密露点仪标准装置测量不确定度评定

　　0　引言

　　湿度是一个重要的环境参数,影响着自然界中的许多物理、化学和生物过程,如材料的腐蚀,气体的热、电、光和传递方面的特性。湿度测量被广泛应用于金属防腐、环境除湿、气象参数测量等研究领域。湿度测量量值的准确性不仅依赖于测试技术和实验装置的改进,也依赖于对测试结果的不确定度分析和对实验过程的评估。

　　1　系统构成及检定方法

　　实验室湿度标准装置主要由精密露点仪、恒温恒湿箱、被检湿度仪表等组成。其中恒温恒湿箱用于提供一个相对稳定的湿度场环境,精密露点仪用于提供相对准确的湿度量值。各仪器性能指标如表1。

　　在校准湿度仪表时,将露点传感器、铂电阻温度计与被检湿度仪表置于恒温恒湿箱产生的恒湿环境中,通过将标准精密露点仪测出的相对湿度值与被检湿度仪表的相对湿度显示值直接比对,得到被检湿度仪表的修正值。校准方法如图1。

　　2　不确定度评定

　　2·1　数学模型

　　被检湿度仪表的修正值的计算公式:

　　ΔU=U_s-U_b+ΔU₁

　　式中:ΔU—被检湿度仪表的修正值;U_s—标准相对湿度值;U_b—被检湿度仪表的显示值;ΔU₁—由于恒温恒湿箱的湿度场不均匀性对修正值造成的影响。

　　2·2　标准不确定度分析

　　根据湿度标准不确定度评定要求,在相对湿度为60%RH,温度为25℃的恒温恒湿箱内,对被检湿度仪表、露点传感器、精密铂电阻温度计进行重复性测量实验,实验数据如表2(传感器与被检湿度仪表相对位置紧密,视ΔU₁=0)。

　　由数学模型可知,精密露点仪标准装置的不确定度主要由标准相对湿度值的不确定度分量,被检湿度仪表显示值引入的不确定度分量,以及恒温恒湿箱湿场不均匀度引入的不确定度分量构成。其中标准相对湿度值的不确定度分量由精密露点仪引入的不确定度分量与铂电阻温度计引入的不确定度分量合成。

　　(1)标准露点仪引入的标准不确定度u(T_d)

　　①标准露点仪的读数误差

　　②标准露点仪代入修正值时引入的标准不确定度分量

　　由检定证书提供,上一级精密露点仪的扩展不确定度为0·15℃,正态分布(k=2·58,p=0·99),其标准不确定度为:

　　u(T_d)₂=0·15/2·58=0·058℃

　　③代入修正值时,因不在整检定点时引入的不确定度分量

　　(2)铂电阻温度计引入的标准不确定度u(T)

　　①温度计的读数误差