环境参数测量仪校准规范

环境参数测量仪校准规范1范围本规范适用于环境参数测量仪温度（0～50）℃、湿度（10～90）%RH、大气压力(50～110)kPa参数的计量性能的校准，其它类似设备也可参照本规范进行校准。2引用文件本规范引用以下文件：JJG272空盒气压表和空盒气压计JJG875数字压力计JJG1076数字式温湿度计JJF1094测量仪器特性评定凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本使用于本规范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本规范。3 术语3.1环境参数测量仪environmentalparametermeasuringinstrument由大气压力传感器、温度传感器、湿度传感器、控制处理系统、显示系统等部分组成，以数字形式直接显示大气压力值、温度值和相对湿度值的仪器。3.2大气压力回程误差pressurehysteresiserror同一校准点正反行程的大气压力差值。4概述环境参数测量仪其结构包括：大气压力传感器、温度传感器、湿度传感器、测量电路、信号处理器、数据输出系统、显示系统。整个系统采用模块化设计，提供了高精度的大气压力温度湿度参数值，可以实现数据的存储与传输。环境参数测量仪主要用于工农业生产，医疗卫生、环境监测等领域的环境参数测量。大气压力传感器分为应变片、陶瓷、扩散硅、蓝宝石、压电压力传感器，利用其按照一定的规律将大气压力信号转换成可用的输出的电信号，经过信号处理，在仪表上以数字的形式指示出被测量的大气压力值。温度传感器包括热电阻、半导体器件等，利用其能感受温度变化并转换成可用输出信号，经过信号处理，在仪表上以数字的形式指示出被测量的温度值。湿度传感器包括湿敏电阻、湿敏电容等。湿度变化时，湿度传感器的输出信号随之发生变化，经过信号处理，在仪表上以数字的形式指示出被测量的湿度值。环境参数测量仪工作原理如图1。大气压力传感器gainqi感器大气压力传感器gainqi感器温度传感器显示器信号处理测量电路温度传感器显示器信号处理测量电路湿度传感器湿度传感器图1环境参数测量仪5计量特性表1计量特性一览表参数最大允许误差最大允许回程误差大气压力MPE:±0.5%FS0.3kPa温度MPE:±0.5℃/相对湿度在40%RH～70%RH(20℃时)范围内，MPE:±5%RH；在40%RH以下或70%RH以上(20℃时)，MPE:±7%RH。/注：以上指标不做合格判定依据，仅供校准及测量不确定度评定时参考。6校准条件6.1环境条件：6.1.1环境温度：（20±5）℃；6.1.2相对湿度：≤85%；6.1.3供电电源：制造商指定电源；6.2测量标准及其它设备6.2.1校准使用的测量设备应满足表2的技术要求。表2校准用设备一览表序号设备名称技术要求用途1精密露点仪露点温度测量范围：（0～40）℃DP，MPE：±0.2℃DP，具有相对湿度显示功能，分度值0.1%RH以上；温度测量范围（0～50）℃，MPE：±0.1℃，分度值0.1℃以上。测量标准2精密数字温度计温度测量范围（-20～60）℃，MPE：±0.05℃，分度值0.01℃以上。测量标准3数字大气压力计测量范围（50～110）kPa，准确度等级：0.05级测量标准4温湿度标准箱温度范围：（5～50）℃，温度均匀性：0.3℃，温度波动度：±0.2℃；湿度范围（20℃时）：（10%～90%）RH；湿度均匀性：1.0%RH，湿度波动度：±0.8%RH。提供温度、湿度源5大气压力标准装置大气压力范围：（50～110）kPa，波动度：±0.01kPa。提供压力源7校准项目和校准方法7.1外观及工作正常性检查a)环境参数测量仪应有下列标志：仪器名称、型号、制造日期，仪器编号和制造厂名：构造配件齐全，各功能工作正常，标志清晰，表盖透明可辨。b)数字指示部分应无读数缺陷。c)外接传感器接触良好，显示正常。7.2示值误差和回程误差的校准将标准器与环境参数测量仪分别放置于温湿度标准箱和大气压力标准装置工作室的中心位置，环境参数测量仪置于工作室的有效空间内。7.2.1大气压力示值误差和回程误差的校准将大气压力标准装置的温度值设定为20℃，进行大气压力测量部分的校准。大气压力校准点不得少于5个点，校准点应至少包括上限点、下限点和中间点。按“升压”和“降压”即上行程和下行程的顺序控制大气压力标准装置的大气压力值，当大气压力标准装置的大气压力达到校准点并稳定5min后，分别读取标准器值和环境参数测量仪的测量值，上下行程各读取一次，取平均值按公式（1）计算示值误差。（1）式中：—大气压力示值误差，kPa；—大气压力示值的平均值，kPa；—标准器大气压力读数值，kPa；7.2.1.3大气压力回程误差的校准在示值校准的同时进行，同一校准点正、反行程温度示值的差值即为温度回程误差。7.2.2温度示值误差的校准校准温度时只需设定温湿度标准箱温度值，进行温度测量部分的校准。温度校准点可以选择为15℃、20℃、30℃或者按照客户要求。每个校准点在温度达到设定值后稳定10min，然后每隔2min左右，记录精密数字温度计的温度值和被校环境参数测量仪的温度值，共记录3组数据。然后做下一个校准点，至所有校准点结束。7.2.2.3计算每个校准点下环境参数测量仪温度值的平均值按公式（2）计算示值误差。（2）式中：—温度示值误差，℃；—温度示值的平均值，℃；—标准器温度示值的平均值，℃；7.2.3湿度示值误差的校准校准时，先设定温湿度标准箱的温度值（如20℃或25℃）。当温度平衡后，进行湿度测量部分的校准。相对湿度校准点可以选择为20%RH、40%RH、60%RH、80%RH或30%RH、50%RH、70%RH、90%RH或者按照客户要求。每个校准点在相对湿度达到设定值后稳定10min，然后每隔2min左右，记录精密露点仪的相对湿度值和被校环境参数测量仪的相对湿度值，共记录3组数据。然后做下一个校准点，至所有校准点结束。7.2.3.3计算每个校准点下环境参数测量仪相对湿度的平均值按公式（3）计算示值误差。（3）式中：—湿度示值误差，%RH；—湿度示值的平均值，%RH；—标准器湿度示值的平均值，%RH；8校准结果8.1校准记录校准记录应尽可能详尽地记载测量数据和计算结果，记录格式见附录A。8.2校准证书校准证书由封面和校准数据组成，经校准的测定仪应出具校准证书，校准证书应包括的信息及推荐的校准证书内页格式见附录B。当客户要求时，可以根据计量特性进行符合性判定，并将结论列入校准证书。进行符合性判定应考虑测量不确定度。9复校时间间隔建议复校时间间隔一般不超过1年。如果仪器经维修、更换重要部件或对性能有怀疑时，应重新校准。由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况、使用者、仪器本身质量等诸因素所决定的，因此，送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。附录A环境参数测量仪校准记录（格式）记录编号委托方名称生产厂家仪器名称型号/规格器具编号测量范围准确度等级环境温度℃环境湿度%RH校准依据校准地点主要标准测量设备设备名称型号/规格器具编号准确度等级测量范围证书编号有效期设备名称型号/规格器具编号准确度等级测量范围证书编号有效期设备名称型号/规格器具编号准确度等级测量范围证书编号有效期设备名称型号/规格器具编号准确度等级测量范围证书编号有效期校准项目1.外观与工作正常性检查：£正常£不正常2.大气压力示值误差与回差标准压力/kPa显示压力值/kPa示值误差/kPa回程误差/kPa不确定度U(k=2)/kPa正行程反行程平均值3.温度示值误差标准器/℃显示温度值/℃示值误差/℃不确定度U(k=2)/℃读数值平均值实际值123平均值1234.湿度示值误差标准器/%RH显示湿度值/%RH示值误差/℃不确定度U(k=2)/%RH读数值平均值实际值123平均值123校准人员：核验人员：校准日期：附录B校准证书的内容B.1校准证书至少包括以下信息：标题：“校准证书”；实验室名称和地址；进行校准的地点（如果不在实验室内进行校准）；校准证书编号，页码及总页数的标识；校准单位校准专用章；送校单位的名称和联络信息；被校仪器的描述和明确标识：仪器的制造单位、名称、型号及出厂编号；校准日期；校准所依据的技术规范的名称及代号；本次校准所用的主要计量标准器具（包括标准物质）的名称、测量范围、不确定度或准确度等级或最大允许误差、证书编号及有效期；校准时的环境温度、相对湿度；校准结果及其测量不确定度的说明；校准人与核验人的签名；校准证书批准人的签名与职务；校准结果仅对被校对象有效的声明；未经实验室书面批准，不得部分复制证书的声明。

B.2校准证书（内页）格式1、外观与工作正常性检查：2、大气压力示值误差与回差：标准值/kPa显示平均值/kPa示值误差/kPa回程误差/kPa不确定度/kPaU(k=2)3、温度示值误差：标准值/℃显示平均值/℃示值误差/℃不确定度/℃U(k=2)4、相对湿度示值误差：标准值/%RH显示平均值/%RH示值误差/%RH不确定度/%RHU(k=2)附录C.1环境参数测量仪大气压力示值误差测量不确定的评定示例1.1概述1.1.1评定依据：JJF（新）**—2020《环境参数测量仪校准规范》1.1.2测量条件1.1.2.1环境条件：温度：（20±5）℃；相对湿度不大于85%。1.1.3测量标准：1.1.3.1数字大气压力计，测量范围(50～110)kPa，0.05级；1.1.3.2大气压力标准装置，波动度±0.05℃。1.1.4被测对象：环境参数测量仪，大气压力范围(50～110)kPa，温度范围（-10～50）℃，湿度范围（5～95）%RH。1.1.5测量方法：将数字大气压力计放置大气压力标准装置工作室内中心位置，被校环境参数测量仪至于工作室的有效腔体内，按“升压”和“降压”的顺序控制大气压力校准装置内的大气压力。当大气压力值达到大气压力校准点并稳定5min后，分别读取标准器大气压力值和被校设备大气压力计，正反行程各读取一次，取平均值计算示值误差。1.1.6评估结果的使用：在符合上述条件的测量结果，一般可直接使用本评定结果。1.2.1测量模型1.2.1测量模型式中：—大气压力示值误差，kPa；—大气压力示值的平均值，kPa；—数字大气压力计读数值，kPa；1.2.2灵敏系数1.2.3传播公式1.3全部输入量的标准不确定度评定1.3.1环境参数测量仪示值引入的标准不确定度的评定对于50kPa校准点，在重复条件下重复测量10次，测量结果如下表C.1.1重复测量结果次数12345示值/kPa50.0350.0250.0450.0150.02次数678910示值/kPa50.0250.0650.0350.0850.05实际情况是在重复条件下连续测量2次，则标准不确定度为：1.3.2标准器数字大气压力计读数值引入的标准不确定度的评定标准器数字大气压力计的不确定度来源包括大气压力标准装置的压力波动度和数字大气压力计引入的分量。1.3.2.1大气压力计引入的不确定度分量的评定大气压力计的测量范围为（50～110）kPa，最大允许误差为满量程的±0.05%。因此，最大允许误差为，则，在区间内可认为服从均匀分布，取，则其标准不确定度为:。1.3.2.2大气压力标准装置波动度引入的标准不确定度分量的评定大气压力检定装置波动度±0.05kPa,即半宽度，在区间内可认为服从均匀分布，取，所以。1.3.2.3标准器大气压力读数值引入的标准不确定度的合成标准不确定度和互不相关，故:表C.1.2标准不确定度一览表标准不确定度不确定度来源标准不确定度ci|ci|u(xi)重复性0.015kPa10.015kPa标准器0.034kPa-10.034kPa1.4合成标准不确定度的评定输入量和的不确定度近似不相关，根据不确定度传播定律，其合成标准不确定度为：1.5扩展不确定度的评定取包含因子k=2，则其扩展不确定度为：1.6其他测量点的测量不确定度评定在量程范围内均匀进行测量，即50kPa，65kPa,80kPa,95kPa,110kPa共5个点，按照上面的步骤进行测量不确定度评定，各测量不确定度U见下表：表C.1.3各测量点的不确定度汇总校准点/kPa不确定度分量/kPa/kPaU/kPa(k＝2)/kPa/kPa/kPa50.000.0150.0170.0290.0340.0765.000.0150.0170.0290.0340.0780.000.0150.0170.0290.0340.0795.000.0150.0170.0290.0340.07110.000.0150.0170.0290.0340.07附录C.2环境参数测量仪温度示值误差测量不确定的评定示例2.1概述2.1.1评定依据：JJF（新）**—2020《环境参数测量仪校准规范》。2.1.2测量条件2.1.2.1环境条件：温度：（20±5）℃；相对湿度不大于85%。2.1.3测量标准：2.1.3.1精密数字温度计，温度测量范围（0～50）℃，MPE：±0.05℃，显示分辨力0.01℃.2.1.3.2温湿度检定箱，温度波动度为±0.1℃。2.1.4被测对象：环境参数测量仪，大气压力范围(50～110)kPa，温度范围（-10～50）℃，湿度范围（5～95）%RH。2.1.5测量方法：将精密数字温度计放置温湿度标准箱工作室内中心位置，被校环境参数测量仪至于工作室的有效腔体内，每个校准点在温度达到设定值后稳定10min，然后每隔2min左右，记录精密数字温度计的温度值和被校环境参数测量仪的温度值，共记录3组数据，取平均值计算示值误差。2.1.6评估结果的使用：在符合上述条件的测量结果，一般可直接使用本评定结果。2.2测量模型2.2.1测量模型式中：—温度示值误差，℃；—温度示值的平均值，℃；—标准器温度读数值，℃；2.2.2灵敏系数2.2.3传播公式2.3全部输入量的标准不确定度评定2.3.1环境参数测量仪示值引入的标准不确定度对于15℃校准点，在重复条件下重复测量10次，测量结果如下：表C.2.1重复测量结果次数12345示值/℃15.115.415.215.315.2次数678910示值/℃15.315.215.415.115.2℃℃实际情况是在重复条件下连续测量3次，则标准不确定度为：℃2.3.2标准器温度读数值引入的标准不确定度的评定标准器温度读数值不确定度的来源包括精密数字温度计、温湿度标准箱的均匀度和波动度。精密数字温度计最大允许误差为±0.05℃，即半宽度℃，在区间内可认为服从均匀分布，取，所以℃根据实验结果，估计温湿度标准箱的均匀度为0.1℃，波动度为±0.1℃，即均匀度区间半宽为℃，波动度区间半宽为℃，在区间内可认为服从均匀分布，取，则由湿度标准箱的均匀度和波动度引入标准不确定度分量和为:℃，℃因此，标准器温度读数值引入的标准不确定度为：℃表C.2.2标准不确定度一览表标准不确定度不确定度来源标准不确定度ci|ci|u(xi)重复性0.06℃10.06℃标准器0.07℃-10.07℃2.4合成标准不确定度的评定输入量、近似不相关，根据不确定度传播定律，其合成标准不确定度为：℃2.5扩展不确定度的评定取包含因子k=2，则其扩展不确定度为：℃2.6其他测量点的测量不确定度评定针对20℃与30℃两个点，按照上面的步骤进行测量不确定度评定，各测量不确定度U见下表：表C.2.3各测量点的不确定度汇总校准点/℃不确定度分量/kPa/℃U/℃(k＝2)/℃/℃15.00.060.070.090.1820.00.060.070.090.1830.00.060.070.090.18附录C.3环境参数测量仪湿度示值误差测量不确定的评定示例3.1概述3.1.1评定依据：JJF（新）**—2020《环境参数测量仪校准规范》3.1.2测量条件3.1.2.1环境条件：温度：（20±5）℃；相对湿度不大于85%。3.1.3测量标准：3.1.3.1精密露点仪，露点温度测量范围：（0～40）℃DP，MPE＝±0.2℃DP，具有相对湿度显示功能，显示分辨力0.1%RH以上；温度测量范围（0～50）℃，MPE＝±0.1℃，显示分辨力0.1℃以上量程；3.1.3.2温湿度标准箱，湿度波动度为±0.8%RH。3.1.4被测对象：环境参数测量仪，大气压力范围(50～110)kPa，温度范围（-10～50）℃，湿度范围（5～95）%RH。3.1.5测量方法：将精密露点仪放置温湿度标准箱工作室内中心位置，被校环境参数测量仪至于工作室的有效腔体内，每个校准点在相对湿度达到设定值后稳定10min，然后每隔2min左右，记录精密露点仪的相对湿度值和被校环境参数测量仪的相对湿度值，共记录3组数据，取平均值计算示值误差。3.1.6评估结果的使用：在符合上述条件的测量结果，一般可直接使用本评定结果。3.2测量模型3.2.1测量模型式中：—湿度示值误差，%RH；—湿度示值的平均值，%RH；—标准器湿度读数值，%RH；3.2.2灵敏系数3.2.3传播公式