一、校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室恒溫場對測量結(jié)果的影響

恒溫場對測量結(jié)果的影響主要表現(xiàn)在隨著溫度的變化，測量結(jié)果會隨其溫度系數(shù)變化。例如檢定一等標(biāo)準(zhǔn)電池組的測量末位為0.1μV，室溫允許值為(20±1)℃，而恒溫槽與20℃的最大允許偏差為±0.1℃，對于微小電壓測量而言，溫度的變化將直接影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。對標(biāo)準(zhǔn)電阻器而言，溫度的變化會導(dǎo)致電阻值的變化，一等標(biāo)準(zhǔn)電阻器的使用溫度要求為(20±0.1)℃，其在兩倍的溫度標(biāo)稱范圍內(nèi)任意溫度下的電阻實(shí)際值可以由公式計(jì)算獲得:R_t=R₂₀[1+α(t-20)+β(t-20)²]，即標(biāo)準(zhǔn)電阻器的阻值為其20℃時的標(biāo)準(zhǔn)阻值加上溫度影響系數(shù)而獲得。在長度計(jì)量中，溫度的變化將導(dǎo)致金屬等量具的熱脹冷縮，對于μm、nm量級的測量而言，造成測量結(jié)果的偏差就會較大。對于校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室的其他測量也一樣，溫度的變化將直接影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，因此對實(shí)驗(yàn)室恒溫場的管控與計(jì)量校準(zhǔn)工作息息相關(guān)。
    

二、校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室恒溫場控制中存在的一些問題

不同的校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室對其實(shí)驗(yàn)室恒溫場的管控也各不相同。對于大型的計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)而言，對恒溫實(shí)驗(yàn)室的投入比較大，管理較為規(guī)范。但一些規(guī)模較小的實(shí)驗(yàn)室，對恒溫實(shí)驗(yàn)室管理使用相對松懈。下面對校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室恒溫場管理使用中的一些小問題進(jìn)行討論。

對于大型校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室而言，一般使用溫度集中控制器，對實(shí)驗(yàn)室溫度整體進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。而一些小型實(shí)驗(yàn)室，甚至僅有一個實(shí)驗(yàn)室的機(jī)構(gòu)，為了節(jié)約實(shí)驗(yàn)室恒溫控制的成本，恒溫源僅采用一個室內(nèi)空調(diào)取代。由于受空調(diào)單機(jī)在實(shí)驗(yàn)室的安放位置、出風(fēng)量大小、出風(fēng)口方向等的影響，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部的恒溫場并不均勻。由于空調(diào)溫度傳感器本身處于空調(diào)機(jī)身，因此會造成靠近空調(diào)位置的溫場溫度接近空調(diào)設(shè)定值。因此，使用普通空調(diào)作為恒溫調(diào)節(jié)的實(shí)驗(yàn)室，溫場會存在溫度不均勻的情況，從而影響到測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和有效性。
    對于使用溫度集中控制器對實(shí)驗(yàn)室溫度整體進(jìn)行調(diào)節(jié)控制的大型實(shí)驗(yàn)室而言，一些建設(shè)較早的實(shí)驗(yàn)室在溫場出風(fēng)口設(shè)置及溫度傳感器設(shè)置上也存在一些小問題。例如早期的恒溫實(shí)驗(yàn)室恒溫控制的出風(fēng)口僅有一個，出風(fēng)口的風(fēng)速也不可調(diào)節(jié)，即滿負(fù)荷大出風(fēng)量工作或是待機(jī)狀態(tài)，對于一個大風(fēng)量出風(fēng)口的實(shí)驗(yàn)室而言，也難以保證實(shí)驗(yàn)室溫度的均勻性。采用多出風(fēng)口，風(fēng)量可以適時自動調(diào)節(jié)的實(shí)驗(yàn)室，其溫場的均勻性，以及溫度控制的準(zhǔn)確性遠(yuǎn)優(yōu)于單出風(fēng)口的實(shí)驗(yàn)室。

采用集中控制器對實(shí)驗(yàn)室溫度進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)的實(shí)驗(yàn)室，其溫度監(jiān)控環(huán)節(jié)也存在問題。例如，恒溫實(shí)驗(yàn)室溫度傳感器的位置以及溫度傳感器的數(shù)量，也將直接影響恒溫場的均勻性。采用多個溫度傳感器的實(shí)驗(yàn)室，可以將實(shí)驗(yàn)室的整體溫度控制得更準(zhǔn)確，通過控制各個出風(fēng)口的出風(fēng)量實(shí)現(xiàn)溫度場的均勻性。
    

三、校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室對恒溫場溫度的測量

校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)人員在恒溫實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行計(jì)量校準(zhǔn)工作時，需要對實(shí)驗(yàn)室的溫度進(jìn)行確認(rèn)和記錄。實(shí)驗(yàn)室一般使用玻璃水銀溫度計(jì)和濕度計(jì)對現(xiàn)場的溫濕度進(jìn)行觀測和記錄，而部分實(shí)驗(yàn)室溫濕度計(jì)的擺放位置并不規(guī)范，任意位置的隨意擺放會使溫度記錄與標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備和被校準(zhǔn)設(shè)備所處的實(shí)際位置的溫度存在一定的溫差，也會影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。
    

四、小結(jié)

校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境溫度影響著計(jì)量器具的計(jì)量性能，影響到測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和有效性。因此校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境溫度及管控應(yīng)滿足規(guī)程、規(guī)范的要求，以降低溫度對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的影響，保證量值傳遞的準(zhǔn)確、可靠。
本文刊發(fā)于《中國計(jì)量》雜志2019年第1期
作者：天津市計(jì)量監(jiān)督檢測科學(xué)研究院 王澤慧  趙新明  陳潔

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