溫濕度記錄儀中溫濕度傳感器如何進行檢定分析
來源： http://www.shuangblog.com/ 類別：實用技術 更新時間：2013-03-25 閱讀次
【本資訊由中國糧油儀器網提供】 溫濕度記錄儀是國內自動氣象臺(站)普遍使用的溫濕度傳感設備。為了確保傳感器的測量準確度，氣象部門需要對新出廠或使用中的傳感器定期進行校準。目前，主要利用天浙江托普儀器有限公司生產的恒濕鹽濕度發生器作為此傳感器的檢定裝置。隨著計量技術的快速發展，溫濕度檢定裝置不斷地推陳出新。國內各省氣象檢定部門除了配備濕度檢定箱以外，部分省份還配備了濕度發生器和調溫調濕箱等，均可進行HMP45D溫濕度傳感器的校準工作。面對眾多的溫濕度檢定裝置，哪種裝置的性價比更高、校準質量最好，是計量工作人員較為關心的問題。
但是，關于這方面的研究甚少，針對這個問題，利用溫濕度記錄儀現有的4種常用溫濕度檢定裝置進行了大量的對比實驗，分析了各檢定裝置校準HMP45D溫濕度傳感器的質量差異，為計量工作者提供一定的參考。溫濕度記錄儀的溫濕度檢定裝置有恒濕鹽濕度發生器、HUMOR20型濕度發生器、DJM10濕度檢定箱和調溫調濕箱。恒濕鹽濕度發生器是天津氣象儀器廠生產的JDH1型濕度檢定裝置，利用一定溫度下密閉容器中氯化鎂和硫酸鋅飽和溶液上方的濕度值為一確定值的原理制成，可進行33%和87%兩濕度點的校準;HUMOR20型濕度發生器采用了傳統雙壓法的工作原理，通過控制濕度發生器飽和室內氣相壓力，利用減壓閥使飽和空氣的壓力降為環境壓力，并導入測量室，從而可調節測量室內部空氣濕度;DJM10濕度檢定箱是天津氣象儀器廠生產，其控濕原理是利用電動通風干濕表測得的相對濕度值為標準信號，通過控制系統調節加濕器與干燥系統的通斷，實現箱體內濕度的調節;調溫調濕箱是德國偉思富奇公司生產的環境試驗箱，其控濕原理類似于DJM10濕度檢定箱，根據內置的干濕球溫度表測得的溫度值推算出測量室內的濕度，并由加濕系統和除濕系統進行濕度調節。與DJM10濕度檢定箱不同的是調溫調濕箱可以進行溫度控制，控溫范圍為-70~180℃。
實驗主要依據《自動氣象站現場校準方法》：(試行)進行兩點校準，校準點分別為33%RH和87%RH。按照暫行校準方法的規定，溫濕度傳感器的溫度誤差小于0.2℃，濕度小于80%RH時濕度誤差小于4%RH，濕度大于80%RH時濕度誤差小于8%RH。我們選取5支新出廠的HMP45D溫濕度傳感器進行實驗，并以HMP233溫濕度儀為標準器。檢定時，將HMP233溫濕度儀與HMP45D溫濕度傳感器同時放入溫濕度檢定裝置中，穩定30min后開始讀數，1次/min讀數，共讀10次。數據處理時，分別將HMP233溫濕度儀10次溫度和濕度讀數求均值后加上相應修正值作為其標準值，再分別計算HMP45D溫濕度傳感器10次溫度和濕度讀數的平均值，并以此作為其校準結果。最后，將HMP45D溫濕度傳感器的校準結果減去標準值，得到溫度和濕度的測量誤差。下面分別介紹采用4種檢定裝置檢定時，HMP45D溫濕度傳感器的溫度和濕度校準結果。溫濕度記錄儀的溫度顯示了5支HMP45D溫濕度傳感器分別在4種檢定裝置中的溫度校準結果。利用E+E濕度發生器校準時，HMP233溫濕度儀與HMP45D溫濕度傳感器不能同時放入測量室進行測量。由于兩裝置均為二等溫濕度量傳標準器，實驗中采用了E+E濕度發生器修正后的測量結果作為標準值。因為恒濕鹽濕度發生器、E+E濕度發生器和濕度檢定箱不能設定溫度校準點，所測溫度均為環境溫度。調溫調濕箱也可關閉溫控進行環境溫度單點校準，但失去了溫度可調的自身優勢。實驗中將調溫調濕箱的溫度校準點設為20℃，接近環境溫度，并測得HMP45D溫濕度傳感器的溫度誤差。
“多支傳感器差值均值”為5支傳感器在同一溫濕度自記儀的檢定裝置中溫度誤差絕對值的均值。對于同一支溫濕度傳感器來說，恒濕鹽濕度發生器、E+E濕度發生器和DJM10濕度檢定箱的“多支傳感器差值均值”分別為0.11℃，0.13℃和0.12℃，而調溫調濕箱為0.32℃，同時其部分校準結果出現超差的情況。根據另溫濕度自記儀的3種檢定裝置的校準結果初步判斷，5支傳感器均符合《自動氣象站現場校準方法》規程的技術要求。而調溫調濕箱在控溫狀態下，不能真實反映傳感器的溫度性能，溫度校準結果的置信度較低。溫濕度記錄儀的濕度表3顯示了4種檢定裝置校準HMP45D溫濕度傳感器時的濕度校準結果。同樣，利用E+E濕度發生器校準HMP45D溫濕度傳感器時，采用了E+E濕度發生器的修正后的測量結果作為濕度的標準值。溫濕度記錄儀的溫濕度傳感器濕度校準結果減去濕度標準值，得到5支傳感器在不同的檢定裝置中濕度測量誤差。溫濕度記錄儀的4種檢定裝置校準5支傳感器時，測量誤差中的“多支傳感器差值平均”分別為1.9%RH，1.4%RH，1.5%RH和1.8%RH。總體來看，4種溫濕度記錄儀的檢定裝置濕度校準結果具有較高的準確度和可信度，均可進行HMP45D溫濕度傳感器的校準。但是，從設備成本、工作效率、能耗和普及率等方面綜合來看，調溫調濕箱和E+E濕度發生器的價格相對較高，目前只有部分省份配備了這兩種校準裝置，還不能在全國推廣。
而溫濕度記錄儀具有較高的性價比和普及率，較適合校準HMP45D溫濕度傳感器的濕度。同時，從室內和室外校準來看，溫濕度記錄儀的恒濕鹽濕度發生器的體積較小，攜帶方便，便于到現場校準。DJM10濕度檢定箱的優點是檢定人員可以根據需要設定濕度點，提高傳感器的校準質量，更適于在實驗室內進行批量傳感器的校準。
但是，關于這方面的研究甚少，針對這個問題，利用溫濕度記錄儀現有的4種常用溫濕度檢定裝置進行了大量的對比實驗，分析了各檢定裝置校準HMP45D溫濕度傳感器的質量差異，為計量工作者提供一定的參考。溫濕度記錄儀的溫濕度檢定裝置有恒濕鹽濕度發生器、HUMOR20型濕度發生器、DJM10濕度檢定箱和調溫調濕箱。恒濕鹽濕度發生器是天津氣象儀器廠生產的JDH1型濕度檢定裝置，利用一定溫度下密閉容器中氯化鎂和硫酸鋅飽和溶液上方的濕度值為一確定值的原理制成，可進行33%和87%兩濕度點的校準;HUMOR20型濕度發生器采用了傳統雙壓法的工作原理，通過控制濕度發生器飽和室內氣相壓力，利用減壓閥使飽和空氣的壓力降為環境壓力，并導入測量室，從而可調節測量室內部空氣濕度;DJM10濕度檢定箱是天津氣象儀器廠生產，其控濕原理是利用電動通風干濕表測得的相對濕度值為標準信號，通過控制系統調節加濕器與干燥系統的通斷，實現箱體內濕度的調節;調溫調濕箱是德國偉思富奇公司生產的環境試驗箱，其控濕原理類似于DJM10濕度檢定箱，根據內置的干濕球溫度表測得的溫度值推算出測量室內的濕度，并由加濕系統和除濕系統進行濕度調節。與DJM10濕度檢定箱不同的是調溫調濕箱可以進行溫度控制，控溫范圍為-70~180℃。
實驗主要依據《自動氣象站現場校準方法》：(試行)進行兩點校準，校準點分別為33%RH和87%RH。按照暫行校準方法的規定，溫濕度傳感器的溫度誤差小于0.2℃，濕度小于80%RH時濕度誤差小于4%RH，濕度大于80%RH時濕度誤差小于8%RH。我們選取5支新出廠的HMP45D溫濕度傳感器進行實驗，并以HMP233溫濕度儀為標準器。檢定時，將HMP233溫濕度儀與HMP45D溫濕度傳感器同時放入溫濕度檢定裝置中，穩定30min后開始讀數，1次/min讀數，共讀10次。數據處理時，分別將HMP233溫濕度儀10次溫度和濕度讀數求均值后加上相應修正值作為其標準值，再分別計算HMP45D溫濕度傳感器10次溫度和濕度讀數的平均值，并以此作為其校準結果。最后，將HMP45D溫濕度傳感器的校準結果減去標準值，得到溫度和濕度的測量誤差。下面分別介紹采用4種檢定裝置檢定時，HMP45D溫濕度傳感器的溫度和濕度校準結果。溫濕度記錄儀的溫度顯示了5支HMP45D溫濕度傳感器分別在4種檢定裝置中的溫度校準結果。利用E+E濕度發生器校準時，HMP233溫濕度儀與HMP45D溫濕度傳感器不能同時放入測量室進行測量。由于兩裝置均為二等溫濕度量傳標準器，實驗中采用了E+E濕度發生器修正后的測量結果作為標準值。因為恒濕鹽濕度發生器、E+E濕度發生器和濕度檢定箱不能設定溫度校準點，所測溫度均為環境溫度。調溫調濕箱也可關閉溫控進行環境溫度單點校準，但失去了溫度可調的自身優勢。實驗中將調溫調濕箱的溫度校準點設為20℃，接近環境溫度，并測得HMP45D溫濕度傳感器的溫度誤差。
“多支傳感器差值均值”為5支傳感器在同一溫濕度自記儀的檢定裝置中溫度誤差絕對值的均值。對于同一支溫濕度傳感器來說，恒濕鹽濕度發生器、E+E濕度發生器和DJM10濕度檢定箱的“多支傳感器差值均值”分別為0.11℃，0.13℃和0.12℃，而調溫調濕箱為0.32℃，同時其部分校準結果出現超差的情況。根據另溫濕度自記儀的3種檢定裝置的校準結果初步判斷，5支傳感器均符合《自動氣象站現場校準方法》規程的技術要求。而調溫調濕箱在控溫狀態下，不能真實反映傳感器的溫度性能，溫度校準結果的置信度較低。溫濕度記錄儀的濕度表3顯示了4種檢定裝置校準HMP45D溫濕度傳感器時的濕度校準結果。同樣，利用E+E濕度發生器校準HMP45D溫濕度傳感器時，采用了E+E濕度發生器的修正后的測量結果作為濕度的標準值。溫濕度記錄儀的溫濕度傳感器濕度校準結果減去濕度標準值，得到5支傳感器在不同的檢定裝置中濕度測量誤差。溫濕度記錄儀的4種檢定裝置校準5支傳感器時，測量誤差中的“多支傳感器差值平均”分別為1.9%RH，1.4%RH，1.5%RH和1.8%RH。總體來看，4種溫濕度記錄儀的檢定裝置濕度校準結果具有較高的準確度和可信度，均可進行HMP45D溫濕度傳感器的校準。但是，從設備成本、工作效率、能耗和普及率等方面綜合來看，調溫調濕箱和E+E濕度發生器的價格相對較高，目前只有部分省份配備了這兩種校準裝置，還不能在全國推廣。
而溫濕度記錄儀具有較高的性價比和普及率，較適合校準HMP45D溫濕度傳感器的濕度。同時，從室內和室外校準來看，溫濕度記錄儀的恒濕鹽濕度發生器的體積較小，攜帶方便，便于到現場校準。DJM10濕度檢定箱的優點是檢定人員可以根據需要設定濕度點，提高傳感器的校準質量，更適于在實驗室內進行批量傳感器的校準。
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