及 毅

（滄州市計量測試所，河北 滄州 061000）

過去溫濕度檢定箱缺少確定技術(shù)規(guī)范，導(dǎo)致此類設(shè)備計量報告非?；靵y，而計量檢定員在工作時也缺少統(tǒng)一依據(jù)。在此背景下，國家質(zhì)檢總局在2016年6月27日發(fā)布了JJF1564-2016《溫濕度標(biāo)準(zhǔn)箱校準(zhǔn)規(guī)范》，此規(guī)范實施時間為同年9月27日，對溫濕度標(biāo)準(zhǔn)箱校準(zhǔn)工作問題的研究具有重要現(xiàn)實意義。

1 對各種規(guī)程規(guī)范進(jìn)行比對

文章研究的《溫濕度標(biāo)準(zhǔn)箱校準(zhǔn)規(guī)范》是在2016年發(fā)布并實施的，標(biāo)號是JJF1564-2016，此規(guī)范能夠起到評斷溫濕度箱功能作用，就標(biāo)號為JJG105-2005的檢定規(guī)程而言，此規(guī)程的附錄D同樣可以用在相關(guān)評估工作中，2003年發(fā)布規(guī)范與2005年發(fā)布規(guī)范的少數(shù)技術(shù)指標(biāo)在名稱方面沒有區(qū)別，但是測試方法與計算方法存在明顯差別，相同名稱包括波動度與均勻度。

而市場監(jiān)管總局于2019年發(fā)布新的規(guī)范JJF1102-2019《環(huán)境試驗設(shè)備溫度、濕度參數(shù)校準(zhǔn)規(guī)范》。其中波動度計算方法較之前的規(guī)范有所調(diào)整，溫度波動度指的是在環(huán)境中的實驗設(shè)備足夠穩(wěn)定情況下，所有測量點實際測得最大溫度值和最小溫度值差值的50%，將校準(zhǔn)結(jié)果設(shè)定成所有測量點改變量的最高值，測量時間為30 min，間隔時間是2 min。濕度波動度指的是在環(huán)境里的實驗設(shè)備十分穩(wěn)定基礎(chǔ)上，全部測量點實際測得最大濕度值和最小濕度值差值的50%，將校準(zhǔn)結(jié)果設(shè)置為測量點改變量的最高值，測量時間、間隔時間和溫度波動度標(biāo)準(zhǔn)相同。

對JJG-2005《機(jī)械式溫濕度計檢定規(guī)程》附錄D而言，波動度即30 min內(nèi)中心點最大值與最小值之差。就JJF1101-2019《環(huán)境試驗設(shè)備溫度、濕度參數(shù)校準(zhǔn)規(guī)范》來說，其均勻度指的是所有測量點所有實測最大數(shù)值和最小數(shù)值差的平均數(shù)值，測量時間和每一次測試的間隔時間同上。就JJG205-2005《機(jī)械式溫濕度計檢定規(guī)程》附錄D來說，均勻度指的是箱體達(dá)到在規(guī)定的溫、濕度設(shè)定值并穩(wěn)定30 min后，中心點與各檢測點之差的絕對值最大值（每隔2 min記錄一組數(shù)據(jù)，共記錄15組）。而且二者在濕度測量點個數(shù)方面具有不同的要求。JJF1101-2019《環(huán)境試驗設(shè)備溫度、濕度參數(shù)校準(zhǔn)規(guī)范》需要布置3～4個濕度測量點，JJG205-2005《機(jī)械式溫濕度計檢定規(guī)程》附錄D需要布置9個濕度測量點。依據(jù)以上差異能夠發(fā)現(xiàn)，雖然2019年發(fā)布的校準(zhǔn)規(guī)范和2005年發(fā)布的檢定規(guī)程附錄D存在技術(shù)指標(biāo)名稱相近情況，但是實際意義存在顯著區(qū)別，JJG205-2005《機(jī)械式溫濕度計檢定規(guī)程》附錄D的要求高于JJF101-2019《環(huán)境試驗設(shè)備溫度、濕度校準(zhǔn)規(guī)范》，可在溫濕度計量方面發(fā)揮出重要作用。

如果標(biāo)號為JJF1564-2016的校準(zhǔn)規(guī)范沒有被發(fā)布并實施，則濕度發(fā)生器在功能評價方面將缺少確切規(guī)定。假如在評估其性能時依照上文所提附錄D，將有不少不利情況。就濕度發(fā)生器來說，其腔體不應(yīng)把溫濕度傳感器的個數(shù)設(shè)定成9。對阻容式濕度傳感器而言，它在響應(yīng)時間方面不夠長，不適合對濕度發(fā)生器的性能進(jìn)行評估。JJF1564-2016《溫濕度標(biāo)準(zhǔn)箱校準(zhǔn)規(guī)范》基于JJG205-2005《機(jī)械式溫濕度計檢定規(guī)程》附錄D與大量試驗數(shù)據(jù)，不斷細(xì)化附錄D內(nèi)容，提升其可操作性，而且增加溫濕度計具體測量時非常重要的技術(shù)內(nèi)容，包括溫度變化率指標(biāo)、濕度變化率指標(biāo)、溫濕度穩(wěn)定時間限定以及溫濕度波動速率，在箱體布點方面的標(biāo)準(zhǔn)比附錄D更加具體，降低工作人員運(yùn)用此規(guī)范的難度。

2 環(huán)境溫濕度沒能和標(biāo)準(zhǔn)相符，此時校準(zhǔn)工作受到的限制

根據(jù)2005年發(fā)布的相關(guān)檢定規(guī)程和2016年發(fā)布的相關(guān)校準(zhǔn)規(guī)范，環(huán)境溫度不僅應(yīng)該超過15 ℃，還需要小于25 ℃，而環(huán)境濕度不可比75%RH大。在所有規(guī)程和規(guī)范中，環(huán)境溫度和環(huán)境濕度需要負(fù)責(zé)計量工作的標(biāo)準(zhǔn)器和要求的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生偏離，此情況的標(biāo)準(zhǔn)器計量水平有所變動。就JJF1564-2016《溫濕度標(biāo)準(zhǔn)箱校準(zhǔn)規(guī)范》而言，在環(huán)境溫濕度偏離情況下，溫濕度標(biāo)準(zhǔn)箱在工作時的情況將受限制。

就溫濕度標(biāo)準(zhǔn)箱來說，其在工作時的原理除雙溫法外，還有調(diào)溫與調(diào)濕方法。

在調(diào)溫調(diào)濕方法中，為達(dá)到除濕目的，除會利用噴霧和制冷外，還會使用蒸汽加濕和干燥劑，在環(huán)境溫度太高情況下，不但壓縮機(jī)在制冷方面的能力受到限制，還會制約它在散熱方面的效率，導(dǎo)致溫度與濕度方面的波動度有所變化。在太高的環(huán)境濕度條件下，箱體濕度的下降速度逐漸放緩，發(fā)生箱體濕度不能降至目標(biāo)濕度情況。假如環(huán)境溫度太高，箱體保溫性能同樣會受到一定影響，最終影響溫度均勻性和濕度均勻性。所以文章使用某型雙溫法溫濕度標(biāo)準(zhǔn)箱開展相關(guān)實驗，環(huán)境溫度偏離給校準(zhǔn)結(jié)果造成的影響如下：

在環(huán)境溫度為30 ℃情況下，設(shè)定點為20 ℃、40%RH時，濕度均勻度、濕度波動度、濕度變化率出現(xiàn)變化，其數(shù)值分別為0.57%RH、0.13%RH、0.11，對溫度均勻度、溫度波動度、溫度變化率沒有影響；設(shè)定點為20 ℃、60%RH時，濕度均勻度數(shù)值是1.04%RH，濕度波動度數(shù)值為0.09%RH，濕度變化率的數(shù)值達(dá)到0.20，溫度均勻度的數(shù)值為0.44 ℃，溫度波動度的數(shù)值是0.03 ℃，而溫度變化率的數(shù)值達(dá)到了0.04；設(shè)定點為20 ℃、80%RH時，濕度均勻度、濕度波動度和濕度變化率受到影響，其數(shù)值分別為1.90%RH、0.08%RH、0.12，溫度均勻度、溫度波動度、溫度變化率沒有受影響；設(shè)定點為15℃時，溫度均勻度、溫度波動度、溫度變化率受到影響，其數(shù)值分別為0.65 ℃、0.06 ℃、0.04，濕度均勻度、濕度波動度、濕度變化率沒有出現(xiàn)變化；設(shè)定點為30 ℃時，溫度均勻度、溫度波動度、溫度變化率受到影響，其數(shù)值分別為0.48 ℃、0.02 ℃、0.04，濕度均勻度、濕度波動度、濕度變化率沒有發(fā)生改變。在環(huán)境溫度為23 ℃情況下，設(shè)定點為20 ℃、40%RH時，對濕度均勻度有所影響，數(shù)值是0.56%RH，對濕度波動度有影響，達(dá)到0.06%RH，濕度變化率受到影響，其數(shù)值為0.05；設(shè)定點為20 ℃、60%RH時，濕度均勻度受到影響，影響數(shù)值為0.81%RH，濕度波動度發(fā)生改變，改變數(shù)值是0.06%RH，濕度變化率有所變化，變化數(shù)值達(dá)到0.06，對溫度均勻度與溫度波動度有所影響，數(shù)值分別是0.13 ℃與0.05 ℃，且溫度變化率能夠達(dá)到0.03；設(shè)定點為20 ℃、80%RH時，溫度均勻度、溫度波動度、溫度變化率未出現(xiàn)變化，濕度均勻度、濕度波動度、濕度變化率有所改變，其數(shù)值分別為0.94%RH、0.06%RH、0.09；設(shè)定點為15 ℃時，溫度均勻度、溫度波動度、溫度變化率出現(xiàn)變化，其數(shù)值分別為0.26 ℃、0.03 ℃、0.02，濕度均勻度、濕度波動度、濕度變化率未受影響；設(shè)定點為30℃時，溫度均勻度、溫度波動度、溫度變化率有所改變，其數(shù)值分別為0.32 ℃、0.03 ℃、0.05，濕度均勻度、濕度波動度、濕度變化率沒有變化。

按照上文描述，如果環(huán)境溫度有所偏離，此時溫度方面與濕度方面的均勻程度會出現(xiàn)大幅增加現(xiàn)象，此狀況會導(dǎo)致溫度與濕度均勻程度不能和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)相符。在雙溫法條件下，假如環(huán)境溫度存在偏離情況，不僅波動度不會受到嚴(yán)重限制，而且變化率也不會發(fā)生明顯改變。

3 修正值在風(fēng)速不同情況下發(fā)生的變化

工作人員不但應(yīng)該在利用標(biāo)準(zhǔn)器前完成校準(zhǔn)工作，而且需要在用完標(biāo)準(zhǔn)器后再次校準(zhǔn)，參照所有點誤差數(shù)值做好修正工作。假如濕度發(fā)生器和溫濕度標(biāo)準(zhǔn)箱在風(fēng)速方面不一致，此時誤差不會完全一樣。若濕度發(fā)生器存在測量方面的誤差，溫濕度標(biāo)準(zhǔn)箱的相關(guān)工作人員在此種情況下修正其測量值，文章借助了HC2數(shù)字溫濕度計，得到風(fēng)速不同情況下的溫度誤差與濕度誤差，結(jié)果如下：

在風(fēng)速誤差小于0.3 m/s時，15 ℃時溫度誤差為+0.40 ℃，20 ℃時溫度誤差是+0.28 ℃，30 ℃時溫度誤差是+0.03 ℃；40%RH時濕度誤差是-0.4%RH，60%RH時濕度誤差是-1.5%RH，80%RH時濕度誤差是-1.1%RH。

在風(fēng)速誤差大于1 m/s時，15 ℃時溫度誤差是+0.41 ℃，20 ℃時溫度誤差是+0.12 ℃，30 ℃時溫度誤差是+0.15 ℃；40%RH時濕度誤差為-0.1RH，60%RH時濕度誤差為-0.2RH，80%RH時濕度誤差為-0.5RH。

結(jié)果說明在多種風(fēng)速基礎(chǔ)上，濕度發(fā)生器標(biāo)準(zhǔn)器在修正值方面存在差異，為避免發(fā)生修正值無法匹配問題，修正測量結(jié)果需要和被檢狀態(tài)保持一致。

4 濕度均勻性

濕度均勻性和濕度之間具有正比關(guān)系，濕度均勻性會伴隨濕度的提升而增加。文章進(jìn)行了相關(guān)試驗，通過換算的方式，讓相對濕度變成了露點值。過程如下：

選擇位置1、位置2、位置3、位置4、中間位置，分別記錄40%RH濕度點和中心點露點差、60%RH和中心點露點差、80%RH和中心點露點差。其中位置1位置4存在與中心露點差，中間位置不存在與中心露點差。

在40%RH情況下，位置1的溫度是20.02 ℃，濕度為40.0RH，露點為6.02 ℃，和中心露點差是-0.02 ℃。位置2的溫度是20.16 ℃，濕度為39.7RH，露點為6.04 ℃，和中心露點差是0.00 ℃。位置3的溫度是20.08 ℃，濕度是39.7RH，露點為5.97℃，和中心露點差是-0.07 ℃。位置4的溫度是20.17 ℃，濕度為39.9 RH，露點是6.12 ℃，和中心露點差為+0.08 ℃。中間位置的溫度是20.16 ℃，濕度是39.7 RH，露點是6.04 ℃。

在60%RH情況下，位置1的溫度是19.97 ℃，濕度為60.9 RH，露點是12.21℃，和中心露點差是+0.02 ℃。位置2的溫度為20.07 ℃，濕度是60.5RH，露點為12.20 ℃，和中心露點差是+0.01 ℃。位置3的溫度是19.98 ℃，濕度為60.8 RH，露點是12.19 ℃，和中心露點差是0.00 ℃。位置4的溫度為20.1 ℃，濕度是60.8 RH，露點為12.30 ℃，和中心露點差是+0.11 ℃。中間位置的溫度是20.09 ℃，濕度為60.4 RH，露點是12.19 ℃。

在80%RH情況下，位置1 的溫度是19.92 ℃，濕度為81.4 RH，露點為16.64 ℃，和中心露點差是-0.09 ℃。位置2的溫度為20.02 ℃，濕度是81.2 RH，露點是16.70 ℃，和中心露點差為-0.03 ℃。位置3的溫度是19.91 ℃，濕度為81.8RH，露點為16.71 ℃，和中心露點差是-0.02。位置4的溫度為20.05 ℃，濕度是81.5 RH，露點為16.79 ℃，和中心露點差是+0.06 ℃。中間位置的溫度為20.05 ℃，濕度為81.2RH，露點是16.73 ℃。檢位點位置示意圖如圖1所示。

圖1 檢位點位置示意圖

在分析結(jié)果后，可得以下結(jié)論：

第一，在40%RH、60%RH、80%RH情況下，縱使均勻度由0.3%RH升高到0.7%RH，但是和中心露點的差值基本沒有增加，約為0.1 ℃。

第二，對飽和水汽壓來說，它的變化率及溫度的關(guān)系為正比。如果相對濕度的數(shù)值比較小，相對露點溫度數(shù)值比較小，在飽和水汽壓中，其變化率不大，露點溫度變化量不會明顯制約相對濕度。如果相對濕度數(shù)值很大，相對露點溫度的數(shù)值很大，飽和水汽壓在變化率方面很大，露點溫度的變化量會嚴(yán)重限制相對濕度。

露點值的均勻度在各種相對濕度中并無二致，但是在轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄬穸戎螅鶆蚨染哂忻黠@差異。

5 結(jié)束語

總而言之，溫濕度標(biāo)準(zhǔn)箱具有很高的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，尤其均勻度標(biāo)準(zhǔn)不能超過1%RH。通常來說，測量不確定度均超過均勻度標(biāo)準(zhǔn)的一半。就溫濕度標(biāo)準(zhǔn)箱來說，無法對其技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行科學(xué)評斷。相關(guān)工作人員應(yīng)該對所有影響因素有清晰的認(rèn)識，需要減少影響因素對判定結(jié)果的影響。