机械式温湿度计检定注意事项及不确定度评定

Precautions and Uncertainty Evaluation for Calibration of Temperature and Humidity Meters
WANG Jing
(Hainan Institute of Metrology and Testing,Haikou 570206,China)
Abstract :Mechanical thermometer and hygrometer is an instrument used to measure indoor temperature and humidity.It is widely used in industrial production ,product quality inspection,and other fields.Based on actual work conditions,this article introduces the precautions in the calibration process of mechanical thermometer and hygrometer and the evaluation of measurement uncertainty.Keywords :mechanical thermo hygrometers;uncertainty;temperature;humidity
机械式温湿度计检定注意事项及不确定度评定
王静
（海南省计量测试所，海南海口570206）
【摘要】机械式温湿度计是一种测量室内温度和湿度的仪器，在工业生产、产品质量检验等方面具有广泛应用。

本文根据实际工作情况，介绍了机械式温湿度计检定过程中的注意事项和测量结果不确定度评定。

【关键词】机械式温湿度计；不确定度；温度；湿度【DOI 编码】10.3969/j.issn.1674-4977.2024.02.074
1
概述
1.1
测量方法
依据JJG 205—2005《机械式温湿度计》检定规程。

1.2环境条件
温度：19.9℃，相对湿度：68%RH 。

1.3测量标准
1）精密露点仪。

露点MPE ：±0.2℃DP ，温度MPE ：
±0.1℃。

2）温湿度检定箱。

温度：U =0.2℃（k =2）；相对湿度：U =2.0%RH （k =2）。

1.4
测量对象
机械式温湿度计：（-20~50）℃，（0%~100%）RH ，分辨力分别为1℃，1%RH 。

1.5
测量过程
依照JJG 205—2005《机械式温湿度计》检定规程，将精密露点仪的露点传感器的探头和被测机械式温湿度计放入温湿度检定箱里，调节温湿度检定箱使其产生一个稳定的恒温恒湿环境，稳定30min 后分别读取标准器和被检仪器的温度和相对湿度值。

2检定注意事项
1）采用冷镜式露点仪作为标准器具时，检定前要检查露
点仪的探头和铂电阻温度计的探头是否清洁干燥。

2）作为提供恒温恒湿环境的设备，温湿度检定箱在被检定时需要考虑温湿度检定箱的温度均匀度和波动度。

为了减少湿度均匀度和波动度引起的误差，应该把精密露点仪的露点探头、所配铂电阻温度计的温度探头和被检定的机械式温湿度计共同摆放在温湿度检定箱的中心位置，如果一次放入过多的温湿度计会影响温湿度检定箱的通风速度，不在检定箱中心位置的温湿度计可能会出现偏差较大的情况。

3）在检定机械式温湿度计过程中出现误差时，检定人员需要打开温湿度检定箱的侧边小窗调修温湿度计，这时温湿度检定箱里恒定的温度湿度就会受到干扰，调修完后又需要重新对当时的检定点进行检定，进而降低了工作效率。

建议在检定前，先将被检的温湿度计和实验室已经检定合格的温湿度计放在一起观察一段时间，然后将被检的温湿度计初调成跟已检定合格的温湿度计差不多的示值后再进行检定。

4）依据检定规程规定，检定箱的温度达到设定值后，应稳
王静：机械式温湿度计检定注意事项及不确定度评定计量检定
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2024年第2期品牌与标准化
定30min后再开始读数。

但是温湿度计的热响应时间和铂电阻温度计的热响应时间不一样，所以建议应等温湿度计和铂电阻温度计共同稳定30min后再开始读数。

5）依据JJG499—2021《精密露点仪》检定规程要求，检定证书只给出露点值的示值误差或修正值。

这就导致温度测量误差的信息无从获取，所以建议将露点仪配的铂电阻温度计单独送检以得到温度的修正值。

3不确定度评定
3.1数学模型
ΔT=T-T B-d1
式中，ΔT为被检仪器温度示值误差；T为被检仪器的温度示值；T B为精密露点仪的温度示值；d1为标准器温度修正值。

ΔH=H-H B
式中，ΔH为被检仪器相对湿度示值误差；H为被检仪器的相对湿度示值；H B为精密露点仪的相对湿度示值。

3.2方差和传播系数
温度示值误差的标准不确定度合成方差为：
u c=c21u21(T)+c22u22(T B)+c23u23(d1)=
u21(T)+u22(T B)+u23(d1)
其中传播系数为：
c1=∂ΔT∂Τ=1，c2=∂ΔT∂ΤB=-1，c3=∂ΔT∂d1=-1相对湿度示值误差的标准不确定度合成方差为：
u′c=c23u21(H)+c24u22(H B)=u21(H)+u22(H B)其中传播系数为：
c3=∂ΔH∂H=1，c4=∂ΔH∂H B=-1
3.3温度示值误差的不确定度评定
3.3.1露点仪准确度引入的标准不确定度
露点仪的温度最大允许误差为Δ=0.1℃，按均匀分布处理，则：
u1=Δ3=0.13=0.06℃
3.3.2温湿度检定箱温度均匀度引入的标准不确定度
因JJG205—2005《机械式温湿度计》检定规程要求，温湿度检定箱的温度均匀度不大于0.3℃，不确定度半宽区间为0.15℃，按均匀分布处理，则：
u2=0.153=0.09℃3.3.3温湿度检定箱温度波动度引入的标准不确定度
因规程要求温湿度检定箱的温度波动度为±0.2℃，不确定度半宽区间为0.2℃，按均匀分布处理，则：
u3=0.23=0.14℃
3.3.4被检机械式温湿度计引入的标准不确定度
1）分辨力引入的标准不确定度
被检机械式温湿度计分辨力为1℃。

按1/10估读，即0.1℃，不确定度半宽区间为0.1℃，按均匀分布处理，则：
u41=0.1℃3=0.06℃
2）测量重复性测量引入的标准不确定度
在20℃检定点上重复测量10次，测量值见表1。

表1被检表重复测量值表
次数
1
2
3
4
5
测量值
19.6℃
19.8℃
20.2℃
20.0℃
19.9℃
次数
6
7
8
9
10
测量值
19.6℃
19.8℃
20.0℃
19.7℃
19.6℃
标准偏差为：
s=0.20℃
实际读数2次，则：
u42=s2=0.20℃2=0.14℃
由于分辨力引入的不确定度分量与重复性引入的不确定度是相关项，两者取数值最大者，因此：
u4=u42=0.14℃。

3.3.5合成不确定度
标准不确定度分量汇总情况见表2。

表2标准不确定度汇总表
标准不确定度分量
u1
u2
u3
u4
不确定度来源
露点仪准确度
温湿度检定箱均匀度不确定度
温湿度检定箱波动度不确定度
被检温湿度计测量重复性
标准不确定值
0.06℃
0.09℃
0.14℃
0.14℃
合成标准不确定度为：
u c=u21+u22+u23+u24=0.23℃
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3.3.6扩展不确定度
取k=2，U=ku c=0.5℃。

3.4湿度示值误差的不确定度评定
3.4.1露点仪重复性引入的标准不确定度
对60%RH测量点进行10次测量，测得数据见表3。

表3露点仪测量值表
测量点/%RH 60
测量数据/%RH
59.459.0
59.960.059.359.060.359.259.060.5
标准偏差为：
s=0.57%RH
由于实际读数3次，则：
u1=s3=0.33%RH
3.4.2露点仪湿度准确度引起的标准不确定度
上级出具的检定证书给出的露点最大允许误差为±0.2℃，查表可知，在环境温度19.9℃，湿度从20%RH到90%RH，露点变化±0.2℃，相应的相对湿度变化不超过±1.1%RH，按均匀分布，则：
u2=1.1%RH3=0.6%RH
3.4.3温湿度检定箱引入的标准不确定度
由上级证书给出的扩展不确定度可知，相对湿度U= 2.0%RH(k=2)，则：
u3=U2=2.0%RH2=1.0%RH
3.4.4被检机械式温湿度计引入的标准不确定度
1）分辨力引入的标准不确定度
分辨力为1%RH，按均匀分布，则：
u41=1%RH3=0.6%RH
2）重复性引入的标准不确定度
在20℃，60%RH点上重复测量10次，各次测量值见表4。

表4被检表重复测量值表
次数1 2 3 4 5
测量值
59.9%RH
59.7%RH
60.4%RH
60.5%RH
59.7%RH
次数
6
7
8
9
10
测量值
60.3%RH
59.6%RH
59.9%RH
60.3%RH
60.5%RH
标准偏差为：
s==0.36%RH
由于实际读数2次，则：
u42=0.36%RH2=0.25%RH
u41和u42两者取数值最大者，因此：
u4=u41=0.6%RH
3.4.5合成不确定度
主要标准不确定度汇总情况见表5。

表5标准不确定度汇总表
标准不确定度分量
u1
u2
u3
u4
不确定度来源
露点仪示值重复性
露点仪准确度
温湿度检定箱不确定度
被检温湿度计分辨力
标准不确定值
0.33%RH
0.6%RH
1.0%RH
0.6%RH
合成标准不确定度为：
u c=u21+u22+u23+u24=1.4%RH
3.4.6扩展不确定度
取k=2，U=ku c=2.8%RH。

4结束语
本文介绍了检定机械式温湿度计检定时的注意事项，并
对测量结果进行不确定度评定。

用以上方法进行不确定度评
定，能有效保证量值传递的准确性。

【参考文献】
[1]机械式温湿度计：JJG205—2005[S].
[2]宋媛，吴丽娜，第五朋朋.机械式温湿度表不确定度评定
[J].气象水文海洋仪器，2021，38（1）：51-53.
[3]测量不确定度评定与表示：JJF1059.1—2012[S].
【作者简介】
王静，女，1990年出生，工程师，研究方向为压力、温度计量。

（编辑：李加鹏）
王静：机械式温湿度计检定注意事项及不确定度评定计量检定
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