婴儿培养箱温度偏差、相对湿度偏差的测量不确定度评定

婴儿培养箱温度偏差、相对湿度偏差的测量不确定度评定

黄文虎

阜阳市计量测试研究所  236000

摘要；依据JJF1260-2010《婴儿培养箱校准规范》、JJF1059.1-2012《测量不确定度评定及表示》，在规定的条件下，用婴儿培养箱校准校准装置对性能稳定的婴儿培养箱的温度和相对湿度分别进行10次重复性测量，然后根据其温度偏差和相对湿度偏差的数学模型，通过对引起其不确定度的各个分量分析，进行标准不确定度的A类和B类评定，进而评定出婴儿培养箱温度偏差和相对湿度偏差的测量结果不确定度。

关键词：不确定度

A.1  温度偏差概述

婴儿培养箱温度是由测量范围：20℃〜50℃,最大允许误差：±0.2℃， 分辨力不超过0.01℃,时间常数：小于15 s的婴儿培养箱校准装置的温度测量标准器测量所得，该婴儿培养箱校准装置的温度测量标准器具有温度修正值。温度偏差是指依据JJF1260-2010《婴儿培养箱校准规范》的规定，在环境温度：20℃〜26℃,控制温度大于环境温度3℃，相对湿度：30%〜85%，大气压力：86 kPa〜106 kPa的条件下，在稳定温度状态下，显示温度平均值与平均培养箱温度的差值。

A.2  数学模型

△td =--

式中：△td——温度偏差，℃；

        ——显示温度10次记录平均值，℃；

——培养箱温度（A点温度）10次测量的平均的温度，℃；

——婴儿培养箱校准装置的温度测量标准器的修正值（指整体检测），℃；

A.3  测量不确定度的评定

A.3.1  测量不确定度的A类评定

将婴儿培养箱床位温度测试点用字母A, B, C, D, E表示，将5支温度传感器分别置于床垫中心和床垫长宽中心线划分为四块面积的中心点， 传感器放置在高出床垫表面上方10 cm的平面上，将婴儿培养箱的温度控制器设定到所要求的控制温度， 使婴儿培养箱正常工作。达到稳定温度状态后开始读数，每2 min记录所有测量点的显示温度及实测温度。

将温度控制器设定在32℃，稳定温度状态后开始读数，中心点温度测量结果如表A.1：

表A.1  温度测量结果

将表A.1的数据代人贝塞尔公式，得：

=32.14℃

=0.16℃

由此引起的不确定度的分量

u1 ==0.05℃

=32.15℃

=0.165℃

由此引起的不确定度的分量

u2==0.052℃

A.3.2  测量不确定度的B类评定

A.3.2.1  由婴儿培养箱校准装置的温度测量标准器的修正值△to引入的不确定度

从上级证书知：婴儿培养箱校准装置的温度测量标准器的修正值△to的扩展不确定度U=0.05℃，k=2，则由温度测量标准器的修正值△to引入的不确定度的分量：

u3==0.025℃

A.3.2.2  婴儿培养箱显示仪表分辩力的量化误差引入的不确定度

婴儿培养箱显示仪表显示分辩力为0.1℃时，其量化误差影响量半宽为0.05℃，按均匀分布考虑，则由显示仪表分辩力的量化误差引入的不确定度分量：

u4==0.03℃

A.4  合成标准不确定度

合成标准不确定度：uc=0.082℃

A.5  测量扩展不确定度

在最佳测量能力条件下，取k=2  ，则扩展不确定度

U=k uc(t)=0.16℃

A.6  测量不确定度评定的汇总

表A.2  测量不确定度评定汇总表

A.7  测量不确定度的表示

=32.15℃，U()=0.16℃；k=2。

B.1  相对湿度偏差概述

婴儿培养箱相对湿度测量是用测量范围：0〜100%RH,最大允许误差：±3%RH 分辨力不超过0. 1%RH的婴儿培养箱校准装置的湿度测量标准器即湿度计测量所得，相对湿度偏差是指依据JJF1260-2010《婴儿培养箱校准规范》的规定，在环境温度：20℃〜26℃,控制温度大于环境温度3℃，相对湿度：30%〜85%，大气压力：86 kPa〜106 kPa的条件下，婴儿培养箱湿度显示仪表示值与中心点实测湿度之差。

B.2  数学模型

△hd=hd-（ho+△ho）

式中：△hd——相对湿度偏差，%RH；

        hd——显示湿度，%RH；

        ho——A点实测湿度，%RH。

△ho——整体检定时湿度计的修正值，%RH。

B.3  测量不确定度的评定

B.3.1  测量不确定度的A类评定

婴儿培养箱床位相对湿度测试点为中心点，将婴儿培养箱校准装置的湿度测量标准器

放置于床垫中心，传感器放置在高出床垫表面上方10 cm的平面上。

将婴儿培养箱的温湿度控制器设定到所要求的控制温度、控制湿度上，使婴儿培养箱正常工作。达到稳定温度状态后开始读数。

把控制温度设为32 °C,设定湿度为60%RH，婴儿培养箱达到稳定温度状态。在温度为32℃，湿度为60%RH处，对婴儿培养箱相对湿度测试点即中心点进行湿度重复测量，每2 min记录相对湿度测试点的显示湿度及实测湿度，测量点的相对湿度测量结果如表B.1：

表B.1  相对湿度测量结果

将表B.1数据代入贝塞尔公式，得

=59.7%RH

=0.48%RH

则由此引起的不确定度的分量：

u1 ==0.15%RH

=59.6%RH

=0.45%RH

由此引起的不确定度的分量

u2==0.14%RH

B.3.2   B类不确定评定

B.3.2.1  由婴儿培养箱校准装置的湿度测量标准器修正值引入的不确定度

从婴儿培养箱校准装置的湿度测量标准器的不确定度评定中可知，湿度测量仪修正值△ho的扩展不确定度U=1.8%RH，k=2，相对湿度值修正使用，则由此引起的不确定度的分量：

B.3.2.2  婴儿培养箱的仪表分辩力的量化误差引入的不确定度

婴儿培养箱的仪表显示分辩力为1%RH时，其量化误差影响量半宽为0.5%RH，按均匀分布考虑，由此引起的不确定度的分量：

B.4  合成标准不确定度

合成标准不确定度：

B.5  扩展不确定度

在最佳测量能力条件下，取k=2 ，则扩展不确定度为：U=kuc（h）=1.94%RH

B.6  测量不确定度评定的汇总

表B.2  测量不确定度评定汇总表

B.7  测量不确定度的表示

=59.6%RH，U（△hd）=1.94%RH；k=2。

参考文献

JJF1260-2010《婴儿培养箱校准规范》

JJF 1101—2003《环境试验设备温度、湿度校准规范》

JJF1059.1-2012《测量不确定度评定及表示》

JJF 1001-2011 《通用计量术语及定义》

GB 11243-2008医用电气设备 第2部分：婴儿培养箱安全专用要求

作者简介：黄文虎，1973年1月出生，男，汉族，本科学历，高级工程师 从事计量技术研究