机械式温湿度计(表)标准装置解析

计量标准技术报告计量标准名称：机械式温湿度计标准装置建立计量标准单位：济阳县计量检定测试所计量标准负责人：筹建起止日期：范传民2013.8说明1、申请建立计量标准应填写《计量标准技术报告》。计量标准考核合格后由申请单位存档。2、《计量标准技术报告》由计量标准负责人填写。3、《计量标准技术报告》用计算机打印或墨水笔填写，要求字迹工整清晰。一、计量标准的工作原理及其组成二、选用的计量标器及其主要配套设备三、计量标准的主要技术指标四、环境条件（3）（4）（5）（5）五、计量标准的量值溯源和传递框图六、计量标准的测量重复性考核七、计量标准的稳定性考核八、测量不确定度评定（6）（7）（8）（9）九、计量标准的测量不确定度验证十、结论（13）（14）（14）十一、附加说明一、建立计量标准的目的随着国民生产的发展和人民生活水平的提高，温湿度计的应用也越来越广泛，对温湿度计的准确度要求也越来越高，本计量标准的正是为了满足企事业单位和人民群众的需求而建立的。本计量标准是社会公用计量标准，建立后可以在济阳县区范围内进行机械式温湿度计和数字温湿度表的检定工作，现在济阳县区范围内企事业单位所拥有的机械式温湿度计数量众多，每年的检定数量也是逐步上升。标准建立后预计可以创造不错的经济效益，同时也可以满足企事业单位和人民群众的需求，达到了经济效益和社会效益双丰收的目的。本计量标准的传递对象是测量范围在5℃～50℃、30%RH～95%RH的机械式温湿度计、数字式温湿度表。二、计量标准的工作原理及其组成本计量标准的工作原理见下图：湿度标准器：精密露点仪气流方向被检湿度仪器HWS-III型温湿度检定箱产生一定温度、一定相对湿度的稳定湿气.该湿气可以被引出，其中一路引到湿度标准器---OptidewVision型精密露点仪，另一路引到被检温湿度计。这样，通过比对，可以对被检温湿度计进行检定。另外，还可将湿度标准器和被检温湿度计的探头直接投入测试室，进行检定。本计量标准由两部分组成，一是湿度源：C4-340Pro型气候试验箱；二是温度标准器：Optidew型精密露点仪。三、选用的计量标准器及主要配套设备不确定度或制造厂及出厂编号检定证书号计量标准器精密露点仪名称型号测量范围一级准确度等级或最大允许误差MICHELL141480/141358ST1OptidewVision（-50～+90）℃DP2013E13-20-004552OptidewVision（-40～+90）℃DPMICHELL1414802013E11-10-004119精密露点仪(温度)一级伟思富奇环境(-40～+180)℃±（0.1～0.5）℃试验仪器(太T22-20131832主要配套设备温湿度表气候试验箱C4-340Pro（10～98）%RH±（1～3）%RH仓有限公司)970010（-10～50）℃（10～90）%RH1℃1%RH天津02WD16-201300533WSB-A1四、计量标准的主要技术指标1、温度范围：-40℃～+90℃2、湿度范围：10%RH～98%RH3、温度精度：±0.1℃4、湿度精度：±2%RH五、环境条件项目要求实际情况结论温度湿度（5～35）℃（15～25）℃合格合格10%RH～85%RH40%RH～70%RH六、计量标准的量值溯源和传递框图上一级计量精密露点仪准确度等级：±0.15℃±1.0%RH溯源单位：上海市计量测试技术研究院华东国家计量测试中心器具直接比对本级计量器精密露点仪测量范围：-40℃DP～+90℃DP准确度等级：一级具直接比对下级计机械式温湿度计测量范围：5℃～50℃20%RH～95%RHMPE=±2.0℃量器具±5%RH七、计量标准的测量重复性考核将C4-340Pro型气候试验箱发生的温、湿度值调定在20℃、60%RH，稳定2小时后，用OptidewVision精密露点仪作等精度测量,相同条件下测量10次，共测10次数据，见下表：温度：测量值测量值Xi（℃）Vi=xi－Vi2=(xi－)20.00序号1219.919.80.0-0.10.0120.003419.920.020.119.919.919.919.819.9199.119.90.00.10.20.00.00.0-0.10.00.10.010.040.000.000.000.010.000.075678910实验标准差S＝＝0.09℃结论：计量标准的重复性小于计量标准测量不确定度评定中重复性引入的不确定分量0.09℃∠0.12℃。湿度：测量值Xi（％RH）序号Vi=xi－Vi2=(xi－)21260.560.9-0.10.30.010.093460.360.661.260.560.260.060.561.0605.760.6-0.30.00.090.000.360.010.160.360.010.161.2550.66-0.1-0.4-0.6-0.10.478910实验标准差S＝＝0.37%RH结论：计量标准的重复性小于计量标准测量不确定度评定中重复性引入的不确定分量0.37%RH∠0.73%RH。七、计量标准的稳定性考核我们采用精密露点仪与气候试验箱比对的方法来进行装置的长期稳定性考核。在一年中，每1月进行一次，每次考核时，C4-340Pro型气候试验箱的温、湿度发生值均调定在20℃、60%RH，稳定2小时后，用OptidewVision精密露点仪进行测量，相同条件下测10次，共测10个数据。考核结果见下表：温度考核日期2013.08.102013.09.102013.10.10露点仪(℃)检定箱(℃)露点仪检定箱露点仪检定箱露点仪检定箱露点仪序号检定箱(℃)(℃)(℃)(℃)(℃)(℃)(℃)(℃)123456720.020.220.119.820.020.020.119.819.919.919.920.020.020.120.220.020.119.919.719.920.020.020.119.920.019.920.020.019.819.820.220.220.020.019.819.720.020.020.120.120.019.98920.019.820.020.020.019.820.020.220.119.919.920.020.020.020.319.819.920.010平均值误差20.00-0.0619.94-0.0720.01-0.0319.9420.0319.97本计量标准的稳定性为:Td=-0.07-(-0.03)︱=0.04（℃）小于装置的温度不确定度U=0.24（℃），（k=2）。湿度：考核日期2013.08.102013.09.102013.10.10露点仪(％RH)59.4检定箱(％RH)61.0露点仪检定箱露点仪检定箱露点仪检定箱露点仪序号检定箱(％RH)(％RH)(％RH)(％RH)(％RH)(％RH)(％RH)(％RH)123456760.060.460.760.660.961.260.960.360.660.660.760.560.260.260.961.161.461.060.559.959.360.260.560.760.660.460.059.659.759.959.859.860.460.661.361.060.860.560.059.88960.860.660.460.560.260.260.260.760.960.060.160.359.760.260.559.560.060.110平均值误差60.660.05-0.2760.62-0.2960.3560.4560.16-0.60本计量标准的年稳定性为:Hmax=-0.60-(-0.27)︱=0.33（％RH）小于装置的湿度不确定度U=1.4（%RH），（k=2）。八、测量不确定度评定机械式温湿度计温度测量结果的不确定度分析1．概述1.1测量依据：依据JJG205-2005《机械式温湿度计检定规程》1.2测量环境条件：温度（20±5）℃，湿度≤75%RH1.3测量标准及其主要计量特性：精密露点仪：露点温度量程：（-50~+90）℃相对湿度量程：（0%~100%）RH露点准确度：±0.2℃温度准确度：±0.1℃相对湿度准确度：±1.0%RH1.4被测对象及其主要性能：机械式温湿度计：温度量程：（5~50）℃相对湿度量程：（30~95）%RH温度示值误差：2.0℃1.5测量参数与测量方法简述：温湿度计检定标准装置由标准器精密露点仪及温湿度检定箱组成。检定时将被检温湿度计置于测试仓内，调整恒温恒湿试验箱内温度，使之达到检定点，稳定30分钟，开始读数。检定点为10℃、20℃、30℃。将测得的变量与实际变量相比，超出允许值的表，进行调整。1.6评定结果的使用：符合上述条件下的常规测量中，本测量不确定度评定结果可直接用于重复性条件下或复现性条件下的测量结果。2.数学模型式中：-----------被检湿度计的示值误差T---------被检湿度计的读数TB---------精密露点仪显示读数d---------精密露点仪的示值修正值3．输入量的标准不确定度评定3.1输入量u（T）的标准不确定度评定标准不确定度u（T）由三个不确定度分项构成。3.1.1测量重复性u（T1）对三只温湿度表，湿度范围（0~100%）RH的机械式温湿度表分别在检定点15℃、20℃、30℃各重复测量10次，如此得到9组示值误差数据，然后分别对每组计算实验标准差si，即：s1=0.05℃，s2=0.04℃，s3=0.05℃，s4=0.05℃，s5=0.03℃，s6=0.05℃，s7=0.03℃，s8=0.05℃，s9=0.04℃u（T1）=simax=0.05℃自由度v（U被1）=9×（10-1）=813.1.2被检温湿度表的示值估读引入的标准不确定度u（T2），用B类标准不确定度评定。由于机械式温湿度表的示值估读到0.1℃，所引起的误差为1/2=0.05℃，，其分布为均匀分布，包含因子k=准不确定度为：u（T2）=，其标0.03℃其估算值的不可靠性约为10%，则自由度v（T2）=（10%）-2/2=503.1.3温场不均匀性引入的不确定度u（T3）的评定，用B类标准不确定度评定。检定箱的均匀性误差不得超过0.3℃，校准时为九点布点其分布为均匀分布，包含因子k=，其标准不确定度为：u（T3）=0.06℃其估算值的不可靠性约为10%，则自由度v（T3）=（10%）-2/2=503.1.4温场波动性引入的不确定度u（T4）的评定，用B类标准不确定度评定。检定箱的波动性误差不得超过±0.2℃，其分布为均匀分布，包含因子k=，其标准不确定度为：u（T4）=0.04℃其估算值的不可靠性约为10%，则自由度v（T4）=（10%）-2/2=50因为u（T1）、u（T2）、u（T3）u（T4）互不相关，所以0.09℃3.2输入量u（TB）的标准不确定度评定输入量u（TB）的标准不确定度的主要来源为精密露点仪的分辨力，采用B类评定方法进行评定。精密露点仪的分辨力为0.1℃，其分布为均匀分布，包含因子k=，其标准不确定度为：u（TB）=0.06℃3.3输入量u（Td）的标准不确定度评定该项不确定度是由标准器的使用不确定度引入的。根据标准器的检定证书，上级标准器的温度不确定度为0.15℃，置信概率为95%,k=2，则u（Td）=0.15/2=0.08℃。自由度v（u（U修））=1004．合成标准不确定度的评定4.1．灵敏系数数学模型4.2标准不确定度汇总于表标准不确定度分不确定度来源量u（Ui）标准不确定度Ci（℃）viu（U被）测量重复性u（U被1）被检温湿度计的示0.050.030.060.04181505050值估读u（U被2）温场不均匀度u（U被3）温场波动度u（U被4）u（U标’）u（U修）精密露点仪的分辨0.06力u（U标’）-1-150标准器的使用不确0.08定度u（Td）1004.3合成标准不确定度及其自由度的计算各输入量间独立不相关，则合成不确定度为=0.12（℃）=4405．扩展不确定度的评定取置信概率p=95%，查表k=2U95=k×=2×0.12=0.24（℃）6．测量不确定度的报告与表示U95=k×=0.24（℃），k=2v=440八、测量不确定度评定机械式温湿度计相对湿度测量结果的不确定度分析1．概述1.1测量依据：依据JJG205-2005《机械式温湿度计检定规程》1.2测量环境条件：温度（20±5）℃，湿度≤75%RH1.3测量标准及其主要计量特性：精密露点仪：露点温度量程：（-50~+90）℃相对湿度量程：（0%~100%）RH露点准确度：±0.2℃温度准确度：±0.1℃相对湿度准确度：±1.0%RH1.4被测对象及其主要性能：机械式温湿度计：温度量程：（5~50）℃相对湿度量程：（30~95）%RH相对湿度示值误差：5%RH（40%RH～70%RH，20℃）7%RH（40%RH以下或70%RH以上，20℃）1.5测量参数与测量方法简述：温湿度计检定标准装置由标准器精密露点仪及恒温恒湿试验箱组成。检定时将被检温湿度计置于测试仓内，调整恒温恒湿试验箱内湿度，使之达到检定点，稳定15~30分钟，开始读数。检定点为80%RH、60%RH、40%RH。将测得的变量与实际变量相比，超出允许值的表，进行调整。1.6评定结果的使用：符合上述条件下的常规测量中，本测量不确定度评定结果可直接用于重复性条件下或复现性条件下的测量结果。2.数学模型式中：-----------被检湿度计的示值误差U被---------被检湿度计的读数U实---------测试仓内实际湿度U标---------精密露点仪显示读数U修---------精密露点仪的示值修正值3．输入量的标准不确定度评定3.1输入量u（U被）的标准不确定度评定标准不确定度u（U被）由三个不确定度分项构成。3.1.1测量重复性u（U被1）对三只型号为WSB-A1，湿度范围（0~100%）RH的温湿度表分别在检定点40%RH、60%RH、80%RH各重复测量10次，如此得到9组示值误差数据，然后分别对每组计算实验标准差si，即：s1=0.4%RH，s2=0.4%RH，s3=0.2%RH，s4=0.4%RH，s5=0.4%RH，s6=0.2%RH，s7=0.4%RH，s8=0.4%RH，s9=0.4%RHu（U被1）=simax=0.4%RH自由度v（U被1）=9×（10-1）=813.1.2被检温湿度表的示值估读引入的标准不确定度u（U被2），用B类标准不确定度评定。由于温湿度表的示值估读到1%RH，所引起的误差为1/2=0.5（%RH），，其分布为均匀分布，包含因子k=，其标准不确定度为u（U被2）=0.3（%RH）其估算值的不可靠性约为10%，则自由度v（U被2）=（10%）-2/2=503.1.3湿场不均匀性引入的不确定度u（U被3）的评定，用B类标准不确定度评定。检定箱的均匀性误差不得超过1.0%RH，其分布为均匀分布，包含因子k=，其标准不确定度为u（U被2）=0.3（%RH）其估算值的不可靠性约为10%，则自由度v（U被3）=（10%）-2/2=503.1.4湿场波动性引入的不确定度u（U被4））的评定，用B类标准不确定度评定。检定箱的波动性误差不得超过±0.8%RH，其分布为均匀分布，包含因子k=，其标准不确定度为u（T4）=0.3（%RH）因为u（U被1）、u（U被2）、u（U被3）互不相关，所以0.66（%RH）3.2输入量u（U标’）的标准不确定度评定输入量u（U标’）的标准不确定度的主要来源为精密露点仪的分辨力，采用B类评定方法进行评定。精密露点仪的分辨力为0.1%RH，其分布为均匀分布，包含因子k=0.03（%RH），其标准不确定度为u（U被2）=3.3输入量u（U修）的标准不确定度评定该项不确定度是由标准器的使用不确定度引入的。根据标准器的检定证书，标准器的露点扩展不确定度为1.0%RH（k=2），u（U修）=1.0/3=0.3（%RH）。自由度v（u（U修））=1004．合成标准不确定度的评定4.1．灵敏系数数学模型4.2标准不确定度汇总于表标准不确定度分量不确定度来源标准不确定度Civiu（Ui）（%RH）u（U被）测量重复性u（U被1）被检湿度计的示值估读u（U被2）湿场不均匀性u（U被3）测量重复性u（U标）0.40.30.517550u（U标’）u（U修）0.03-1-1标准器的使用不确定度0.31004.3合成标准不确定度及其自由度的计算各输入量间独立不相关，则合成不确定度为=0.73（%RH）=1305．扩展不确定度的评定取置信概率p=