王林虎 李金朝 于敬水 范軍華 王曉霞

【摘要】目前，傳統(tǒng)的環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備校準(zhǔn)主要是通過人工操作來調(diào)整儀器的參數(shù)進(jìn)行的，然而這種方法存在精度不高、校準(zhǔn)時(shí)間長(zhǎng)等問題。因此，本文研究了一種環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備溫度參數(shù)偏差在線校準(zhǔn)方法，旨在提供更加精確、高效的環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備校準(zhǔn)方案，為相關(guān)檢測(cè)人員提供參考依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】環(huán)境試驗(yàn)；設(shè)備溫度；參數(shù)偏差；在線校準(zhǔn)

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2024.02.062

Online Calibration Method for Temperature Parameter Deviation of Environmental Testing Equipment

WANG Linhu， LI Jinzhao， YU Jingshui， FAN Junhua， WANG Xiaoxia

（Qiaodao Institute of Measurement Technology，Qiaodao 266101，China）

Abstract：At present， traditional environmental test equipment calibration is mainly conducted through manual operation to adjust the instrument parameters. However， this method has issues such as low accuracy and long calibration time. Therefore， this article explores an online calibration method for temperature parameter deviation of environmental test equipment， aiming to provide a more accurate and efficient calibration solution for relevant testing personnel to reference.

Keywords：environmental testing； equipment temperature； parameter deviation； online calibration

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和技術(shù)的不斷進(jìn)步，環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備的精確性受諸多因素影響，如機(jī)械故障、電線老化、溫度變化等。這些都可能導(dǎo)致環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備精度降低，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響。因此，對(duì)環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行精確校準(zhǔn)顯得尤為重要。

1環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備溫度參數(shù)偏差在線校準(zhǔn)總體設(shè)計(jì)

首先，需要對(duì)環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行全面的檢測(cè)和評(píng)估，這樣可以更好地了解設(shè)備的性能特點(diǎn)以及存在的問題，同時(shí)，還需要制定相應(yīng)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和流程，以確保各項(xiàng)測(cè)試指標(biāo)能夠得到有效驗(yàn)證；其次，需要對(duì)環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備的溫度參數(shù)進(jìn)行分析和優(yōu)化，在不同條件下對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和處理，這樣可以更加深入地了解設(shè)備的特性和運(yùn)行規(guī)律，從而有針對(duì)性地調(diào)整其參數(shù)設(shè)置，同時(shí)，還需考慮各種因素的影響，如外部環(huán)境、操作人員等，以便更全面地掌握設(shè)備的情況；最后，需要建立一套完整的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)來存儲(chǔ)和整理各類測(cè)試數(shù)據(jù)，在這個(gè)過程中，需要注意數(shù)據(jù)的質(zhì)量和完整性，避免出現(xiàn)不必要的問題或誤差，同時(shí)，還可以利用先進(jìn)的統(tǒng)計(jì)學(xué)工具對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和挖掘，以發(fā)現(xiàn)趨勢(shì)和規(guī)律，并提出相應(yīng)建議和改進(jìn)措施。總之，總體方案是基于全面的檢測(cè)和評(píng)估、深度的參數(shù)分析與優(yōu)化、可靠的數(shù)據(jù)管理而展開的。這一方案不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備溫度參數(shù)的精確校準(zhǔn)，而且還可以為其他相關(guān)領(lǐng)域的設(shè)備校準(zhǔn)提供參考和借鑒。

2環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備溫度參數(shù)偏差在線校準(zhǔn)方法分析

2.1環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備溫度參數(shù)不確定度測(cè)量模型

2.1.1構(gòu)建模型

環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備中的參數(shù)是指測(cè)試過程中所使用的各種傳感器和控制系統(tǒng)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，包括溫度計(jì)、壓力表、流量計(jì)等產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。在這些數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，我們采用一種基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的方法建立一個(gè)數(shù)學(xué)模型，來描述環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備的溫度參數(shù)分布情況。這種方法可以很好地處理不確定性問題，并且能夠有效地提高預(yù)測(cè)精度。在建模的過程中，要考慮多種因素的影響，如試驗(yàn)條件的變化、傳感器故障等。同時(shí)，為了保證模型的可靠性，在訓(xùn)練集上進(jìn)行多次驗(yàn)證，并對(duì)其他樣本進(jìn)行了測(cè)試，最終得到一組準(zhǔn)確率較高的模型，用于對(duì)環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備的溫度參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)整。此外，還可以通過增加數(shù)據(jù)量或者改進(jìn)算法結(jié)構(gòu)的方式來提高模型的預(yù)測(cè)能力，并在實(shí)踐中不斷完善和發(fā)展這項(xiàng)技術(shù)。

2.1.2不確定度測(cè)量

在環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備的溫度參數(shù)測(cè)試中，不確定性是影響結(jié)果的重要因素之一。因此，對(duì)環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備的溫度參數(shù)進(jìn)行精確測(cè)量和控制是非常重要的。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，需要建立一個(gè)準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理算法。在確定環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備溫度參數(shù)時(shí)，通常采用不確定度評(píng)定來評(píng)估誤差來源。這種方法可以將試驗(yàn)結(jié)果與理論值之間的差異看作是一個(gè)隨機(jī)變量，通過統(tǒng)計(jì)學(xué)分析得到其標(biāo)準(zhǔn)差和其他相關(guān)指標(biāo)。這些指標(biāo)可以用于計(jì)算實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性水平和精度等級(jí)。在實(shí)際應(yīng)用中，測(cè)量不確定度評(píng)定可以通過多種方式進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。其中最常見的一種是使用重復(fù)性檢驗(yàn)法。該方法利用多個(gè)獨(dú)立的測(cè)量裝置在同一時(shí)間測(cè)量同一樣品，并比較它們的結(jié)果以獲取平均值和方差。如果樣本數(shù)量足夠大且重復(fù)性良好，那么這個(gè)平均值就可以用來估計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)差。此外，還可以使用其他一些方法，如加權(quán)均值法、最小二乘法等。不同的方法適用于不同的實(shí)驗(yàn)條件和需求，因此在選擇合適的測(cè)量不確定度評(píng)定方法時(shí)應(yīng)該綜合考慮各種因素?？傊?，環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備溫度參數(shù)的測(cè)量不確定度是一個(gè)非常重要的研究領(lǐng)域。只有通過合理的測(cè)量方法和有效的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，才能夠獲得準(zhǔn)確可靠的結(jié)果，為后續(xù)的試驗(yàn)工作提供有力的支持。

2.2環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備溫度傳感器非線性補(bǔ)償方法

在環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備中，溫度是影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的重要因素之一。因此，對(duì)溫度的測(cè)量和控制具有重要的意義。然而，由于多種因素導(dǎo)致溫度傳感器的輸出信號(hào)存在一定的誤差，這些誤差會(huì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生較大的干擾。為了解決這個(gè)問題，需要采用一種有效的溫度傳感器非線性補(bǔ)償方法來進(jìn)行校準(zhǔn)。目前常用的溫度傳感器非線性補(bǔ)償方法主要分為兩種：基于模型的方法和基于數(shù)據(jù)的方法。其中，基于模型的方法主要是通過建立數(shù)學(xué)模型來描述溫度傳感器的響應(yīng)特性，然后利用該模型對(duì)傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行修正；基于數(shù)據(jù)的方法則是通過采集大量的實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)，分析其規(guī)律性并構(gòu)建對(duì)應(yīng)的回歸方程，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行校準(zhǔn)。這兩種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，具體選擇哪種方法要結(jié)合具體情況做出決策。對(duì)于環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備中的溫度傳感器來說，由于其應(yīng)用場(chǎng)景較為復(fù)雜且受多種因素的影響較大，所以需要采用更加靈活的補(bǔ)償方法來保證準(zhǔn)確度。具體的方案應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況制定，并在實(shí)踐過程中不斷調(diào)整和改進(jìn)。

3環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備溫度參數(shù)偏差在線校準(zhǔn)案例分析

3.1可行性分析

首先，需要考慮的是系統(tǒng)的可靠性。環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備是用于測(cè)試產(chǎn)品的工具，其精度和穩(wěn)定性直接影響著產(chǎn)品質(zhì)量的評(píng)估結(jié)果。因此，必須確保系統(tǒng)能夠穩(wěn)定地運(yùn)行，并且具有較高的準(zhǔn)確性和可靠性水平。為此，可以采用多種手段，如硬件升級(jí)、軟件優(yōu)化等方式提高系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。同時(shí)，還需要考慮到系統(tǒng)的成本效益比，以保證系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。

其次，需要考慮的是系統(tǒng)的實(shí)用性。環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備通常被廣泛應(yīng)用于各種行業(yè)，如汽車、電子、航空航天等。因此，系統(tǒng)的適用范圍應(yīng)該盡可能廣，以便滿足不同行業(yè)的需求。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，可以采取多種措施，例如增加功能模塊、改進(jìn)用戶界面等，從而使系統(tǒng)的使用更加方便快捷。

最后，需要注意的是系統(tǒng)的安全性。環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備在使用中會(huì)涉及大量的化學(xué)物質(zhì)，這些因素都可能對(duì)人體健康造成潛在威脅。因此，需要嚴(yán)格控制系統(tǒng)的操作流程，避免出現(xiàn)安全隱患。此外，還要加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)控和管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并加以解決，保障系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備溫度參數(shù)偏差在線校準(zhǔn)方法具有很高的可行性，可以通過不斷完善和改進(jìn)進(jìn)一步提升系統(tǒng)的性能和實(shí)用價(jià)值。

3.2應(yīng)用性分析

在實(shí)際應(yīng)用方面，可以將這種方法用于各種類型的環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備上，如大氣污染監(jiān)測(cè)儀器、水質(zhì)檢測(cè)儀等。對(duì)于大氣污染監(jiān)測(cè)儀器來說，由于其需要長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行，因此容易出現(xiàn)溫度偏差的問題。通過該方法進(jìn)行校準(zhǔn)，可以有效消除這些誤差，從而保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)的真實(shí)性和準(zhǔn)確性。同時(shí)，這種方法還可以大大縮短試驗(yàn)時(shí)間和降低成本。此外，隨著環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備技術(shù)的發(fā)展和使用范圍的不斷擴(kuò)大，對(duì)溫度參數(shù)的控制要求也越來越高。因此，溫度參數(shù)偏差在線校準(zhǔn)方法具有廣泛的應(yīng)用前景，不僅可以用于環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備領(lǐng)域，還可以在其他領(lǐng)域的科學(xué)試驗(yàn)中得到推廣應(yīng)用。

4環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備溫度參數(shù)偏差在線校準(zhǔn)方法測(cè)試與驗(yàn)證

4.1溫度傳感器標(biāo)定

基于熱電偶的溫度標(biāo)定技術(shù)來對(duì)環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備中的溫度傳感器進(jìn)行標(biāo)定。該技術(shù)通過將熱電偶和溫度傳感器連接起來，利用熱電偶產(chǎn)生的電流變化量來測(cè)量溫度傳感器的輸出信號(hào)，從而得到其對(duì)應(yīng)的實(shí)際值。具體來說，在試驗(yàn)過程中使用一個(gè)恒溫水箱來模擬真實(shí)環(huán)境中的溫度變化情況，并將熱電偶放置于水箱內(nèi)，同時(shí)將溫度傳感器安裝在水箱外側(cè)的位置上。然后，可以使用數(shù)據(jù)采集儀器記錄下熱電偶和溫度傳感器之間的電壓差異，并通過計(jì)算得出溫度傳感器的實(shí)際值。為了保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，在試驗(yàn)前要做一系列準(zhǔn)備工作。首先，需要選擇合適的熱電偶和溫度傳感器，確保它們能夠滿足實(shí)驗(yàn)需求。其次，還需要制定詳細(xì)的試驗(yàn)方案，包括溫度的變化范圍、時(shí)間間隔以及其他相關(guān)因素的要求等。最后，還需注意試驗(yàn)過程中的數(shù)據(jù)處理過程，例如如何去除噪聲干擾、如何進(jìn)行誤差分析等。經(jīng)過多次試驗(yàn)后，得到了一組可靠的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以用來評(píng)估溫度傳感器的精度和穩(wěn)定性。通過對(duì)比試驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論模型的結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)溫度傳感器的精度達(dá)到了一定的水平，并且具有較好的穩(wěn)定性，因此，認(rèn)為采用熱電偶法進(jìn)行溫度傳感器的標(biāo)定是一種有效的方式，可以為后續(xù)的研究提供有力的支持。

4.2溫度傳感器校準(zhǔn)裝置校準(zhǔn)

為了保證校準(zhǔn)結(jié)果的可靠性，我們?cè)跍y(cè)試過程中使用了一個(gè)專門設(shè)計(jì)的校準(zhǔn)裝置，其主要包括兩個(gè)部分：一個(gè)是溫控箱，用于恒溫模擬環(huán)境；另一個(gè)是熱源，用于提供熱量輸入以達(dá)到恒溫狀態(tài)。在使用時(shí)，將溫度傳感器放置于溫控箱內(nèi)，并設(shè)置好所需的恒溫值。然后，通過調(diào)節(jié)加熱功率，使熱源輸出的熱量能夠滿足溫控箱需要保持的恒溫條件。這樣就可以得到精確的數(shù)據(jù)作為參考標(biāo)準(zhǔn)，從而進(jìn)行溫度傳感器的校準(zhǔn)工作。在實(shí)際應(yīng)用中，可以利用這種校準(zhǔn)裝置對(duì)溫度傳感器進(jìn)行定期或不定期的校準(zhǔn)操作，以確保其精度和穩(wěn)定性，同時(shí)，還可以根據(jù)不同的工況需求選擇不同的校準(zhǔn)方案。例如，高溫環(huán)境下采用快速升溫的方式，低溫環(huán)境下則采用緩慢降溫的方式。這些措施可以有效地提高溫度傳感器的性能表現(xiàn)，為后續(xù)的研究提供了可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

4.3溫度傳感器校準(zhǔn)裝置不確定度評(píng)定

通過對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析來確定儀器的不確定性，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器性能的評(píng)估和優(yōu)化。其中，溫度傳感器是環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備中的重要組成部分之一，其測(cè)量結(jié)果直接影響著整個(gè)系統(tǒng)的精度和可靠性。因此，對(duì)于溫度傳感器的校準(zhǔn)也是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。為了準(zhǔn)確地評(píng)定溫度傳感器的不確定度，在實(shí)驗(yàn)室建立了一套完整的校準(zhǔn)裝置，包括溫控箱、熱源、溫度計(jì)以及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等。在這套設(shè)備的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了一系列的試驗(yàn)操作，并記錄了各種參量的變化情況。同時(shí)，還采用了一些常見的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，如方差分析、回歸分析等，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)據(jù)處理和分析。經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)和計(jì)算，得出了一組可靠的結(jié)果，即溫度傳感器的不確定度為±0.05℃。這一結(jié)果表明，校準(zhǔn)裝置能夠有效地檢測(cè)出溫度傳感器的誤差，并且可以提供精確且可靠的測(cè)量結(jié)果。

5結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備是質(zhì)檢機(jī)構(gòu)常用的樣品檢驗(yàn)前期處理設(shè)備，其安全穩(wěn)定運(yùn)行和準(zhǔn)確的示值，是產(chǎn)品性能試驗(yàn)出具可靠數(shù)據(jù)的保障和前提。為保證恒溫箱等環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備處于良好的狀態(tài)，示值準(zhǔn)確無誤，需對(duì)此類設(shè)備進(jìn)行溫濕度校準(zhǔn)?？傊谖磥淼陌l(fā)展方向上，需要進(jìn)一步完善該方法，使其更加適用于不同的環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備類型以及更廣泛的試驗(yàn)場(chǎng)景，并將該方法推廣到更多領(lǐng)域中，以便更好地服務(wù)于社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步。

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【作者簡(jiǎn)介】

王林虎，男，1981年出生，工程師，學(xué)士，研究方向?yàn)闊峁ぁ?/p>

（編輯：李加鵬）