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老化试验箱的仪器校准和测量不确定度评定中注意事项

编辑:金沙官网        发布日期:2018-09-05        点击量:769


    电线电缆行业正在飞速发展的过程中,但线缆产业总体处于以量取胜的阶段,其质量提升工作需给予极度的重视。仪器校准将量测仪器或标准件加以测试与调整以了解其准确度之行为,称为仪器校验。校准可能包括以下步骤:检验、矫正、报告、或透过调整来消除被比较的测量装置在准确度方面的任何偏差。为了保证电线电缆的安全(safe)性能和寿命,质量控制的技术层面就是必须对其进行热老化性能试验。电线电缆的热老化试验是在老化试验箱中进行,控制老化试验箱的主要参数(parameter)为温度与换气量。温度参数一直都被各使用单位所注意,是计量的重点参数,但是换气量参数往往则被忽略了。其实,换气量也是一个很重要的指标(target aim)。在温度恒定的情况(Condition)下,风速大则换气量大,对流充分,老化效果明显;反之,风速小则换气量小,老化效果缓慢。为了保证老化试验箱的老化性能,JB/T4278.6-2011《橡皮塑料(结构:合成树脂、增塑剂、稳定剂、色料)电线电缆试验仪器(appliance)设备检定方法自然通风热老化试验箱》中要求:在规定的试验温度下,箱内全部空气交换次数为(8-20)次/h。

1、老化试验箱仪器校准(calibration)的方法
    仪器校准时,需先关闭老化试验箱的所有通风口,用胶粘带封闭(fēng bì)箱门缝、进出气孔及有可能(maybe)进行箱体(BOX)内外空气流通交换的部位。仪器校准将量测仪器或标准件加以测试与调整以了解其准确度之行为,称为仪器校验。校准可能包括以下步骤:检验、矫正、报告、或透过调整来消除被比较的测量装置在准确度方面的任何偏差。用多点温度(temperature)测试仪测量(cè liáng)老化试验箱的箱内温度,在试验箱温度不偏离设定(shè dìng)温度的±2℃时,即箱内温度平衡后恒温1小时。在设定的试验温度下,用三相标准电能表测量老化试验箱在密封状态下加热1/2h的平均功率(指物体在单位时间内所做的功的多少)。同时测量老化试验箱的箱内温度以及用温湿度表测量环境温度。环境温度的测量在离老化试验箱约2m处,与试验箱的底部近似水平位置,且离任何实物至少0.6m处进行。然后,拆去密封胶带,调节(adjust)进出气孔的位置,恒温1h。同理测量密封状态下的平均功率、箱内温度及环境温度。
    在实际的多次现场试验中验证(Experimental)得,测量密封状态下和开封状态下的平均功率的次序是可以颠倒的。为了节约时问提高工作(job)效率,可以先测量老化箱在日常开封状态下的平均功率,再封闭其各空气交换口,测量密封状态下的平均功率。需要注意的是,老化箱的温度稳定很重要,一定要恒温足够的时问使得老化箱内温度波动尽可能小,以确保在两种状态下箱内温度与环境温度之差是基本相同的。老化试验箱每小时换气次数的计算公式如下:
N=[3590(P2-P1)]/[V·d(t2-t1)]    
  (1)
    式中:N为换气次数,次/小时;P1为密封状态下的平均功率,W ;P2为开封状态下的平均功率,W ;t1为环境温度,℃;t2为箱内温度,℃ ; V为老化试验箱的体积(volume),L;d为试验时的环境空气密度,g/L。
    在上式中,单位g和L均不是国际单位制的基本单位,将其稍作修改,计算公式如下:
N=[3.590(P2-P1)]/[V·d(t2-t1)]   
  (2)
    式中:V为老化试验箱的体积,m3;d为试验时的环境空气密度,kg/m3。
 
2、测量不确定度评定
2.1数学模型
对N=[3.590(P2-P1)]/[V·d(t2-t1)]公式求偏导并取相对量得:
dN/N=(dP2/P2-P1)-(dP1/P2-P1)-(dt2/t2-t1)+(dt1/t2-t1)-dV/V  
  (3)
 
2.2输入量的标准不确定度评定

  (1) P2(开封状态下的平均功率)引起的标准不确定度。
  ①测量重复(repeat)性引起的标准不确定度。测量重复性引起的标准不确定度,用实验标准差表示。在实际情况下,由于每次测量的时问较长,不适合做多次测量。故对被测老化试验箱在同等条件(tiáo jiàn)下进行3次独立测量,采用极差法计算实验标准差(查表得c3.3=1.69),得到:μ1=0.512W , P2=177.90W
  ②测量标准器引起的标准不确定度。测量开封状态下平均功率P2的测量标准器为三相标准电能表,准确度等级为0.1级,由其引起的标准不确定度分量为:μ2=0.103W
 
  (2)P1(密封状态下的平均功匆引起的标准不确定度。
  ①测量重复性引起的标准不确定度。μ3=0.342W,P1=136.77W。
  ②测量标准器引起的标准不确定度。测量密封状态下的平均功率P,的测量标准器亦为三相标准电能表,μ4=0.0790W。
 
  (3)t2(箱内温度)引起的标准不确定度。
  ①测量重复性引起的标准不确定度。μ5=0.205℃,t2=99.93℃,
  ②测量标准器引起的标准不确定度。老化试验箱的箱内温度t的测量标准器为多点温度测试仪,最大允差±0.10℃,由其引起的标准不确定度分量为:μ6=0.0577℃
 
  (4)t1(环境温度)引起的标准不确定度。
  ①测量重复性引起的标准不确定度。μ7=0.171℃,t1=19.97℃。
  ②测量标准器引起的标准不确定度。测量环境温度U的测量标准器为温湿度表,扩展不确定度U=0.6℃(k=2),由其引起的标准不确定度分量为:μ8=0.3℃
 
  (5)V(老化试验箱的体积)引起的标准不确定度。由说明书得知老化试验箱的体积V=0.1125m3,允许误差±0.0002m3,由其引起的标准不确定度分量为:μ9=1.15×10-4m3
 
2.3灵敏系数的计算
    根据上述的测量结果,可计算灵敏系数如下:
 
 
2.4合成标准不确定度的评定
 
  (1)P2和P1的相关性说明。由于测量开封状态下的平均功率P:和密封状态下的平均功率P1使用(use)同一台标准器三相标准电能表,所以P2的测量标准器引起的标准不确定度分量μ2和P1的测量标准器引起的标准不确定度分量μ1之间存在相关性,相关系数为1;其余各分量互不相关。
 
  (2)合成标准不确定度。

2.5扩展不确定度的评定
    根据P2,P1,t2,t1的3次测量结果,可求得换气次数为:
N=14次/小时
取k=2,则:U=2u  N=1次/小时
 
    从仪器校准(calibration)的计算(calculate )结果可以看出,由于使用(use)准确度等级较高的多点温度(temperature)测试仪和三相标准电能表,不仅在试验过程中操作方便,而且引入的标准不确定分量也很小;影响最大的分量是平均功率的测量重复(repeat)性引起的标准不确定度,这也是无法避免的。仪器校准将量测仪器或标准件加以测试与调整以了解其准确度之行为,称为仪器校验。校准可能包括以下步骤:检验、矫正、报告、或透过调整来消除被比较的测量装置在准确度方面的任何偏差。对于老化试验箱换气量(8-20)次/h的要求,1次/h的不确定度可视为是合理的。大家从实践的角度(angle)对老化试验箱的应用进行了一些技术讨论,希翼对提高线缆行业的质量(Mass)起到一定的帮助,如果大家需要对各类仪器设备(shèbèi)进行仪器校准或仪器校正可以联系大家。
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