2017新款環境試驗箱溫度均勻性的有關問題

在我們2017與用(yong)戶交流(liu)的(de)過(guo)程(cheng)中，或(huo)是(shi)用(yong)戶在(zai)申請購(gou)買試驗箱(xiang)時提指標(biao)時，也有在(zai)試驗箱(xiang)計量(liang)過(guo)程(cheng)中會(hui)經常遇到(dao)的(de)溫度(du)(du)均勻性，溫度(du)(du)偏(pian)差，溫度(du)(du)波(bo)動度(du)(du)的(de)疑(yi)問，到(dao)底這幾個參數(shu)所代表(biao)的(de)物理含義以及(ji)它們之(zhi)間(jian)的(de)相互關系是(shi)怎樣，下面的(de)文(wen)章或(huo)許能幫(bang)您(nin)得到(dao)答案…

2017新款環境試驗箱溫度均勻性的有關問題

試(shi)驗(yan)箱（室）工作空間的(de)(de)試(shi)驗(yan)溫(wen)度(du)是否(fou)均(jun)勻(yun)是一(yi)個非常重要的(de)(de)問(wen)題(ti)，因為如果溫(wen)度(du)不均(jun)勻(yun)超過了允許偏差(cha)(cha)，則受試(shi)樣品的(de)(de)試(shi)驗(yan)條(tiao)件達(da)不到一(yi)致，有(you)的(de)(de)樣品或樣品某一(yi)部分(fen)，試(shi)驗(yan)溫(wen)度(du)偏高，有(you)的(de)(de)偏低，從而產生過試(shi)驗(yan)或欠試(shi)驗(yan)的(de)(de)問(wen)題(ti)，使(shi)試(shi)驗(yan)的(de)(de)再現性差(cha)(cha)，試(shi)驗(yan)得出(chu)的(de)(de)數據(ju)不可靠，最終使(shi)試(shi)驗(yan)歸于失敗。本文擬對氣候環境(jing)試(shi)驗(yan)箱（室）的(de)(de)溫(wen)度(du)均(jun)勻(yun)性有(you)關問(wen)題(ti)提出(chu)一(yi)些看法。

一、各種標準表述試驗箱（室）溫度均勻性的指標及其計算方法

1、均勻度：以溫度均勻度指標來表示試驗箱的溫度均勻性，例如有以下一些標準：

英國標準BS389-1965《實驗室濕(shi)熱(re)箱(xiang)技術條(tiao)件》：規定(ding)為在第一次達到設(she)定(ding)溫度(du)兩(liang)(liang)小后，用溫差熱(re)電偶連續測試兩(liang)(liang)小時，分別(bie)計(ji)算每(mei)一測試點(dian)與中心(xin)點(dian)的溫差平均值，其(qi)(qi)中最(zui)大(da)(da)者即為溫度(du)均勻度(du)，其(qi)(qi)大(da)(da)小不得超過規定(ding)指標±0.5℃。

日(ri)本試驗機工業會，溫(wen)度的性能試驗方法：測溫(wen)元(yuan)件置于上、下四角及中心點，上下四角測溫(wen)元(yuan)件距箱壁(bi)距離為各自邊(bian)長的1/6且不小于50mm處。當溫(wen)(wen)度達到恒定狀態后，對各(ge)測(ce)(ce)試點(dian)每(mei)隔(ge)一分鐘測(ce)(ce)試一次，共測(ce)(ce)十次以(yi)上(shang)，計(ji)算每(mei)一測(ce)(ce)試點(dian)與中心點(dian)的溫(wen)(wen)差的平均值，其中最大者即為溫(wen)(wen)度均勻度。（ESPEC亦采用此指標）。

美國ASTMD2436-68《電氣絕緣(yuan)用強制對流實驗室(shi)烘箱技術條(tiao)件》：用9只熱電偶，一只在(zai)距工作室幾何中心25mm內，其(qi)余8只(zhi)在上(shang)下四(si)角且(qie)距箱壁50mm處。當(dang)達到(dao)設(she)定溫度并(bing)穩(wen)定16小時(shi)后，盡快記錄(lu)9支熱電(dian)偶的溫(wen)度數據，然后，每隔(ge)5分鐘記錄一(yi)次，共記錄得到45個(ge)數(shu)據。計算45個數據(ju)的(de)平均值作(zuo)為箱溫(wen)。從(cong)45個(ge)數據(ju)中選(xuan)出兩(liang)個(ge)最(zui)大(da)數和兩(liang)個(ge)最(zui)小(xiao)數分(fen)別各自減去平(ping)均數，然后從四個(ge)差值(zhi)中選(xuan)出兩(liang)個(ge)最(zui)大(da)差值(zhi)并求(qiu)其平(ping)均值(zhi)，此(ci)值(zhi)就表(biao)述箱內(nei)溫度(du)均勻度(du)。

中國JB/T5520—91《干(gan)燥箱(xiang)技術條件》：對各測試點連續測試四(si)次，時間≤20min，計算各測試(shi)點四次測得的(de)平(ping)(ping)均值與中(zhong)(zhong)心(xin)點四次測試(shi)的(de)平(ping)(ping)均值之(zhi)差，其中(zhong)(zhong)最(zui)大值與最(zui)高工(gong)作溫(wen)度(du)之(zhi)比即干(gan)燥箱的(de)溫(wen)度(du)均勻度(du)，以百分(fen)比表示。

中國GB10586-89《濕熱試(shi)(shi)驗箱技術條(tiao)件(jian)》。各(ge)測試(shi)(shi)點(dian)(dian)除中(zhong)心點(dian)(dian)外，其余(yu)各(ge)點(dian)(dian)距箱壁為各(ge)自邊(bian)長的1/10。當溫度達到規定(ding)(ding)值并(bing)穩定(ding)(ding)2h后，每隔2min測試各測試點溫(wen)度一次(ci)，在(zai)30min內共測15次，再(zai)隔30min再測一次，以后(hou)每隔1h測(ce)一(yi)次。利用30min內15次的測(ce)試數據(ju)，分別算(suan)出每次數據(ju)中最(zui)高(gao)與最(zui)低溫度之差再求其平均值，即(ji)為溫度均勻度。

2、溫度偏差：以溫度偏差指標來要求試驗箱工作空間的溫度均勻性，如以下一些標準：

在美(mei)軍標(biao)MIL-STD-810D，4.4.1試(shi)(shi)驗條件(jian)允差中規定“試(shi)(shi)樣完全被(bei)空氣包圍（必要的(de)(de)支承點(dian)除外），試(shi)(shi)驗區測區測理(li)系統的(de)(de)溫(wen)度和包圍試(shi)(shi)件(jian)各處的(de)(de)溫(wen)度梯(ti)度應分別在(zai)試(shi)(shi)驗溫(wen)度的(de)(de)±2℃以(yi)內和(he)不超過每米1℃或總的最大值為2.2℃（試件不工作”此標準中用±2℃的溫度偏差和1℃/M的(de)溫(wen)度(du)梯度(du)來要(yao)求箱內工作(zuo)空(kong)間的(de)溫(wen)度(du)均勻性。

在(zai)美軍標MIL-STD-202F，2.2.1及MIL-STD-883C，4.5.8中要求工作(zuo)區空間(jian)內(nei)任一點的溫度(du)，在給定(ding)時間(jian)內(nei)偏離基準點不超過±3℃（即為容許偏差）。

在IEC68號出版物及GB2423中，對(dui)(dui)試驗箱工(gong)作空(kong)間的溫(wen)度均勻性要求以“容差”即對(dui)(dui)標稱溫(wen)度的容許偏差表述。對(dui)(dui)容差大小(xiao)，在高溫(wen)箱中規定為±2℃，在低溫箱(xiang)中規定(ding)為±3℃。

在IEC68-2-3，2.1的(de)注中“溫度(du)±2℃的容差是由于考慮到有測量的絕(jue)對(dui)誤差，緩慢的溫(wen)度變化和工(gong)作空間的溫(wen)度波動度等”。

GB／T5170·21996《電工電子產品(pin)環境(jing)試驗(yan)(yan)設備基(ji)本參數檢定(ding)(ding)方法溫(wen)度(du)試驗(yan)(yan)設備》，規定(ding)(ding)“溫(wen)度(du)偏(pian)差(cha)”為試驗(yan)(yan)箱溫(wen)度(du)性(xing)能指標的(de)唯(wei)一(yi)檢定(ding)(ding)項目。溫(wen)度(du)偏(pian)差(cha)的(de)檢定(ding)(ding)方法是：當(dang)工作空間指示點溫(wen)度(du)第一(yi)次(ci)達(da)到標稱溫(wen)度(du)后穩定(ding)(ding)2h。測量各測試點溫度(du)，每2min記錄(lu)一(yi)次各點的溫度，在30min內共測量15次。工作空間各測試(shi)點的(de)實測最高溫度(du)和實測最低溫度(du)與標稱溫度(du)的(de)上(shang)、下(xia)偏差定為設備在該標稱溫度(du)下(xia)的(de)溫度(du)偏差。

3、溫度偏差和溫度均勻度兩種表述方法的比較

用溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)均(jun)勻度(du)(du)(du)指(zhi)標雖可表示箱內(nei)工(gong)作(zuo)空間溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)均(jun)勻性的好或差，但由于在計算中都采用了多次平均(jun)值的方(fang)法，從而(er)把各(ge)點的溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)波動(dong)度(du)(du)(du)因素(su)基本上去(qu)掉了。然而(er)對于試驗設備的溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)性能指(zhi)標只標出溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)均(jun)勻度(du)(du)(du)是不(bu)夠的，還必須有溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)波動(dong)度(du)(du)(du)指(zhi)標，即(ji)各(ge)點溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)隨時(shi)間而(er)變化的大(da)小，才能全(quan)面描述(shu)箱內(nei)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)場的變化尤其當(dang)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)波動(dong)較(jiao)大(da)的情(qing)況下(xia)。

溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)偏差不但反映了(le)工作空間(jian)各點溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)的位置誤(wu)差，同時(shi)也包括了(le)各點溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)隨時(shi)間(jian)而變化的誤(wu)差即溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)波(bo)(bo)動度(du)(du)。因(yin)此(ci)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)偏差更能說明箱(xiang)內的溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)均勻(yun)性，一般(ban)無需再測試驗(yan)箱(xiang)的溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)均勻(yun)度(du)(du)和溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)波(bo)(bo)動度(du)(du)。只(zhi)有(you)(you)當某些試驗(yan)設備對溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)波(bo)(bo)動度(du)(du)有(you)(you)特殊要求時(shi)，如對濕熱箱(xiang)，才標出溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)波(bo)(bo)動度(du)(du)。因(yin)為濕熱箱(xiang)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)波(bo)(bo)動度(du)(du)超過±0.5℃時，會帶(dai)來較大(da)的濕(shi)度波動，增大(da)濕(shi)度誤(wu)差(cha)，從而超(chao)過濕(shi)度允許(xu)偏差(cha)。

GB/T5170.2—1996，溫度(du)試驗設備的檢定(ding)方法中(zhong)，對溫度(du)性能(neng)指標只(zhi)規定(ding)檢定(ding)溫度(du)偏差，而(er)對溫度(du)均勻(yun)度(du)未(wei)作(zuo)規定(ding)必須檢定(ding)，只(zhi)在(zai)附錄B中(zhong)提示了(le)溫度(du)波動度(du)、溫度(du)均勻度(du)的(de)檢定(ding)方法，這樣的(de)規定(ding)是非(fei)常正確(que)的(de)。

溫度(du)均(jun)勻度(du)指標，由于表示(shi)各點(dian)(dian)溫度(du)平均(jun)值與(yu)中心點(dian)(dian)溫度(du)平均(jun)值的差值，所以有(you)(you)正負號(hao)，只有(you)(you)國標的溫度(du)均(jun)勻度(du)，因(yin)未與(yu)中心點(dian)(dian)比較(jiao)或與(yu)標稱溫度(du)比較(jiao)，故沒有(you)(you)正負號(hao)，所以沒有(you)(you)溫度(du)偏差表示(shi)方法(fa)清楚準確。

目前國(guo)內一(yi)些環境試驗設備產品標(biao)準(zhun)仍要求有溫(wen)度波動(dong)度、溫(wen)度均勻度和(he)(he)溫(wen)度偏差三項指(zhi)標(biao)，顯然沒有必要。建議在修訂這些標(biao)準(zhun)時采(cai)用溫(wen)度偏差指(zhi)標(biao)，最多加上一(yi)個溫(wen)度波動(dong)度指(zhi)標(biao)就很全面了。而且采(cai)用溫(wen)度偏差符(fu)合美軍標(biao)、國(guo)軍標(biao)，和(he)(he)國(guo)際電(dian)工(gong)委員(yuan)會相關標(biao)準(zhun)的要求。

二、試驗箱（室）溫度不均勻產生的原因

試驗箱的結構(gou)(gou)在(zai)很大(da)程(cheng)度上(shang)影響(xiang)工(gong)作(zuo)中(zhong)間溫度均(jun)(jun)勻，由于(yu)(yu)結構(gou)(gou)難于(yu)(yu)完(wan)全(quan)對稱，從而對溫度均(jun)(jun)勻造(zao)成(cheng)不利影響(xiang)。大(da)門在(zai)前，空(kong)調室(shi)在(zai)箱后(hou)(hou)部，上(shang)送(song)風下(xia)回風。顯然這種(zhong)結構(gou)(gou)左右(you)對稱性好，可較易達(da)到左、右(you)溫度均(jun)(jun)勻，但結構(gou)(gou)上(shang)、下(xia)不對稱，前后(hou)(hou)也(ye)完(wan)全(quan)不同，對工(gong)作(zuo)空(kong)間溫度產生(sheng)了不均(jun)(jun)勻影響(xiang)。盡管如此，這種(zhong)單風道結構(gou)(gou)如設計處理得當(dang)，實踐證明工(gong)作(zuo)室(shi)從0.1～300m3，之間(jian)都(dou)可(ke)使(shi)用(yong)，其溫度偏差都(dou)可(ke)滿(man)足標準要求。

由于(yu)(yu)箱(xiang)(xiang)壁的(de)(de)熱(re)(re)傳(chuan)導，而產生(sheng)漏熱(re)(re)（高溫(wen)(wen)箱(xiang)(xiang)）或漏冷（低溫(wen)(wen)箱(xiang)(xiang)）等熱(re)(re)損失，為了補償(chang)熱(re)(re)損失必然會有送風(feng)溫(wen)(wen)差(cha)，高溫(wen)(wen)箱(xiang)(xiang)的(de)(de)送風(feng)溫(wen)(wen)度(du)(du)高于(yu)(yu)箱(xiang)(xiang)內(nei)工(gong)作(zuo)溫(wen)(wen)度(du)(du)，低溫(wen)(wen)箱(xiang)(xiang)的(de)(de)送風(feng)溫(wen)(wen)度(du)(du)則(ze)低于(yu)(yu)箱(xiang)(xiang)內(nei)工(gong)作(zuo)溫(wen)(wen)度(du)(du)。由于(yu)(yu)必然存在的(de)(de)送風(feng)溫(wen)(wen)差(cha)使工(gong)作(zuo)室內(nei)產生(sheng)了溫(wen)(wen)度(du)(du)不(bu)均勻。

由于箱壁六面傳(chuan)熱(re)系數(shu)不等(deng)(deng)，有(you)的有(you)穿線孔等(deng)(deng)局部傳(chuan)熱(re)．使(shi)(shi)箱壁溫(wen)(wen)度(du)不均(jun)勻(yun)(yun)(yun)，從而使(shi)(shi)箱壁幅射對流傳(chuan)熱(re)也不均(jun)勻(yun)(yun)(yun)，影響溫(wen)(wen)場均(jun)勻(yun)(yun)(yun)。

箱(xiang)體的(de)密封性不好(hao)，比(bi)如大門漏氣，從而(er)影響工作空間(jian)的(de)溫場均勻。

 如果檢(jian)測溫度偏差要求工作室內放置(zhi)(zhi)試(shi)品(pin)，當(dang)試(shi)品(pin)體積過大，或放置(zhi)(zhi)的方式或位置(zhi)(zhi)不(bu)恰當(dang)，使空氣對流受阻．將產生較大的溫度偏差。

 

 

原文鏈接：//beidoubs.com/Newsview358.html