JJF 2119-2024 低气压试验箱校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范JJF2119—2024低气压试验箱校准规范CalibrationSpecificationforAtmosphericpressuretestchambers2024-06-14发布2024-12-14实施国家市场监督管理总局发布JJF2119—2024低气压试验箱校准规范CalibrationSpecificationforAtmosphericpressuretestchambers→→→→→→→→→→→ 归口单位:全国压力计量技术委员会主要起草单位:陕西省计量科学研究院北京长城计量测试技术研究所深圳市计量质量检测研究院参加起草单位:重庆哈丁科技有限公司本规范委托全国压力计量技术委员会负责解释JJF2119—2024本规范主要起草人:王鸿雁(陕西省计量科学研究院)关卫军(陕西省计量科学研究院)吴永顺(陕西省计量科学研究院)李鑫武(北京长城计量测试技术研究所)蔡庆(深圳市计量质量检测研究院)参加起草人:龙德中(重庆哈丁科技有限公司)JJF2119—2024Ⅰ引言 1范围 (1)2引用文件 (1)3术语和计量单位 (1)3.1术语 (1)3.2计量单位 (2)4概述 (2)5计量特性 (2)5.1气压示值误差 (2)5.2气压设定点偏差 (2)5.3气压变化速率 (2)5.4快速降压时间 (2)5.5温度设定点偏差 (3)5.6温度波动度 (3)5.7温度均匀度 (3)6校准条件 (3)6.1环境条件 (3)6.2负载条件 (3)6.3测量标准及其他设备 (3)7校准项目和校准方法 (4)7.1校准项目 (4)7.2校准方法 (4)7.3数据处理 (7)8校准结果的表达 (8)9复校时间间隔 (9)附录A低气压试验箱(气压)校准记录格式 (10)附录B高低温低气压试验箱(温度)校准记录格式 (11)附录C低气压试验箱校准证书内页格式(推荐样式) (12)附录D测量结果不确定度评定(示例) (13)JJF2119—2024ⅡJJF1071—2010《国家计量校准规范编写规则》、JJF1001—2011《通用计量术语及定义》、JJF1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》共同构成本规范制定的基础性系列文件。本校准规范参照GB/T11159—2010《低气压试验箱技术条件》和GB/T10590—2006《高低温/低气压试验箱技术条件》、GB/T5170.17—2005《电工电子产品环境试验设备基本参数检定方法低温/低气压/湿热综合顺序试验设备》进行制定,采用了其中的基本原则,对具体方法和技术指标进行了细化、补充和修改。本规范为首次发布。JJF2119—20241低气压试验箱校准规范1范围本规范适用于绝对压力为0.1kPa~120kPa范围内的低气压试验箱和绝对压力为0.1kPa~120kPa范围内、温度为-80℃~200℃范围内的高低温低气压试验箱(以2引用文件本规范引用了下列文件:JJF1101环境试验设备温度、湿度参数校准规范GB/T10590高低温/低气压试验箱技术条件GB/T11159低气压试验箱技术条件凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规范;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术语和计量单位3.1术语3.1.1试验箱testchamber密闭的箱体或空间,其中某部分能满足规定的试验条件。[来源:GB/T10590—2006,3.1]3.1.2工作空间workingspace试验箱中能将规定的试验条件保持在规定偏差范围内的那部分空间。3.1.3气压设定值airpressuresetpoint用试验箱控制装置设定的期望气压值。[来源:GB/T11159—2010,3.2]3.1.4气压标称值achievedairvalue按试验方法要求规定的气压值或需要预先确定的气压值。[来源:GB/T11159—2010,3.3]3.1.5气压设定点偏差airpressuresetpointdeviation试验箱稳定后,在任意时间间隔内测得的气压值与气压设定值之差。其中,最高气压值与设定点之差为气压设定点上偏差,最低气压值与设定点之差为气压设定点下偏差。3.1.6气压变化速率airpressurerateofchange在工作空间测得的两个给定气压之间的转变率,以kPa/min为单位。[来源:GB/T11159—2010,3.7]3.1.7温度设定值temperaturesetpoint用于试验箱控制装置设定的期望温度。JJF2119—20242[来源:GB/T10590—2006,3.2]3.1.8温度设定点偏差temperaturesetpointdeviation试验箱稳定状态下,工作空间各测量点在规定时间内测得的温度与设定温度偏差。其中,最高温度与设定点之差为温度设定点上偏差,最低温度与设定点之差为温度设定点下偏差。3.1.9温度波动度temperaturefluctuation试验箱稳定状态下,在规定的时间间隔内,工作空间任意一点温度随时间的变化量。3.1.10温度均匀度temperatureuniformity试验箱稳定状态下,工作空间在某一瞬时任意两点温度之间的最大差值。3.2计量单位试验箱压力的计量单位是帕[斯卡](Pa)或其十进倍数单位,温度的计量单位为摄氏度(℃),时间的计量单位为秒(s)。4概述试验箱在航空、航天、信息、电子等领域,用于仪器仪表、电工产品、材料、零部件、设备等在低气压、高温、低温单项或同时作用下的环境适应性与可靠性试验。试验箱采用整体式组合结构形式,由试验箱体(承压结构)、温度调节装置、压力调节装置和电气控制系统组成,如图1所示。图1试验箱组成示意图5计量特性5.1气压示值误差气压示值的允许误差在气压示值≤2kPa时应不超过±0.1kPa,气压示值在(2~25)kPa(不含2kPa)范围内时应不超过±0.5kPa,气压示值>25kPa时应不超过±2kPa。5.2气压设定点偏差气压设定点偏差应不超过气压示值允许误差。5.3气压变化速率气压变化速率应≤10kPa/min。5.4快速降压时间快速降压时间不大于15s。JJF2119—202435.5温度设定点偏差试验箱的温度设定点偏差在常压温度试验时应不超过±2℃,在温度、低气压综合试验时应满足技术协议中的要求。5.6温度波动度试验箱的温度波动度在常压温度试验时应不超过±0.5℃,温度、低气压综合试验时应满足技术协议中的要求。5.7温度均匀度试验箱的温度均匀度在常压温度试验时应≤2.0℃,在温度、低气压综合试验时应满足技术协议中的要求。注:对计量特性另有要求的试验箱,按有关技术文件规定的要求进行校准。以上技术指标仅供参考,不用于合格性判定。6校准条件6.1环境条件6.1.1校准的环境温度为(25±10)℃,相对湿度不大于85%。6.1.2环境大气压力:(80~106)kPa。6.1.3无阳光直接照射或其他冷、热源直接辐射。6.1.4校准设备周围不应有明显的振动或其他干扰因素。6.2负载条件一般在空载条件下校准。根据用户需要也可以在负载条件下进行,但应说明负载的情况。6.3测量标准及其他设备6.3.1测量标准6.3.1.1压力测量标准一般采用绝对压力显示,可使用内置式标准也可使用外接标准。6.3.1.2温度测量标准一般选用多通道温度显示仪表或多路温度测量装置,传感器宜选用四线制铂电阻温度计,通道传感器数量不少于9个。6.3.1.3测量标准的技术要求见表1。表1测量标准技术要求序号名称测量范围技术要求1压力测量标准(0~120)kPa绝压分辨力:不低于0.01kPa最大允许误差应不超过试验箱气压示值误差允许值的1/32温度测量标准(-80~200)℃分辨力:不低于0.01℃最大允许误差:±(0.15℃+0.002t)注:1.测量标准的最大允许误差为传感器和采集设备的整体性能要求。2.压力测量标准、温度测量标准测量范围为一般要求,使用中以能覆盖被校试验箱实际校准范围为准。3.t为温度的绝对值,单位为℃。JJF2119—202446.3.2其他设备秒表,最大允许误差为1h不超过±0.10s,1d不超过±0.5s。7校准项目和校准方法7.1校准项目校准项目见表2。表2校准项目一览表项目类型低气压试验箱高低温低气压试验箱气压示值误差++气压设定点偏差++气压变化速率++快速降压时间++温度设定点偏差-+温度波动度-+温度均匀度-+注:“+”表示校准,“-”表示不校准。7.2校准方法7.2.1校准前检查试验箱的外形结构应完好,部件牢固;显示装置显示数据准确清晰,单位符号符合相关标准,控制装置按键灵活可靠、功能正常,无影响计量性能的缺陷。试验箱密封应良好,在试验箱密闭的条件下,工作空间内气压应能降到最低的压力校准点。7.2.2气压示值误差和设定点偏差校准7.2.2.1气压校准点的选择在试验箱气压可调范围内选择校准点,一般不少于5个(包括测量范围上下限)。推荐在下列点中选取:1kPa、2kPa、4kPa、8kPa、15kPa、25kPa、40kPa、55kPa、61.5kPa、70kPa、79.5kPa、84kPa等,也可根据用户需求选取校准点。7.2.2.2校准步骤a)将压力测量标准与试验箱工作空间连通,尽可能靠近工作空间。如果使用内置式测量标准,可将测量标准放置在工作室中心位置。b)将试验箱气压值设定到选取的校准点上,使试验箱内气压降至设定点,稳定15min后,每隔2min记录一次压力测量标准的气压值和试验箱的显示值,共记录15次。气压校准一般在常温下进行,如果客户需要在不同温度下试验,应在记录和证书中注明。JJF2119—202457.2.3气压变化速率a)试验箱在6.1、6.2规定条件下校准。b)在试验箱气压可调范围内选取最低气压标称值为试验气压值,也可根据客户需要确定其他气压标称值为试验气压值。c)当试验箱开始降压时,记录从常压到试验气压值的时间;然后使试验箱开始升压,记录从试验气压值升至常压的时间。7.2.4快速降压时间在6.1、6.2规定条件下,打开试验箱的快速降压装置,记录气压值从75.2kPa降至18.8kPa所用的时间。7.2.5温度设定点偏差、波动度和均匀度校准7.2.5.1温度校准点的选择在试验箱温度可调范围内,校准点一般根据用户需要选择常用的温度点进行,或选择设备使用范围的下限、上限和中间点。7.2.5.2温度测量点位置和数量试验箱温度测量点位置和数量可按照以下要求布置,也可根据用户实际工作需求进行布置。a)温度传感器布点时将试验箱的工作空间分为上、中、下(或前、中、后)三层,将一定数量的温度传感器布放在规定的位置上,传感器应避免冷热源直接辐射;温度测量点用英文字母O、A、B、C、D、E、F、G、H、J、K、L、M、N、U表示。b)测量点E、O、U为各层的几何中心,O为试验箱工作空间的几何中心点(以下简称中心点),其他测量点的位置与试验箱内壁(如遇到风道时,则与出风口或进风口)的距离为工作空间各自边长(圆形试验箱为工作空间直径)的1/10,但最大距离不能大于500mm,最小距离不能小于50mm。如果试验箱带有样品架或样品车,下层测量点可布放在底层样品架或样品车上方10mm处。c)试验箱的工作空间容积小于或等于2m3时,温度测量点为9个,布放位置如图2、图3所示。(a)上层(b)中层(c)下层图2方形试验箱JJF2119—20246(a)前层(b)中层(c)后层图3圆形试验箱(筒形卧式试验箱)d)试验箱工作空间容积大于2m3时,温度测量点为15个,布放位置如图4、图5所示。(a)上层(b)中层(c)下层图4方形试验箱(a)前层(b)中层(c)后层图5圆形试验箱(筒形卧式试验箱)e)对于试验箱工作空间容积小于0.05m3的,测量点可以减少至5点(去掉9点布点位置中的B、D、K、M);对于工作空间容积大于50m3的,可增加测量点(在15点布点位置基础上增加),也可根据客户需要增加对可疑点的测量。f)对于其他形状的试验箱,测量点数量和位置可参照上述规定执行。7.2.5.3校准步骤a)试验箱在6.1、6.2规定条件下进行温度校准。b)常压下温度的校准。首先保证工作空间内气压与大气相通,在试验箱可调范围内,将温度设定到选定的校准点,温度达到设定值30min后,开始记录数据,如箱内温度仍未稳定,可按实际情况延长至60min(内承压结构试验箱可延长至120min后)。记录时间间隔为2min,30min内共记录16组数据,或根据试验箱运行状况和用户校准需求确定时间间隔和数据记录次数,并在原始记录和校准证书中进行说明。c)温度低气压综合校准。在常压下,先将试验箱设定到校准温度点,温度达到设JJF2119—20247定值120min后,开启降压设备,降至试验气压,待气压和温度再次达到稳定状态后,开始记录数据。记录时间间隔为2min,30min内共记录16组数据,或根据试验箱运行状况和用户校准需求确定时间间隔和数据记录次数,并在原始记录和校准证书中进行说明。(低温低气压试验时,试验气压一般不低于4kPa,高温低气压试验时,试验气压一般不低于10kPa)7.3数据处理7.3.1数据修正根据温度测量标准误差或修正值对测量数据进行修正后再进行计算。7.3.2气压示值误差的计算试验箱气压示值误差按照公式(1)计算:式中:Δp=pd-ps(1)Δp—气压示值误差,kPa;ps—各次测量中压力测量标准实测气压值,kPa;pd—各次测量中试验箱显示值,kPa。7.3.3气压设定点偏差的计算试验箱气压偏差按照公式(2)、公式(3)计算:式中:Δpmax—气压设定点上偏差,kPa;Δpmin式中:Δpmax—气压设定点上偏差,kPa;Δpmin—气压设定点下偏差,kPa;psmax—各测量点30min内压力测量标准实测气压的最大值,kPa;psmin—各测量点30min内压力测量标准实测气压的最小值,kPa。pN—试验箱气压设定值,kPa。7.3.4气压变化速率计算试验箱在升压、降压阶段,气压变化速率按照公式(4)、公式(5)计算:Vpj—降压过程的气压变化速率,kPa/min;Vps—升压过程的气压变化速率,kPa/min;p0—常压值,kPa;pm—试验气压值,kPa;t1—降压时间,min;t2—升压时间,min。7.3.5快速降压时间计算试验箱快速降压时间按照公式(6)计算:JJF2119—20248式中:tk—快速降压时间,式中:tk—快速降压时间,s;t0—到达18.8kPa的时间,s;tN—从75.2kPa开始降压时的时间,s。7.3.6温度设定点偏差的计算试验箱温度偏差按照公式(7)、公式(8)计算:ΔT=T-TS(8)ΔT=TΔT=T-TS(8)式中式中:ΔTmax—温度上偏差,℃;ΔTmin—温度下偏差,℃;Tmax—各测量点在30min内实测的最高温度,℃;Tmin—各测量点在30min内实测的最低温度,℃;TS—试验箱设定温度,℃。7.3.7温度波动度计算试验箱在稳定状态下,工作空间各测量点30min内(每2min测试一次)实测最高温度与最低温度之差的一半,冠以“±”号,取全部测量点中变化量的最大值作为温度波动度,按照公式(9)计算:式中:ΔTf=±max[(Tj-Tj)/2](9)ΔTf—温度波动度,℃;Tjmax—测量点j在30min内实测的最高温度,℃;Tjmin—测量点j在30min内实测的最低温度,℃。7.3.8温度均匀度计算试验箱在稳定状态下,工作空间各测量点30min内(每2min测试一次)每次测量中实测最高温度与最低温度之差的算术平均值为试验箱(10)计算:ΔTu=(10)式中:ΔTu—温度均匀度,℃;Timax—各测量点在第i次测得的最高温度,℃;Timin—各测量点在第i次测得的最低温度,℃;n—测量次数。8校准结果的表达经校准的试验箱出具校准证书,校准证书至少应包括以下信息:JJF2119—20249a)标题“校准证书”;b)实验室名称和地址;c)进行校准的地点(如果与实验室的地址不同);d)证书的唯一性标识(如编号),每页及总页数的标识;e)客户的名称和地址;f)被校对象的描述和明确标识;g)进行校准的日期;h)校准所依据的技术规范的标识,包括名称及代号;i)本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明;j)校准环境的描述;k)校准结果及其测量不确定度的说明;l)对校准规范的偏离的说明;m)校准证书或校准报告签发人的签名、职务或等效标识;n)校准人和核验人签名;o)校准结果仅对被校对象有效性的声明;p)未经实验室书面批准,不得部分复制校准证书的声明。9复校时间间隔建议复校间隔时间为一年。由于复校间隔时间的长短是由试验箱的使用情况、使用者、仪器本身质量等诸因素所决定,因此用户也可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。JJF2119—202410附录A低气压试验箱(气压)校准记录格式客户名称证书编号器具名称型号/规格出厂编号调节范围生产厂商工作空间容积m3环境温度℃相对湿度%校准地点标准器信息名称测量范围准确度等级证书编号有效期至校准结果次数设定点kPa设定点kPa标准器示值/kPa试验箱显示值/kPa误差/kPa标准器示值/kPa试验箱显示值/kPa误差/kPa12……1415最大值——最小值——设定点上偏差————设定点下偏差————气压变化速率降压常压:kPa开始时间s降压速率:kPa/min试验气压:kPa到达时间s升压试验气压:kPa开始时间s升压速率:kPa/min常压:kPa到达时间s快速降压:开始时间:s,到达试验气压时间:s,快速降压时间:s。校准:核验校准时间:JJF2119—202411高低温低气压试验箱温度校准记录格式温度调节范围:均匀度Δtu/℃——温度上偏差:温度均匀度:℃温度波动度:温度上偏差:温度下偏差:传感器布点图:最小值timin/℃————最大值timax/℃————温度/℃NMLKO温度标准器DC分辨力证书号有效期至BA次数12……1516最大值最小值时间名称测量范围最大允许误差JJF2119—202412附录C低气压试验箱校准证书内页格式(推荐样式)证书编号:气压调节范围:(~)kPa温度调节范围:(~)℃校准项目校准结果不确定度U(k=2)气压示值误差校准点kPakPakPakPa气压设定点偏差(设定值:kPa)上偏差kPa下偏差kPa气压变化速率(试验气压:kPa)(常压:kPa)升压kPa/min降压kPa/min快速降压时间(如适用)s温度校准点:℃(试验气压:kPa)温度设定点偏差上偏差℃下偏差℃温度均匀度℃温度波动度±℃温度校准布点图:JJF2119—202413附录D测量结果不确定度评定(示例)D.1试验箱压力设定点偏差测量结果不确定度评定D.1.1环境条件温度(20±5)℃,相对湿度不大于85%。D.1.2测量标准数字压力计,测量范围(0~160)kPa绝对压力,分辨力为0.001kPa,准确度等级为0.02级。D.1.3被测对象高低温低气压箱(以下简称试验箱),温度控制范围(-30~180)℃,温度设定分辨力为0.1℃,气压控制范围(0~110)kPa绝对压力,压力设定分辨力为0.01kPa。D.1.4校准方法按照本规范方法,通过管道将数字压力计与试验箱工作区连通,将试验箱气压值设定到2kPa校准点上,使试验箱内气压降至设定点,稳定15min后,每隔2min记录一次压力测量标准的气压值和试验箱的显示值,共记录15次。D.1.5测量模型试验箱气压设定点偏差按照公式(D.1)和公式(D.2)计算:Δp=p-pN(D.1)式中:Δpmax—气压设定点上偏差,kPa;式中:Δpmax—气压设定点上偏差,kPa;Δpmin—气压设定点下偏差,kPa;psmax—各测量点30min内压力测量标准实测气压的最大值,kPa;psmin—各测量点30min内压力测量标准实测气压的最小值,kPa;pN—试验箱气压设定值,kPa。由于气压设定点上偏差与下偏差计算方法类似,本示例仅以气压设定点上偏差为例评定不确定度。对公式(D.1)各分量求偏导,得到各分量的灵敏系数:D.1.6不确定度的评定D.1.6.1不确定度的来源a)测量重复性引入的不确定度u1;b)测量标准分辨力引入的不确定度u2;c)压力测量标准示值误差引入的不确定度u3;d)被测试验箱设定值分辨力引入的不确定度u4。JJF2119—2024D.1.6.2pmax引入的不确定度D.1.6.2.1测量重复性引入的不确定度u1 对2kPa点按照本规范的方法进行10次重复测量,每次测得值为pi,平均值为p,按照下式计算算术平均值p的实验标准差s(p)为:D.1.6.2.2测量标准分辨力引入的不确定度u2所引入的不确定度为:则由10次重复测量引入的不确定度uD.1.6.2.2测量标准分辨力引入的不确定度u2所引入的不确定度为:数字压力计的分辨力为0.001kPa,按均匀分布,半宽a=0.0005kPa,则分辨力压力测量标准分辨力引入的不确定度远小于其他分量,可忽略不计。D.1.6.2.3压力测量标准示值误差引入的不确定度u3压力测量标准是0.02级,测量范围为(0~160)kPa,服从均匀分布,则压力测量标准示值误差引入的不确定度为:D.1.6.3pN引入的不确定度u4被测试验箱压力设定值分辨力为0.01kPa,区间半宽0.005kPa,按均匀分布,则分辨力引入的不确定度为:D.1.7合成标准不确定度的计算D.1.7.1不确定度分量汇总见表D.1表D.1不确定度分量汇总标准不确定度不确定度来源标准不确定度ui值/kPa灵敏系数ci|ci|ui/kPau1压力设定点偏差重复测量0.00210.002u3压力测量标准器示值误差0.01810.018u4试验箱压力设定值分辨力0.003-10.003注:压力测量标准分辨力引入的不确定度远小于其他分量,可忽略不计。D.1.7.2合成标准不确定度由于u1、u3、u4互不相关,则合成标准不确定度uc按下式计算:≈0.018kPa14JJF2119—202415D.1.8扩展不确定度的确定取包含因子k=2,气压设定点上偏差测量结果的扩展不确定度:D.2试验箱温度设定点偏差校准结果不确定度评定示例D.2.1D.2试验箱温度设定点偏差校准结果不确定度评定示例D.2.1环境条件温度(20±5)℃,相对湿度不大于85%。D.2.2测量标准多通道温度巡检仪,温度显示分辨力为0.001℃,测量时带修正值使用,修正值扩D.2.3被测对象展不确定度U=0.04℃(k=2)D.2.3被测对象高低温低气压箱(以下简称试验箱),温度控制范围(-30~180)℃,温度设定分辨力为0.1℃,气压控制范围(0~110)kPa绝压,压力设定分辨力为0.01kPa。D.2.4校准方法按照本规范方法对试验箱温度设定点偏差进行校准,将多通道温度巡检仪温度传感器按本规范中图2要求布置。试验箱设定值100℃,开启运行。试验设备达到设定值并稳定后开始记录各布点温度,记录时间间隔为2min,30min内共记录16