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    高低温试验测量审核方法

    作者: salmon范 编辑: 瑞凯仪器 来源: www.newsfromourplanet.com 发布日期: 2020.02.25

        某测量审核机构的高低温能力验证的参考标准为GB/T 2423.1-2008《电工电子产品环境试验  第2部分:试验方法 试验A:低温》和GB/T 2423.2-2008《电工电子产品环境试验  第2部分:试验方法 试验B:高温》。线路连接样品图见图1~2。

    线路连接样品图

        测量时接通电路,开启试验箱,从常温开始降温(低温能力验证)或升温(高温能力验证),观察指示灯状态至指示灯熄灭,记录指示灯熄灭瞬间样品的动作温度。能力验证测量方法选择不当可能造成截然相反的结果,而结果获取过程中的人机料法环测各方面把控不严格等对结果的准确度影响也较大。本文以2011年至今6次低温(或高温)能力验证的满意结果为经验,阐述能力验证测量审核方法。

        2.1 人员影响因素

        规范人员操作是保证测量结果准确性的必要环节。不能正确操作试验设备,不掌握测试标准中的程序方法,读数时的时间延迟等都是造成结果不精确的原因。因此,能力验证时人员选择方面应注意:
        测量人员应充分理解GB/T 2423.1-2008和GB/T 2423.2-2008标准条款,并熟练操作试验设备;
        测量人员动手操作能力强,测量线路连接准确,温感探头避免触碰到实物;
        测量人员应加强操作熟练度,避免读数的时延影响测量准确度;
        测量人员应加强不确定度计算评定能力,最后将测量结果进行不确定度评估,形成完整的测量审核结果范围。

        2.2 试验箱影响因素

        本文参与能力验证活动的设备为高低温交变湿热试验箱。依据JJF 1101-2003《环境试验设备温度、湿度校准规范》和GB/T 5170.5-2008《电工电子产品环境试验设备检验方法  湿热试验设备》校准并在有效期内。某有效期内试验箱的温度及风速校准结果见表1。

    高低温交变湿热试验箱

        在进行高低温能力验证测量的过程中,试验箱的选取从试验箱体积、实测风速、校准温度点及温度偏差四个方面考虑。选取原则和原因分析见表2。

    试验箱选取原则及原因分析

        2.3 测量环境的影响

        高低温能力验证试验是在试验箱内部进行的测试,当样品或感温探头放置在试验箱内部,电源线或探头连接线通过试验箱的测试孔连接至试验箱外部,测试孔由保温棉或保温塞封堵之后,测量环境对试验箱内部的影响较小,可以忽略不计。

        2.4 测量位置的影响

        在2.2的论述中,试验箱内部的温度场稳定性,温度均匀度和温度梯队均对测量结果有效大的影响。因此,感温探头在试验箱内部放置位置的选择变尤为重要。
        由于最后读取的测量结果是试验箱降温(或升温)的动态过程温度,试验箱内部的温度梯度对能力验证结果产生较大影响。冷气(或热气)通过出风口进入箱体,再由回风口排出,在变温过程中,箱体内部因冷气(或热气)的传递流动会形成一定的温度梯度。因此,如果感温探头和读取温度示值的传感器不在试验箱体同一位置,造成所感受到的温度有差别,那么结果就有可能不准确而导致此次能力验证结果不满意。
        目前环境试验箱自带的温度传感器基本上位于风口或回风口位置,类型多为铂电阻。试验箱内部风场的循环方式有上出下回,上下出中部回等多种形式。但无论哪种形式,选择避开出回风口的试验箱中部位置是最合适的选择。鉴于试验箱自带的温度传感器不在试验箱中部,与探温测头相距较远,存在一定的温度差异,因此选择外接的温度巡检仪并将温度巡检仪的温度传感器与探温测头放置在一起进行温度测量,结果准确性将有进一步提高。

        为验证上述结论,在某年的能力验证测量过程中做了对比试验。试验箱温度传感器在试验箱回风口,感温探头与三个巡检仪传感器均放置在试验箱体中心位置,在巡检仪温度传感器偏差和试验箱自带温度传感器偏差均小于1 ℃,扩展不确定度均为0.4 ℃(k=2)的情况下,进行三次测量。测量结果见表3。

    不同位置传感器示值读取结果比对

        由测量比对结果可知,感温探头附近传感器读数比试验箱回风口传感器读数更接近感温探头指定值。而且试验时使用多点测量的平均值将更能准确的模拟感温探头所在位置的温度场,使结果更加精确。

        2.5 测量方法的影响

        针对高低温能力验证,根据多年实践经验,试验箱温度变化率大小及样品或感温探头在试验箱的放置位置将对测量结果产生直接影响,甚至会有因选择不当而造成结果不满意的情况。
        在测量过程中,试验箱内的温度在持续变化,温场效果和温度梯度会对样品动作温度值的读取产生较大影响,可能造成试验箱内的温度与实际动作温度不完全一致,温变率越大,这种不一致性会更高。而较小温度变化率具有降低试验箱循环风速,使试验箱内部温场更稳定、减小温度梯度的特点,因此更适合在高低温能力验证测量中选取。
        高低温能力验证的参考标准为GB/T 2423.1-2008和GB/T 2423.2-2008,标准规定的温度变化率为不超过1℃/min。文献[3]中也明确指出多个实验室能力验证结果不满意的很大原因是温度变化率超过了规定要求值。

        在温变率选择低于1 ℃/min时,是否风速越低对测量结果的精确度越有帮助。为论证更小的温变率有利于提高测量精度,在某年的低温能力验证中做了对比测量。测量结果见表4。

    不同温变率传感器示值读取结果比对

        由测量比对结果可知,当温变率低于1 ℃/min时,测量结果均为满意,但当温度变化率在0.2 ℃/min~0.5 ℃/min时,温度传感器读取示值更接近感温探头指定值,测量精度更高。
        基于以上结论,在实际的高低温能力验证中,应严格按照参考标准中的要求,试验箱温变率尽量选择在0.2 ℃/min~0.5 ℃/min范围内,可获得更精确的测量结果。在实际操作中,为避免0.2 ℃/min~0.5 ℃/min的温变率造成升降温时间过长,可在开始前先用较大的温变率对样品温度进行盲测,确定指示灯变化范围之后,可在较小的温度范围内用0.2 ℃/min~0.5 ℃/min的温变率进行精确测量。

        2.6 其他因素的影响

        除2.1-2.5中论述的人员、设备、环境、温变率和位置选择等因素的影响之外,温度巡检仪与传感器之间的连接、样品供电的稳定性、温度巡检仪所带传感器在指定值范围内的温度偏差等,均会对测量结果有影响,但总体来分析,这些因素都不是对结果造成质的改变的主要因素,测量过程中稍加注意即可。
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