安永利 刘鑫

【摘要】机械式温湿度计广泛应用于实验室环境监测、生产车间、存储库房、药房等场所。计量检定机构每年收到的送检量非常大，因此，对所出具证书中机械式温湿度计的示值误差以及测量不确定度的准确性要求就比较高。本文通过具体实例，详尽的对机械式温湿度计温度、湿度的示值误差进行不确定度分析。

【关键词】机械式温湿度计;不确定度;温度;相对湿度

【DOI编码】10.3969/j.issn.1674-4977.2022.03.009

The Evaluation of Temperature and Humidity Indication error Measurement Uncertainty of Mechanical Thermo-hygrometers

AN Yong-li，LIU Xin

（Liaoning Institute of Measurement，Shengyang 110004，China）

Abstract：Mechanical thermo-hygrometers are very widely used in environmental monitoring、workshop、storage warehouse、drugstore and so on. There are many mechanical thermo-hygrometers are sent to metrological verification agency for testing. So the accuracy of the temperature and humidity indication error and the measurement uncertainty of mechanical thermo-hygrometers is very important. In this article，it analyses the measurement uncertainty of the temperature and humidity indication error of the mechanical thermohygrometers by an example.

Key words：mechanical thermo-hygrometers;measurement uncertainty;temperature;relative humidity

1温度示值误差测量结果不确定度

1.1概述

1.1.1测量依据

JJG 205—2005《机械式温湿度计》。

1.1.2环境条件

环境温度：15～25℃;环境湿度：≤75%RH;环境温度波动：≤±3℃/6h。

1.1.3被测对象

温度测量范围为（5～50）℃，湿度测量范围为（30%RH～95%RH）的机械式温湿度计，机械式湿度计，干湿表。一般分为温度部分分度值为1℃、2℃、5℃，湿度部分分度值为1%RH、2%RH、5%RH几种不同类型。这里以温度部分分度值1℃，湿度部分分度值1%RH的机械式温湿度计为例。

1.1.4测量方法

在环境温度为（20±5）℃，检定过程中室温变化不超过±3℃/6h，相对湿度不大于75%条件下，将标准器探头置于温湿度箱工作室中心位置，被测仪器置于温湿度箱工作室的有效区间内，放置的方式与数量应不影响箱内空气循环。温湿度箱的工作室应保证气密性，且不得放置潮湿或强吸湿性材料。设定所需检测点的温度、湿度，待稳定后读取标准器及被测温湿度表相应点的温度值、湿度值，连续重复进行3次，从而对湿度示值误差、温度示值误差测量结果不确定度进行评定。

1.2建立数学模型，列出不确定度传播率

1.2.1数学模型

ΔT=T-T_B

式中，ΔT为被检温湿度计的温度示值误差，℃;T为被检

温湿度计的温度示值，℃;T_B为精密露点仪的温度示值，℃。

1.2.2传播系数

1.3标准不确定度的评定

1.3.1精密露点仪引入的标准不确定度u（T₁）

精密露点仪经校准，所引入的扩展不确定度为0.1℃，则：u（T₁）=0.1/2=0.05℃。

1.3.2温湿度箱温度波动引入的标准不确定度u（T₂）

1.3.3温湿度箱温度均匀性引入的标准不确定度u（T₃）

1.3.4被测温湿度计重复测量引入的标准不确定度u（T₄）

单次测量的实验标准差为：

1.3.5被检温湿度计分辨力带来的标准不确定度u（T₅）

1.4合成标准不确定度

1.4.1标准不确定度分量汇总表（见表1）

1.4.2合成标准不确定度的計算

以上各量互不相关，故合成标准不确定度为：

1.5扩展不确定度的计算

综合表1所列数据概率分布，合成后被测量接近正态分

布，取k=2，则扩展不确定度为：U=2×u_c（T）=2×0.26≈0.6℃。

1.6温湿度计检定装置校准机械式温湿度计温度测量不确定度评估

在5～50℃范围内，对于分度值为1℃，分辨力为0.5℃的机械式温湿度计的温度示值误差扩展不确定度为：U=0.6℃，k=2。

当被校准机械式温湿度计分度值不同时，不确定度分量中的u（T₄）、u（T₅）项将发生改变，且u（T₄）项的示值随重复性不同而略有不同。这里以20℃示值为例，列出数据见表2。

2湿度示值误差测量结果不确定度

2.1建立数学模型，列出不确定度传播率

2.1.1数学模型

ΔH=H-H_B

式中，ΔH为被检温湿度计的湿度示值误差，%RH;H为被检温湿度计的湿度示值，%RH;H_B为精密露点仪的湿度示值，%RH。

2.1.2传播系数

2.2标准不确定度的评定

2.2.1精密露点仪引入的标准不确定度u（H₁）

2.2.2温湿度箱湿度波动引入的标准不确定度u（H₂）

温湿度箱经校准，其湿度波动最大不超过±0.1%RH，按均

2.2.3温湿度箱湿度均匀性引入的标准不确定度u（H₃）

2.2.4被检温湿度表重复测量引入的标准不确定度u（H₄）

单次测量的实验标准差为：

2.2.5被检温湿度计分辨力带来的标准不确定度u（H₅）

2.3合成标准不确定度

2.3.1标准不确定度分量汇总表（见表3）。

2.3.2合成标准不确定度的计算

以上各量互不相关，且大小比较接近，故合成后被测量属于正态分布，因此合成标准不确定度为：

2.4扩展不确定度的计算

综合上表所列数据，取k=2，扩展不确定度为：

U=2×u_c（H）=2×0.48≈1.0%RH

2.5机械式温湿度计湿度测量不确定度评估

在（30～95）%RH范围内，对于分度值为1%RH，分辨力为0.5%RH的机械式温湿度计的湿度示值误差扩展不确定度为：U=1.0%RH，k=2。

当被校准机械式温湿度计分度值不同时，不确定度分量中的u（H₄）、u（H₅）项将发生改变，且u（H₄）的值随重复性不同略有不同，这里以60%RH点为例，列出数据见表4。

3结语

综上所述，机械式温湿度计温度、湿度示值误差测量不确定度为：1）温度。分度值为1℃，U=0.6℃，k=2;分度值为2℃，U=1.3℃，k=2;分度值为5℃，U=3.2℃，k=2。2）相对湿度。分度值为1%RH，U=1.0%RH，k=2;分度值为2%RH，U=1.5%RH，k=2;分度值为5%RH，U=3.3%RH，k=2。

本文中的实例仅为在某种情况下，某个或某类机械式温湿度计的温湿度示值误差所得出的不确定度数值。不同的设备种类、型号、品牌，不同的測量重复性等因素，都会对测量不确定度的最终结果产生一定的影响，这里主要强调的是计算方法和过程，具体的数值仅作为参考。

【参考文献】

[1]机械式温湿度计：JJG205—2005[S].

[2]测量不确定度评定与表示：JJF1059.1—2012[S].