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恒定湿热试验测量不确定度评定

承之

2018/07/03

0 引言
长期以来，误差和误差分析一直是计量学领域的一个重要组成部分。由于测量实验方法和实验设备的不完善，周围环境的影响，以及受人们认识能力所限等，测量和实验所得数据和被测量真值之间，不可避免地存在着差异，即误差。目前，人们普遍认为，即使对完全已知或猜测的误差因素进行补偿、修正后，所得结果依然只能是被测量的一个估计值，即对如何用测量结果更好地表示被测量的值仍有怀疑。这时，不确定度概念作为测量史上的一个新生事物出现了。只有伴随不确定度的定量陈述，测量结果才可以说是完整的。恒定湿热是环境试验中的一项内容，其检测方法的性质属于不给出数值型结果的定性检测，决定了其无法从计量学和统计学角度对测量不确定度进行有效而严格的评估，但可以通过分析方法，列出各主要的不确定度分量，并作出合理的评估。本文通过识别和具体分析恒定湿热试验中各测量不确定度的来源，对各种影响因素进行评价，分析人、机、料、法、环等各环节对测量结果的影响，给出影响恒定湿热测量结果的不确定度。
1 试验方法
1.1试验方法标准：GB/T2423.3-2016《电工电子产品环境试验第2部分试验方法试验Cab：恒定湿热》。
1.2试验方法描述：依据严酷等级（温度：60℃，相对湿度95%RH，持续时间240h），以小于1℃/min的温变速率达到60℃，在温度达到要求后使湿度在2h内达到95%RH，然后在此状态下保持240h。
1.3样品
型号为TL059FDMP01-00的LCD
1.4 仪器设备
1.4.1 KTHG-515TBS恒定湿热试验箱（以下简称“试验箱”）
2数学模型
T_s=T_x (1)
H_S=H_X(2)
式（1）中，T_s为样品在试验箱中的实际温度，℃；T_x为试验箱相对应的读数，℃。
式（2）中，H_S为样品在试验箱中的实际温度，%RH；H_X为试验箱相对应的读数，%RH。
3不确定度的来源
由于在试验箱内进行试验，因此环境温湿度对结果的影响较小，基本忽略。电源电压的波动通过稳压源控制电源电压参数的可变性，从而使得影响程度最小，可忽略。读数的延时，我们通过选择熟练操作人员的操作而减小其影响。人员的读数影响较小，忽略。根据本实验的实际情况，测量中没有进行重复测量，采用B 类评定方法，本试验不确定主要来源如下：
3.1试验箱温度偏差引入的标准不确定度分量u_T1,试验箱湿度偏差引入的标准不确定度分量u_H1；
3.2试验箱内温度波动引入的标准不确定度分量u_T2 ，试验箱内湿度波动引入的标准不确定度分量u_H2；
3.3 试验箱内温度均匀度引入的标准不确定分量u_T3，试验箱内湿度均匀度引入的标准不确定度分量u_H3；
3.4 试验箱测温用的PT100热电阻温度传感器引入的标准不确定度分量u_T4，试验箱测湿用的干湿球温度计引入的标准不确定度分量u_H4.
4 标准不确定度的评定
4.1 u_T1、u_H1的计算
根据试验箱的校准证书，给出60℃,95%RH的温度最大值为60.8℃，相对湿度最大值为92.8%RH,温度最小值为60.5℃，相对湿度最小值为92.3%RH，按均匀分布，取k=，则u_T1=(60.8-60.5)/(2√3)≈0.087℃；u_H1=(92.8-92.3)/(2√3)=0.144%RH；
4.2 u_T2、u_H2的计算
根据试验箱的校准证书，给出60℃,95%RH的温度波动度为±0.1℃，相对湿度波动度为±0.3%RH,按均匀分布，取k=√3，则u_T2=0.1/√3≈0.058℃；u_H2=0.3/√3≈0.173%RH；
4.3 u_T3、u_H3的计算
根据试验箱的校准证书，给出60℃,95%RH的温度均匀度为±0.5℃，相对湿度均匀度为±0.7%RH按均匀分布，取k=√3，则u_T3=0.5/√3≈0.289℃；u_H3=0.7/√3≈0.404%RH；
4.4 u_T4、u_H的计算
由PT100热电阻（按A级考虑）偏差公式为±（0.15+0.002|t|）可知, PT100热电阻在60℃时偏差为±0.27℃，查阅干湿球温度湿度换算表，湿球温度变化0.3℃，湿度最大变化1.5%RH，按均匀分布，k=√3，则u_T4=0.27/√3=0.156℃，u_H4=1.5/(2√3)=0.433℃
4.5合成标准不确定度
合成标准不确定度为：u_Tx=√(u_T1+u_T2+u_T3+u_T4 )=0.34℃；u_Tx=√(u_H1+u_H2+u_H3+u_H4 )=0.63%RH
4.8 扩展不确定度
取k=2，计算扩展不确定度U_T=k×u_Tx=2×0.34=0.68℃ ；U_H=k×u_Hx=2×0.63=1.26%RH
5 结果报告
恒定湿热试验的温度T=60℃±0.68℃，湿度H=95%RH±1.26%RH（包含因子k=2，对应约95%的置信概率）
6 总结

本文对恒定湿热试验进行了分析探讨及不确定度评定，给出了箱体显示温度值的评定过程，根据各标准不确定度分量，可知在此恒定湿热验过程中哪些是影响试验结果的主要因子。当然由于每个评定者的认知不同，也可能会导致同一被测结果作出不尽相同的不确定度评定，但可以通过对每个试验结果受影响的各种因素和细致分析，尽量更准确地确定其受影响的不确定度。

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wccd1

第1楼2018/07/03

原创写的不错，只可惜在本版光顾的人太少。

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