液體恒溫試驗設(shè)備溫度性能測試規(guī)范

JJF2019—20221液體恒溫試驗設(shè)備溫度性能測試規(guī)范1范圍本規(guī)范適用于溫度范圍為(-80~300)℃的液體恒溫試驗設(shè)備溫度性能的測試,其他類似設(shè)備的溫度性能也可參照本規(guī)范進行測試。2引用文件本規(guī)范引用了下列文件:GB/T5170.1—2016電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗設(shè)備檢驗方法第1部分:總則GB/T5170.2—2017環(huán)境試驗設(shè)備檢驗方法第2部分:溫度試驗設(shè)備GB/T26808—2011恒溫槽與恒溫循環(huán)裝置低溫恒溫槽GB/T28850—2012恒溫槽與恒溫循環(huán)裝置高溫恒溫槽凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用于本規(guī)范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本規(guī)范。3術(shù)語3.1工作空間workingspace液體恒溫試驗設(shè)備中能將溫度性能保持在規(guī)定要求內(nèi)的空間。3.2溫度偏差temperaturedeviation液體恒溫試驗設(shè)備在穩(wěn)定狀態(tài)下,工作空間內(nèi)各測量點在規(guī)定時間內(nèi)實測最高溫度和最低溫度與設(shè)定溫度的偏差。兩個偏差分別稱為溫度上偏差和溫度下偏差。3.3溫度均勻度temperatureuniformity液體恒溫試驗設(shè)備在穩(wěn)定狀態(tài)下,某一瞬時的工作空間內(nèi)各測量點最高溫度與最低溫度的差值的平均值。3.4溫度波動度temperaturefluctuation液體恒溫試驗設(shè)備在穩(wěn)定狀態(tài)下,規(guī)定時間間隔內(nèi)的工作空間內(nèi)各測量點溫度變化的最大值。4概述液體恒溫試驗設(shè)備(以下簡稱設(shè)備),一般由槽體、加熱和/或制冷器以及溫控系統(tǒng)三部分組成。其工作原理為:將設(shè)備設(shè)定到指定溫度值,溫度傳感器將感受的工作介質(zhì)溫度轉(zhuǎn)換為模擬電信號,經(jīng)控制電路處理后,與設(shè)定溫度進行比較并輸出控制信號,控制電熱和/或制冷器的加熱和/或制冷能量,使槽體內(nèi)的工作介質(zhì)保持恒溫。設(shè)備的槽體一般為長方體或圓柱體,設(shè)備所使用的工作介質(zhì)有水、乙醇、硅油、防凍液等。JJF2019—202225計量特性5.1溫度性能設(shè)備的溫度性能包括溫度偏差、溫度均勻度及溫度波動度。典型設(shè)備的溫度性能要求見表1。表1典型設(shè)備的溫度性能要求項目溫度范圍(-80~100)℃(100~300)℃溫度偏差±1.0℃±2.5℃溫度均勻度0.5℃1.0℃溫度波動度0.5℃1.0℃注:以上技術(shù)要求不用于合格判定,僅供參考。5.2安全性能常溫下,設(shè)備的金屬外殼或接地端子與電源端子之間的絕緣電阻應(yīng)不小于20MΩ。6測試條件6.1環(huán)境條件溫度:(15~35)℃;相對濕度:不大于85%。設(shè)備周圍應(yīng)無強烈振動及腐蝕性氣體存在,并無明顯空氣流動,應(yīng)避免其他冷、熱源的影響。實際工作中,環(huán)境條件還應(yīng)滿足測量標準器正常使用的要求。6.2測量標準及其他設(shè)備溫度測量標準一般由溫度傳感器及溫度顯示(記錄)儀組成,其在與設(shè)備對應(yīng)溫度范圍內(nèi)的不確定度應(yīng)不大于設(shè)備溫度偏差最大允許值的絕對值的1/3。溫度測量標準及其他設(shè)備技術(shù)要求見表2。表2溫度測量標準及其他設(shè)備技術(shù)要求序號名稱測量范圍技術(shù)要求1溫度測量標準(-80~300)℃分辨力:不低于0.01℃MPE:±(0.15℃+0.002t)2絕緣電阻表(0~∞)MΩ直流電壓:500V10級注:1溫度傳感器尺寸應(yīng)盡量小,并且能整體浸入工作空間。2溫度測量標準技術(shù)要求為包含傳感器和溫度顯示(記錄)儀的整體要求。3溫度測量標準各通道的測量結(jié)果應(yīng)包含修正值。4也可采用滿足要求的其他設(shè)備。5應(yīng)定期或不定期對溫度測量標準進行性能核查。JJF2019—202237測試項目和測試方法7.1測試、檢查項目測試項目:溫度偏差、溫度均勻度和溫度波動度。檢查項目:絕緣電阻。7.2絕緣電阻的檢查用絕緣電阻表測量設(shè)備的外殼或接線端子與電源端子之間的絕緣電阻,其結(jié)果應(yīng)符合5.2的要求。7.3測試方法7.3.1測試溫度點的選擇測試溫度點為設(shè)備使用溫度范圍的上限、下限和中間點,也可根據(jù)用戶需要進行選擇。7.3.2工作空間的確定設(shè)備的工作空間按制造商提供的產(chǎn)品說明書確定。若產(chǎn)品說明書未規(guī)定工作空間,則應(yīng)根據(jù)表3確定工作空間,但工作空間上表面距離液面不應(yīng)小于30mm。如果加熱(制冷)裝置位于槽體的底部或側(cè)面,則工作空間的計算應(yīng)從加熱(制冷)裝置靠近工計算。表3工作空間要求槽體內(nèi)尺寸距底面、液面(或隔板)距槽壁(或擋板、加熱器、冷卻器)長方體槽體(W×L×H)≥0.15H≥0.15W或0.15L圓柱體槽體(D×H)≥0.15H≥0.15D注:以操作者正常操作為基點,W表示槽體左右方向尺寸,L表示槽體前后方向尺寸,H表示液體介質(zhì)液位的高度,D表示槽體的直徑。7.3.3測量點的位置溫度傳感器布放位置為設(shè)備溫度性能測試時的測量點位置。當工作空間為長方體時,溫度傳感器應(yīng)布放在工作空間內(nèi)的角點及幾何中心點。當工作空間為圓柱體時,溫度傳感器應(yīng)布放在工作空間平面的象限點及工作空間幾何中心點。當設(shè)備工作空間內(nèi)有置物裝置時,可按實際情況將溫度傳感器布放在相應(yīng)位置并用圖示說明。溫度傳感器測量點序號用1,2,3,……數(shù)字表示。7.3.3.1當工作空間深度小于15cm時,溫度測量點數(shù)量為5個,溫度傳感器應(yīng)布放在工作空間1/2深度水平面上,見圖1所示。JJF2019—20224圖1工作空間深度小于15cm時的溫度測量點布放示意圖7.3.3.2當工作空間深度大于15cm時,溫度測量點數(shù)量為9個,溫度傳感器應(yīng)布放在工作空間上、下水平面及空間幾何中心點,見圖2所示。圖2工作空間深度大于15cm時的溫度測量點布放示意圖7.3.3.3當工作空間過小或過大時,可按用戶需要或?qū)嶋H情況確定測量點的數(shù)量和位置,并用圖示說明。7.3.4溫度的測試在設(shè)備空載條件下進行測試。在確認設(shè)備液位正常后,將設(shè)備控制溫度設(shè)定到測試溫度,并開啟運行設(shè)備,待其達到設(shè)定溫度并處于穩(wěn)定狀態(tài)后開始記錄各測量點溫度。應(yīng)每2min測量一次,測量過程應(yīng)包括一個以上的完整溫度變化周期,測量時間應(yīng)在30min以上。7.4數(shù)據(jù)處理7.4.1溫度偏差按公式(1)和公式(2)計算設(shè)備的溫度上偏差和溫度下偏差:Δtmax=tmax-tS(1)Δtmin=tmin-tS(2)式中:Δtmax—設(shè)備的溫度上偏差,℃;Δtmin—設(shè)備的溫度下偏差,℃;tmax—修正后各測量點在規(guī)定時間內(nèi)測得的最高溫度,℃;tmin—修正后各測量點在規(guī)定時間內(nèi)測得的最低溫度,℃;JJF2019—20225tS—設(shè)備的設(shè)定溫度,℃。7.4.2溫度均勻度按公式(3)計算設(shè)備的溫度均勻度:Δtu=(timax-timin)/n式中:Δtu—設(shè)備的溫度均勻度,℃;timax—修正后各測量點在第i次測量時測得的最高溫度,℃;timin—修正后各測量點在第i次測量時測得的最低溫度,℃;n—測量次數(shù)。7.4.3溫度波動度按公式(4)計算設(shè)備的溫度波動度:Δtf=max(tjmax-tjmin)式中:Δtf—設(shè)備的溫度波動度,℃;tjmax—修正后測量點j在n次測量中測得的最高溫度,℃;tjmin—修正后測量點j在n次測量中測得的最低溫度,℃;j—測量點序號。8測試結(jié)果表達(3)(4)經(jīng)測試的設(shè)備出具測試證書或測試報告,測試證書或測試報告至少應(yīng)包括以下信息:b)實驗室名稱和地址;c)進行測試的地點(如果與實驗室的地址不同);d)證書(或報告)的唯一性標識(如編號),每頁及總頁數(shù)的標識;e)客戶的名稱和地址;f)被測對象的描述和明確標識;g)進行測試的日期;h)測試所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標識,包括名稱及代號;i)本次測試所用測量標準的溯源性及有效性說明;j)測試環(huán)境的描述;k)溫度偏差、溫度均勻度和溫度波動度的測試結(jié)果及相應(yīng)不確定度,以及絕緣電阻檢查結(jié)果的說明;l)對測試規(guī)范的偏離的說明;m)測試證書或測試報告簽發(fā)人的簽名、職務(wù)或等效標識;n)測試人和核驗人簽名;o)測試結(jié)果僅對被測對象有效性的聲明;JJF2019—20226p)未經(jīng)實驗室書面批準,不得部分復(fù)制測試證書或測試報告的聲明。9復(fù)測時間間隔建議復(fù)測間隔時間為1年,使用特別頻繁時應(yīng)適當縮短。在使用過程中經(jīng)過修理、更換重要器件時,需重新進行測試。由于復(fù)測間隔時間的長短是由設(shè)備的使用情況、使用者、設(shè)備本身質(zhì)量等因素所決定,因此用戶可根據(jù)實際使用情況確定復(fù)測時間間隔。JJF2019—20227附錄A液體恒溫試驗設(shè)備溫度性能測試原始記錄參考格式委托單位:生產(chǎn)單位:測試地點:測試依據(jù):測試用標準器:設(shè)備名稱:型號規(guī)格:環(huán)境溫度:證書編號:出廠編號:℃環(huán)境相對濕度:%名稱型號器號測量范圍準確度等級/不確定度/最大允許誤差溯源機構(gòu)及證書編號有效期限1.溫度性能測試記錄設(shè)定溫度:℃計量單位:℃次數(shù)實測溫度值各測量點之間的最大差值12345678912345678910111213141516每一測量點中的最大差值溫度上偏差及不確定度溫度均勻度及不確定度溫度下偏差及不確定度溫度波動度及不確定度JJF2019—202282.溫度測試點布設(shè)位置示意圖3.絕緣電阻檢查結(jié)果測試員:核驗員:測試日期:JJF2019—20229附錄B液體恒溫試驗設(shè)備測試證書(報告)內(nèi)頁參考格式測試結(jié)果1.溫度性能測試結(jié)果測試溫度/℃測試項目測量值/℃不確定度/℃(k=2)溫度上偏差溫度下偏差溫度均勻度溫度波動度2.絕緣電阻檢查結(jié)果3.溫度測試點布設(shè)位置示意圖以下空白JJF2019—202210附錄C液體恒溫試驗設(shè)備溫度偏差不確定度評定示例C.1被測對象恒溫水槽,溫度設(shè)定分辨力為0.1℃,以測試溫度點50.0℃為例進行評定。C.2測量標準溫度巡檢儀,溫度指示分辨力為0.01℃。C.3測試方法按照本規(guī)范的測試要求,將溫度巡檢儀的傳感器按規(guī)定測試點要求布放。恒溫水槽設(shè)定為50.0℃,并開啟運行。當恒溫水槽溫度達到設(shè)定值并穩(wěn)定后開始記錄溫度巡檢儀顯示的溫度值,記錄時間間隔為2min,30min內(nèi)共記錄16組數(shù)據(jù)。C.4測量模型Δtmax=tmax-tS(C.1)Δtmin=tmin-tS(C.2)式中:Δtmax—恒溫水槽的溫度上偏差,℃;Δtmin—恒溫水槽的溫度下偏差,℃;tmax—修正后各測量點在規(guī)定時間內(nèi)測得的最高溫度,℃;tmin—修正后各測量點在規(guī)定時間內(nèi)測得的最低溫度,℃;tS—恒溫水槽的設(shè)定溫度,℃。C.5標準不確定度的評定恒溫水槽溫度上偏差和溫度下偏差的不確定度來源包括:被測恒溫水槽測量重復(fù)性、標準器分辨力、標準器誤差、標準器穩(wěn)定性。C.5.1恒溫水槽溫度偏差測量重復(fù)性與標準器分辨力引入的標準不確定度u1max、u1min對恒溫水槽進行10次重復(fù)測量,計算每次測量的溫度上偏差和溫度下偏差,得到兩組測量列分別如下:溫度上偏差Δtmax/℃:0.25,0.26,0.19,0.28,0.24,0.21,0.18,0.28,0.24,0.20; 溫度下偏差Δtmin/℃:0.03,0.04,-0.02,0.04,0.03,0.01,-0.05,0.04,0.03,0.01。用貝塞爾公式計算標準偏差,則由重復(fù)測量引入的標準不確定度分別為:u1(Δtmax)=s(Δtmax)=0.036℃u1(Δtmin)=s(Δtmin)=0.030℃標準器的溫度分辨力為0.01℃,區(qū)間半寬為0.005℃,服從均勻分布,則由標準器分辨力引入的標準不確定度為:u1maxb=u1minb=0.005℃/3≈0.003℃測量重復(fù)性引入的標準不確定度遠大于標準器分辨力引入的標準不確定度,取其中較大者,則:JJF2019—202211u1max=u1(Δtmax)=0.036℃u1min=u1(Δtmin)=0.030℃C.5.2標準器誤差引入的標準不確定度u2在50℃時標準器的最大允許誤差為±(0.15℃+0.002t),即±0.25℃。按均C.5.3標準器穩(wěn)定性引入的標準不確定度u3勻分布考慮,則標準器誤差引入的標準不確定度為u2=0.25℃/3≈0.144C.5.3標準器穩(wěn)定性引入的標準不確定度u3標準器年穩(wěn)定性為0.10℃,按均勻分布計算,則由其引入的標準不確定度為u3=0.10℃/3≈0.058℃。C.6標準不確定度匯總見表C.1和表C.2。表C.1溫度上偏差標準不確定度匯總表序號標準不確定度符號不確定度來源標準不確定度/℃1u1max溫度上偏差測量重復(fù)性0.0362u2標準器誤差0.1443u3標準器穩(wěn)定性0.058表C.2溫度下偏差標準不確定度匯總表序號標準不確定度符號不確定度來源標準不確定度/℃1u1min溫度下偏差測量重復(fù)性0.0302u2標準器誤差0.1443u3標準器穩(wěn)定性0.058C.7合成標準不確定度C.7.1溫度上偏差的合成標準不確定度uc(Δtmax)u1max,u2,u3互不相關(guān),則溫度上偏差的合成標準不確定度uc(Δtmax)為:uc(Δtmax）=umax+u+u=0.159℃C.7.2溫度下偏差的合成標準不確定度uc(Δtmin)u1min,u2,u3,互不相關(guān),則溫度下偏差的合成標準不確定度uc(Δtmin)為:uc(Δtmin）=umin+u+u=0.158℃C.8擴展不確定度取包含因子k=2,則恒定度為:恒溫水槽溫度下偏差的擴展不確定度為:U=k×uc(Δtmin)≈0.4℃即溫度偏差的擴展不確定度為:U=0.4℃,k=2JJF2019—202212附錄D液體恒溫試驗設(shè)備溫度均勻度不確定度評定示例D.1被測對象恒溫水槽,溫度設(shè)定分辨力為0.1℃,以測試溫度點50.0℃為例進行評定。D.2測量標準0.05℃,k=2。溫度巡檢儀,溫度指示分辨力為0.01℃,0.05℃,k=2。D.3測試方法按照本規(guī)范的測試要求,將溫度巡檢儀的傳感器按規(guī)定測試點要求布放。恒溫水槽設(shè)定為50.0℃,并開啟運行。當恒溫水槽溫度達到設(shè)定值并穩(wěn)定后開始記錄溫度巡檢儀顯示的溫度值,記錄時間間隔為2min,30min內(nèi)共記錄16組數(shù)據(jù)。D.4測量模型Δtu=(timax-timin)/n式中:Δtu—恒溫水槽的溫度均勻度,℃;timax—修正后各測量點在第i次測量時測得的最高溫度,℃;timin—修正后各測量點在第i次測量時測得的最低溫度,℃;n—測量次數(shù)。D.5靈敏系數(shù)設(shè)Δti=Δtimax-Δtimin,i=1,…,n,則公n式(D.1)變換為公式(D.2)。Δtu=Δti/n則:u(Δtu)=u(Δti)/nD.6靈評定(D.1)(D.2)(D.3)恒溫水槽溫度均勻度的標準不確定度來源包括溫度均勻度的測量重復(fù)性、標準器的分辨力、標準器通道間差值的一致性。D.6.1溫度均勻度的測量重復(fù)性與標準器分辨力引入的標準不確定度u1(Δti)對恒溫水槽進行10次重復(fù)測量,計算每次測量的溫度均勻度,得到一組測量列如下:溫度均勻度Δti/℃:0.14,0.18,0.16,0.15,0.17,0.16,0.17,0.16,0.17,0.18。用貝塞爾公式計算標準偏差,則由重復(fù)測量引入的標準不確定度為:u1a(Δti）=s(Δti）=0.013℃標準器分辨力為0.01℃,區(qū)間半寬為0.005℃,服從均勻分布,則由標準器分辨JJF2019—202213力引入的標準不確定度為:u1b(Δti)=0.005℃/3=0.003℃測量重復(fù)性引入的標準不確定度大于標準器分辨力引入的標準不確定度,取其中較大者,則:u1(Δti)=u1a(Δti)=0.013℃D.6.2標準器通道間差值一致性引入的標準不確定度u2(Δti)標準器通道間溫度差值的一致性不超過0.03℃,區(qū)間半寬為0.015℃,服從均勻D.7標準不確定度匯總表分布,則u2(Δti)=0.015℃/3=0.008℃D.7標準不確定度匯總表溫度均勻度測量標準不確定度匯總見表D.1。表D.1溫度均勻度測量標準不確定度匯總表序號標準不確定度符號不確定度來源標準不確定度靈敏系數(shù)ccui(Δti）1u1(Δti)溫度均勻度的測量重復(fù)性0.013℃1/n0.001℃2u2(Δti)標準器通道間差值的一致性0.008℃10.008℃D.8合成標準不確定度u1(Δti)、u2(Δti)互不相關(guān),則溫度均勻度的合成標準不確定度uc(Δti)為:uc(Δti）=c1u1(Δti）]2+c2u2(Δti）]2=0.008℃D.9擴展不確定度取包含因子k=2,則恒定度為:JJF2019—202214附錄E液體恒溫試驗設(shè)備溫度波動度不確定度評定示例E.1被測對象恒溫水槽,溫度設(shè)定分辨力為0.1℃,以測試溫度點50.0℃為例進行評定。E.2測量標準0.05℃,k=2。溫度巡檢儀,溫度指示分辨力為0.01℃,0.05℃,k=2。E.3測試方法按照本規(guī)范的測試要求,將溫度巡檢儀的傳感器按規(guī)定測試點要求布放。恒溫水槽設(shè)定為50.0℃,并開啟運行。當恒溫水槽溫度達到設(shè)定值并穩(wěn)定后開始記錄溫度巡檢儀顯示的溫度值,記錄時間間隔為2min,30min內(nèi)共記錄16組數(shù)據(jù)。E.4測量模型Δtf=max(tjmax-tjmin)(E.1)式中:Δtf—恒溫水槽的溫度波動度,℃;tjmax—修正后測量點j在n次測量中測得的最高溫度,℃;tjmin