墻邊放置，綜合考慮后各檢測點(diǎn)的布放位置及數(shù)量如圖1所示。A、B、C、D、E、F點(diǎn)分別位于該空間的有效工作區(qū)域內(nèi)，G、H點(diǎn)分別位于空調(diào)通風(fēng)口的下方，O點(diǎn)位于測試空間的中心。

圖1  量塊、天平檢定室檢測點(diǎn)的布放位置及數(shù)量

 (2)電池檢定室:實(shí)驗(yàn)室面積約為15m2，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)儀器設(shè)備、操作臺(tái)僅靠墻的一邊擺放，故檢測點(diǎn)的布放位置及數(shù)量如圖2所示。B、D點(diǎn)分別位于該空間的有效工作區(qū)域內(nèi)，A點(diǎn)、F點(diǎn)分別位于空調(diào)通風(fēng)口的下方，O點(diǎn)位于測試空間中心。

圖2  電池檢定室檢測點(diǎn)的布放位置及數(shù)量

(3)電阻檢定室:實(shí)驗(yàn)室面積約為15m2，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)儀器設(shè)備、操作臺(tái)僅靠墻的一邊擺放，且實(shí)驗(yàn)室內(nèi)有一塊凸角，故檢測點(diǎn)的布放位置及數(shù)量如圖3所示。A、C點(diǎn)分別位于該空間的有效工作區(qū)域內(nèi)，B點(diǎn)、E點(diǎn)分別位于空調(diào)通風(fēng)口的下方，O點(diǎn)位于測試空間中心。

圖3  電阻檢定室檢測點(diǎn)的布放位置及數(shù)量

5.數(shù)據(jù)處理

按上述的布點(diǎn)，完成了量塊、天平檢定室、電池檢定室和電阻檢定室的檢測，這里僅給出電池檢定室的數(shù)據(jù)(見表1)。

表1  電池檢定室的數(shù)據(jù)

恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫度、相對濕度的均勻度、每小時(shí)穩(wěn)定度、偏差、每小時(shí)波動(dòng)度均應(yīng)符合有關(guān)計(jì)量檢定規(guī)程的要求。由于采用的是干濕球測量原理，同時(shí)采集干球與濕球的溫度值，相對濕度的計(jì)算則要通過查相應(yīng)的濕度換算表進(jìn)行換算后再計(jì)算，計(jì)算公式如下:

(1)均勻度    

式中:ΔJ——溫、濕度均勻度，℃/%RH；Jmax——各測試點(diǎn)在第i次測試中的實(shí)測最高值，℃/%RH；Jmin——各測試點(diǎn)在第i次測試中的實(shí)測最低值，℃/%RH。

(2)每小時(shí)波動(dòng)度

ΔB=±(Bmax-Bmin)/2

式中:ΔB——60min內(nèi)的溫、濕度波動(dòng)度，℃/%RH；Bmax——各測試點(diǎn)在60min內(nèi)的實(shí)測最高值，℃/%RH；Bmin——各測試點(diǎn)在60min內(nèi)的實(shí)測最低值，℃/%RH。

(3)每小時(shí)穩(wěn)定度

式中:ΔW——60min內(nèi)的溫、濕度穩(wěn)定度，℃/%RH；——60min內(nèi)各測試點(diǎn)在前30min測試中的算術(shù)平均值，℃/%RH；內(nèi)各測試點(diǎn)在后30min測試中的算術(shù)平均值，℃/%RH。

(4)偏差

ΔP=Pi-P

式中:ΔP——溫、濕度偏差，℃/%RH；Pi——各測試點(diǎn)在60min內(nèi)的實(shí)測最高(低)值，℃/%RH；P——標(biāo)稱值(即相關(guān)計(jì)量技術(shù)規(guī)范要求的值)，℃/%RH。

對表1的數(shù)據(jù)經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)器示值誤差修正后，通過上式可得電池檢定室的均勻度為0.46℃/3.8%RH，每小時(shí)波動(dòng)度為±0.78℃/±3.6%RH，每小時(shí)穩(wěn)定度為0.75℃/6.3%RH，偏差為    

三、結(jié)論

上述測試方法在恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫、濕度的檢測中，能真實(shí)客觀地反映出恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室內(nèi)環(huán)境溫、濕度的變化。通過測試實(shí)驗(yàn)，證明本方法在對恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室及類似室內(nèi)空間的溫、濕度參數(shù)測試中的可行性，具有參考意義。