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高低溫試驗測量審核方法

作者: salmon范 編輯: 瑞凱儀器 來源: www.shubeikang.com 發(fā)布日期: 2020.02.25

    某測量審核機構的高低溫能力驗證的參考標準為GB/T 2423.1-2008《電工電子產品環(huán)境試驗  第2部分:試驗方法 試驗A:低溫》和GB/T 2423.2-2008《電工電子產品環(huán)境試驗  第2部分:試驗方法 試驗B:高溫》。線路連接樣品圖見圖1~2。

線路連接樣品圖

    測量時接通電路,開啟試驗箱,從常溫開始降溫(低溫能力驗證)或升溫(高溫能力驗證),觀察指示燈狀態(tài)至指示燈熄滅,記錄指示燈熄滅瞬間樣品的動作溫度。能力驗證測量方法選擇不當可能造成截然相反的結果,而結果獲取過程中的人機料法環(huán)測各方面把控不嚴格等對結果的準確度影響也較大。本文以2011年至今6次低溫(或高溫)能力驗證的滿意結果為經驗,闡述能力驗證測量審核方法。

    2.1 人員影響因素

    規(guī)范人員操作是保證測量結果準確性的必要環(huán)節(jié)。不能正確操作試驗設備,不掌握測試標準中的程序方法,讀數時的時間延遲等都是造成結果不精確的原因。因此,能力驗證時人員選擇方面應注意:
    測量人員應充分理解GB/T 2423.1-2008和GB/T 2423.2-2008標準條款,并熟練操作試驗設備;
    測量人員動手操作能力強,測量線路連接準確,溫感探頭避免觸碰到實物;
    測量人員應加強操作熟練度,避免讀數的時延影響測量準確度;
    測量人員應加強不確定度計算評定能力,后將測量結果進行不確定度評估,形成完整的測量審核結果范圍。

    2.2 試驗箱影響因素

    本文參與能力驗證活動的設備為高低溫交變濕熱試驗箱。依據JJF 1101-2003《環(huán)境試驗設備溫度、濕度校準規(guī)范》和GB/T 5170.5-2008《電工電子產品環(huán)境試驗設備檢驗方法  濕熱試驗設備》校準并在有效期內。某有效期內試驗箱的溫度及風速校準結果見表1。

高低溫交變濕熱試驗箱

    在進行高低溫能力驗證測量的過程中,試驗箱的選取從試驗箱體積、實測風速、校準溫度點及溫度偏差四個方面考慮。選取原則和原因分析見表2。

試驗箱選取原則及原因分析

    2.3 測量環(huán)境的影響

    高低溫能力驗證試驗是在試驗箱內部進行的測試,當樣品或感溫探頭放置在試驗箱內部,電源線或探頭連接線通過試驗箱的測試孔連接至試驗箱外部,測試孔由保溫棉或保溫塞封堵之后,測量環(huán)境對試驗箱內部的影響較小,可以忽略不計。

    2.4 測量位置的影響

    在2.2的論述中,試驗箱內部的溫度場穩(wěn)定性,溫度均勻度和溫度梯隊均對測量結果有效大的影響。因此,感溫探頭在試驗箱內部放置位置的選擇變尤為重要。
    由于后讀取的測量結果是試驗箱降溫(或升溫)的動態(tài)過程溫度,試驗箱內部的溫度梯度對能力驗證結果產生較大影響。冷氣(或熱氣)通過出風口進入箱體,再由回風口排出,在變溫過程中,箱體內部因冷氣(或熱氣)的傳遞流動會形成一定的溫度梯度。因此,如果感溫探頭和讀取溫度示值的傳感器不在試驗箱體同一位置,造成所感受到的溫度有差別,那么結果就有可能不準確而導致此次能力驗證結果不滿意。
    目前環(huán)境試驗箱自帶的溫度傳感器基本上位于風口或回風口位置,類型多為鉑電阻。試驗箱內部風場的循環(huán)方式有上出下回,上下出中部回等多種形式。但無論哪種形式,選擇避開出回風口的試驗箱中部位置是合適的選擇。鑒于試驗箱自帶的溫度傳感器不在試驗箱中部,與探溫測頭相距較遠,存在一定的溫度差異,因此選擇外接的溫度巡檢儀并將溫度巡檢儀的溫度傳感器與探溫測頭放置在一起進行溫度測量,結果準確性將有進一步提高。

    為驗證上述結論,在某年的能力驗證測量過程中做了對比試驗。試驗箱溫度傳感器在試驗箱回風口,感溫探頭與三個巡檢儀傳感器均放置在試驗箱體位置,在巡檢儀溫度傳感器偏差和試驗箱自帶溫度傳感器偏差均小于1 ℃,擴展不確定度均為0.4 ℃(k=2)的情況下,進行三次測量。測量結果見表3。

不同位置傳感器示值讀取結果比對

    由測量比對結果可知,感溫探頭附近傳感器讀數比試驗箱回風口傳感器讀數更接近感溫探頭指定值。而且試驗時使用多點測量的平均值將更能準確的模擬感溫探頭所在位置的溫度場,使結果更加精確。

    2.5 測量方法的影響

    針對高低溫能力驗證,根據多年實踐經驗,試驗箱溫度變化率大小及樣品或感溫探頭在試驗箱的放置位置將對測量結果產生直接影響,甚至會有因選擇不當而造成結果不滿意的情況。
    在測量過程中,試驗箱內的溫度在持續(xù)變化,溫場效果和溫度梯度會對樣品動作溫度值的讀取產生較大影響,可能造成試驗箱內的溫度與實際動作溫度不完全一致,溫變率越大,這種不一致性會更高。而較小溫度變化率具有降低試驗箱循環(huán)風速,使試驗箱內部溫場更穩(wěn)定、減小溫度梯度的特點,因此更適合在高低溫能力驗證測量中選取。
    高低溫能力驗證的參考標準為GB/T 2423.1-2008和GB/T 2423.2-2008,標準規(guī)定的溫度變化率為不超過1℃/min。文獻[3]中也明確指出多個實驗室能力驗證結果不滿意的很大原因是溫度變化率超過了規(guī)定要求值。

    在溫變率選擇低于1 ℃/min時,是否風速越低對測量結果的精確度越有幫助。為論證更小的溫變率有利于提高測量精度,在某年的低溫能力驗證中做了對比測量。測量結果見表4。

不同溫變率傳感器示值讀取結果比對

    由測量比對結果可知,當溫變率低于1 ℃/min時,測量結果均為滿意,但當溫度變化率在0.2 ℃/min~0.5 ℃/min時,溫度傳感器讀取示值更接近感溫探頭指定值,測量精度更高。
    基于以上結論,在實際的高低溫能力驗證中,應嚴格按照參考標準中的要求,試驗箱溫變率盡量選擇在0.2 ℃/min~0.5 ℃/min范圍內,可獲得更精確的測量結果。在實際操作中,為避免0.2 ℃/min~0.5 ℃/min的溫變率造成升降溫時間過長,可在開始前先用較大的溫變率對樣品溫度進行盲測,確定指示燈變化范圍之后,可在較小的溫度范圍內用0.2 ℃/min~0.5 ℃/min的溫變率進行精確測量。

    2.6 其他因素的影響

    除2.1-2.5中論述的人員、設備、環(huán)境、溫變率和位置選擇等因素的影響之外,溫度巡檢儀與傳感器之間的連接、樣品供電的穩(wěn)定性、溫度巡檢儀所帶傳感器在指定值范圍內的溫度偏差等,均會對測量結果有影響,但總體來分析,這些因素都不是對結果造成質的改變的主要因素,測量過程中稍加注意即可。
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