恒溫恒濕試驗箱校準規(guī)范 — 空載、負載與實時測量的全流程技術(shù)指南

時間： 2025-10-27 16:53 來源： 林頻儀器

校準是恒溫恒濕試驗箱生命周期內(nèi)唯一能夠把“示值漂移”量化并拉回允差區(qū)間的技術(shù)手段。ISO 17025 與 GB/T 5170.1 均要求：當(dāng)試驗結(jié)果用于符合性聲明時，試驗箱必須在校準有效期內(nèi)使用，且校準點應(yīng)覆蓋用戶實際使用范圍。依據(jù)上述標(biāo)準，結(jié)合 15 000 臺·年現(xiàn)場校準數(shù)據(jù)，系統(tǒng)闡述空載校準、負載校準及實時測量校準的適用場景、布點規(guī)則、容差判定與復(fù)校周期，為實驗室建立可復(fù)現(xiàn)、可追溯、可審核的校準程序提供操作級模板。

一、校準的分類與策略選擇

空載校準（No-Load Calibration）

　適用：新設(shè)備驗收、年度周期校準、更換壓縮機或控制器后的功能確認。

　特點：工作室無試件，傳感器可直接暴露于強迫循環(huán)氣流，獲得“設(shè)備最佳能力”基準值。

負載校準（Load Calibration）

　適用：當(dāng)試件體積占比 ≥ 1/3 或熱質(zhì)比＞ 0.2 J·g?¹·K?¹ 時，用于評估負載引起的溫濕度滯后與梯度。

　特點：證書須載明負載外形尺寸、熱容量、擺放圖；后續(xù)若更換同類負載且熱容量差異 ≤ ±10 %，可不再校準。

實時測量校準（Real-Time Mapping）

　適用：汽車電子、醫(yī)療器械、鋰電等法規(guī)要求“過程參數(shù)連續(xù)記錄”的領(lǐng)域。

　特點：使用多通道數(shù)據(jù)采集器（≥ 16 路），在 30 s 間隔下記錄全程數(shù)據(jù)，用于計算空間均勻度與時間波動度，報告作為 PPAP、FDA 510(k) 提交文件。

恒溫恒濕試驗箱在軍工產(chǎn)品測試中的重要作用

二、標(biāo)準器與計量溯源

溫度標(biāo)準器

　• 四線制 A 級 Pt100，允差 ±0.15 ℃（-80 ℃～+200 ℃）；

　• 數(shù)據(jù)采集器年漂移 ≤ 0.02 ℃，具備 CNAS 認可證書（校準因子 k=2）。

濕度標(biāo)準器

　• 冷鏡式露點儀，測量范圍 5 %RH～95 %RH，擴展不確定度 U=0.6 %RH（k=2）；

　• 濕球溫度計需使用 0.1 K 分度、去離子水及預(yù)濕套，確保風(fēng)速 3.5 m·s?¹±0.5 m·s?¹。

時間基準

　• 數(shù)據(jù)采集器時鐘與 UTC 偏差 ≤ 1 s·d?¹，校準時需記錄絕對時間戳，用于與試驗箱控制器比對。

三、布點規(guī)則與體積劃分

工作室容積 ≤ 2 m³

　• 溫度點 9 個：上層 3 點、中層 3 點（幾何中心必布）、下層 3 點；

　• 濕度點 3 個：上層中心、中層中心、下層中心；

　• 傳感器距內(nèi)壁 1/10 邊長，但最小 100 mm，最大 200 mm。

工作室容積＞ 2 m³

　• 溫度點 15 個：增加縱向兩條對角線，每層 5 點；

　• 濕度點 4 個：增加后壁中心點；

　• 若采用風(fēng)道隔板，需在隔板前后各加 1 個溫度點，評估短路風(fēng)險。

負載校準布點

　在試件幾何中心、表面、迎風(fēng)側(cè)、背風(fēng)側(cè)各布 1 個附加傳感器，用于計算 ΔT負載-空載。

四、校準程序（以空載 23 ℃/50 %RH、-40 ℃、85 ℃/85 %RH 為例）

預(yù)處理

　試驗箱連續(xù)運行 ≥ 2 h，確保系統(tǒng)進入熱穩(wěn)態(tài)；露點儀鏡面無油、無塵，Pt100 插入深度 ≥ 200 mm。

設(shè)定順序

　低濕低溫 → 低濕高溫 → 高濕高溫，避免先高濕后低溫導(dǎo)致冷凝，影響后續(xù)點準確性。

穩(wěn)定判據(jù)

　每點數(shù)據(jù)在 30 min 內(nèi)波動：溫度 ≤ ±0.3 ℃，濕度 ≤ ±0.8 %RH；若使用自動采集，取最后 15 min 算術(shù)平均。

數(shù)據(jù)記錄

　同時記錄試驗箱控制器示值、標(biāo)準器實測值、環(huán)境大氣壓（kPa）、風(fēng)速（m·s?¹），用于后續(xù)不確定度評定。

容差判定

　• 溫度偏差：±2 ℃（IEC 60068-3-5 嚴酷等級 A）；

　• 溫度均勻度：≤ 2 ℃（9 點最大差值）；

　• 濕度偏差：±3 %RH（GB/T 5170.5）；

　• 濕度均勻度：≤ 5 %RH。

　若任一點超標(biāo)，允許調(diào)整控制器 PID 或修正傳感器 offset 后重測，但重測次數(shù) ≤ 2 次。

五、不確定度評定示例

以 85 ℃/85 %RH 點為例，主要分量：

　• 標(biāo)準器允差：0.15 ℃/0.6 %RH（B 類，矩形分布）；

　• 重復(fù)性：10 次測量標(biāo)準差 0.08 ℃/0.4 %RH（A 類）；

　• 分辨率：0.01 ℃/0.1 %RH（B 類，均勻分布）；

合成擴展不確定度：

　U_T = 0.21 ℃（k=2），U_RH = 0.9 %RH（k=2）。

報告需給出不確定度表格，便于用戶將校準結(jié)果納入內(nèi)部 ML（Maximum Permitted Error）計算。

六、復(fù)校周期與中間核查

復(fù)校周期

　• 用于 ISO 17025 檢測：12 個月；

　• 僅用于內(nèi)部工藝篩選：24 個月；

　• 經(jīng)歷搬移、維修、制冷劑更換：立即復(fù)校。

中間核查（Intermediate Check）

　使用手持式溫濕度計（經(jīng)校準）在 23 ℃/50 %RH 快速比對，若偏差＞ ±1 ℃ 或 ±3 %RH，須提前啟動正式校準。

七、常見失效與糾正措施

濕球紗布結(jié)垢

　現(xiàn)象：濕球溫度升高 → 濕度示值偏低 5 %RH；

　糾正：更換紗布，用 0.1 % HCl 浸泡 10 min，去離子水沖洗。

傳感器漂移

　現(xiàn)象：-40 ℃ 點溫度偏差 2.8 ℃；

　糾正：使用單點 offset 修正，若漂移＞ ±1 ℃ 則更換傳感器。

風(fēng)速不足

　現(xiàn)象：均勻度超標(biāo)至 3.5 ℃；

　糾正：清潔風(fēng)機葉片，檢查皮帶張力，風(fēng)速恢復(fù)至 3.5 m·s?¹ 后復(fù)測通過。

八、數(shù)字化校準趨勢

新一代試驗箱已內(nèi)置 24 位 ADC 模塊，支持云端校準：

　• 標(biāo)準器通過藍牙與控制器握手，自動上傳偏差；

　• 系統(tǒng)生成符合 ISO 17025 模板的 PDF 報告，附帶數(shù)字簽名；

　• 用戶可在 LIMS 中一鍵歸檔，實現(xiàn)“無紙化校準”。

林頻儀器 2025 款全系產(chǎn)品標(biāo)配該功能，校準時間縮短 40 %，數(shù)據(jù)完整性滿足 FDA 21 CFR Part 11 電子記錄要求。

校準不是“調(diào)溫度”那么簡單，而是一次系統(tǒng)性計量確認。唯有嚴格按照布點規(guī)則、穩(wěn)定判據(jù)與不確定度評定流程執(zhí)行，才能讓恒溫恒濕試驗箱在下一個校準周期內(nèi)始終處于“已知誤差、已知置信”的可控狀態(tài)。建議用戶建立校準臺賬，將空載、負載、實時測量三種模式納入 SOP，并與期間核查、故障維修、搬移記錄聯(lián)動，形成全生命周期計量閉環(huán)。林頻儀器可提供 CNAS 認可實驗室現(xiàn)場校準、駐廠培訓(xùn)及數(shù)字化報告對接服務(wù)，確保您的試驗數(shù)據(jù)在全球任何監(jiān)管機構(gòu)面前均具備技術(shù)公信力。