湿度传感器示值误差不确定度评定

工程技术
科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald
50
DOI：10.16660/ki.1674-098X.2018.13.050
湿度传感器示值误差不确定度评定
江鲜明
（广东省惠州市质量计量监督检测所 广东惠州 516003）
摘 要：湿度传感器是利用感温、感湿元件随温、湿度的变化从而产生不同的电参数这一特性制作而成的温湿度测量仪器。

广泛应用于实验室、机房、仓库、厂房等室内环境温湿度的测量。

其测量结果的准确、可靠直接关系到产品质量和人身安全，与人们日常生产生活密切相关。

本文以常用的湿度传感器为例，选取精密露点仪和湿度检定箱为测量标准，经多次实验，分析校准湿度传感器校准过程中的影响因素，得出校准湿度传感器的最佳测量能力，为校准机构和用户提供可靠的参考。

关键词：湿度传感器 露点仪 不确定度
中图分类号：TP212 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2018)05(a)-0050-02
1 测量方法
采用直接测量法。

本次测量对象选用编号为62598549的湿度传感器，最大允许误差为±3%RH，将被检湿度传感器置于湿度检定箱内，由湿度发生器和精密露点仪共同作用使湿度箱内的湿度达到标准湿度值40%RH，稳定一段时间后在被检表读得相应的读数。

2 数学模型
H =H 1–H 2 (1)
式中：H 为湿度传感器的示值误差；H 1为湿度传感器的示值；H 2为精密露点仪湿度示值。

3 方差和传播系数
由（1）式得方差：u 2（H ）=c 12u 2（H 1）+c 22u 2（H 2）。

传播系数：c 1=∂H / ∂H 1=1；c 2=∂S/∂ H 2=-1。

得：u 2（H ）=u 2（H 1）+u 2
（H 2）。

分量标准不确定度：u 1= u （H 1）；u 2= u （H 2）。

4 计算分量标准不确定度
以下以湿度检定箱校准湿度计40%RH满度点的情况
为例进行分析。

4.1 湿度传感器湿度示值测量的标准不确定度u （H 1）
4.1.1 由指示值测量重复性给出的标准不确定度分量u （H 11）
由在标准检定条件下，精密露点仪把湿度稳定在40%RH，用本校准装置对编号为62598549的湿度传感器进行 10 次等精度湿度测量
S =1
)(1
2
−−∑=−
n H H
n
i i
=0.05%RH(n =10) (2)
测量结果取3次读数，所以标准不确定度为：
u (H 11)=S /3=0.05%RH /3=0.03%RH
自由度为：(H 11)=n -1=9。

4.1.2 湿度传感器值分辨力给出的不确定度分量u (H 12)被检的湿度传感器在示值40%R H 时的分辨力为
0.1%RH，在±0.05%RH的区间内取任意一值。

u (H 12)=0.05%RH/3=0.0289%RH
自由度为：(H 12)=∞。

以上两项不相关，合成后得：
u 2(H 1)=u 2(H 11)+u 2(H 12)=(0.03%R H )2+(0.0289%RH)2=0.007235（%RH ）
u （H 1）=0.042%RH 自由度为：
v (H 1)=)()
()()()
(121241111414H H u H H u H u νν+
=9
4.2 标准湿度值的标准不确定度u (H 2)
4.2.1 由精密露点仪引入的不确定度分量u (H 21)精密露点仪经上级检定合格，露点温度准确度±0.2℃。

查表可知40%R H 湿度点最大允许误差±0.6%RH，在±0.6%的区间内是为均匀分布的，故：
u (H 21)= 0.6%RH/3=0.35%RH
其很可靠，得：v （x 21）=∞。

4.2.2 由湿度场的不均匀性引入的不确定度分量u (H 22)由制造厂说明书给出在湿度为30%～90%RH范围内在其整个湿度场内的湿度不均匀性不大于1.0%，在这区间范围内认为均匀分布的，故：
u (H 22)=1.0%RH/3=0.577%RH 其自由度为：(H 22)=∞。

4.2.3 由精密露点仪的湿度数字分辨力引入的不确定度分量u (H 23)
精密露点仪的分辨力为0.1%RH，属均匀分布，覆盖因子k=3，按半宽计算：
u (H 23)= 0.1%RH /23=0.0289%RH 因它很可靠，其自由度为：v （H 23）= ∞
4.2.4 计算u (x 2)
以上三项各不相关，合成得：
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u (H 2)=)()()(232222212H u H u H u ++= 456
.0%RH=0.675%RH
v （H 2）=
)
()
()()()()()
(232342222421214
24
H H u H H u H H u H u ννν+
+ = ∞5 合成标准不确定度
u c =2222120675.0042.0)()(+=+H u H u %RH
=0.68%RH
6 扩展不确定度
取k =2，U =k ×u c =k 0.68%RH=2×0.68%RH=1.4%RH。

由精密露点仪在不同湿度点的误差查表可知，准确度30%RH时±0.4%RH、60%RH时±0.8%RH、80%RH时±1.0%RH、90%RH时±1.1%RH。

不确定度列表如表1所示。

7 结语
本文通过分析露点仪校准湿度传感器过程中的影响因素，科学合理地得出测量结果不确定度。

数据和试验证明露点仪作为标准器校准湿度传感器可使测量结果不确定
度U =(1.3～1.8)%RH,达到最佳测量效果，保证了湿度传感
器校准过程中的准确性。

参考文献
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[2] 耿维明.测量误差与不确定度讲座(五)[J ].中国计量,2014(4):68-70.
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[4] 艾明泽,肖哲.相对湿度传感器[J].化学计量,2007(12):297-299.
(上接49页）
既要充分满足施工要求，不能过度浪费，但同时又不能抱
有侥幸心理，造成停工待料。

境外钻探施工发生孔内事故，不要慌张和着急，心态要保持平和，做到“清、勤、慎、稳”。

首先要摸清孔内情况，根据事故深度、泥浆性能、事故类别以及事故发生前后的征兆等仔细分析事故原因；其次要勤于召开研究会，广泛听取处理意见；再次要充分考虑钻探现场可供选择的处理工具以及所在地加工器具的客观能力，慎重选择处理工具和确定处理方案；最后以最短的时间冷静、沉稳、快速处理，避免二次事故的发生。

2.2 安全生产管理
严格遵守商务部等七部委联合发布的《境外中资企业机构和人员安全管理规定》，以及本单位的安全管理制度和当地的有关法律法规。

钻探现场的安全管理作为钻探施工安全生产管理的重点，对同一家地勘单位单位而言，无论是在国内还是在境外，其管理模式一脉相承，基本相同。

除了钻探现场的安全管理，境外钻探施工安全生产管理的重点还有以下几个方面：首先要加强人员管理，不发生涉外事件。

要建立出国人员管理制度，做好档案管理与护照管理，并为出国人员购买相应的人身保险或意外伤害保险；其次要做好驻外安全工作专项培训，强化其安全防范意识。

严禁员工单独作业或外出，以及参加任何形式的非法活动；最后要强化应急管理，到驻外使领馆备案。

按规定编制具有可操作性的生产安全事故应急预案并组织演练。

要对现场危险源进行充分识别，在风
险评价的同时制定合理的控制措施，并对所有作业人员告知。

按规定为钻探施工人员配备野外专用的无线电对讲机、卫星电话或GPS等安全保障装备，以确保通讯畅通。

要确保员工的生命安全，如需配备保安，则应配足保安。

2.3 职业健康管理
钻探施工人员出国前应认真检查身体，身体有疾病的人员不要出国。

出境前一段时间内进行必要的预防接种。

要对钻探施工人员进行职业健康方面的知识培训。

长时间境外作业，要做好人员的心理疏导工作，避免心理疾病的发生。

切勿前往疫区、辐射区、赌博、色情等场所。

要配备必要的应急药品和劳动防护用品，保障员工平安健康回国。

3 结语
地勘单位在境外钻探施工中应规避政治风险，加强法制观念，严格履行合同。

在此基础上，通过有效的技术、安全、职业健康管理，就能高效地完成钻探施工任务，取得良好的经济效益。

参考文献
[1] 王书豪.地质钻探工艺技术中的安全与生产管理[J].科技传播,2012(12):27.
[2] 王锦霞.地质钻探生产管理中的问题探讨[J ].山西冶金,2016,39(4):126-128.
[3] 王俊.地质钻探施工中的生产管理措施[J].世界有色金属,2016(21):160-161.
[4] 李正,屈庆锋.地质钻探行业事故类型与安全措施分析[J].中国石油和化工标准与质量,2017,37(21):62-64.
校准点（%RH ）
校准结果测量不确定度
U(%RH)30 1.3
40 1.460 1.580 1.790
1.8
表1 不确定度列表。