恒溫恒濕試驗(yàn)箱校準(zhǔn)規(guī)范 — 空載、負(fù)載與實(shí)時(shí)測量的全流程技術(shù)指南

時(shí)間： 2025-10-27 16:53 來源： 林頻儀器

校準(zhǔn)是恒溫恒濕試驗(yàn)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(yàn)結(jié)果用于符合性聲明時(shí)，試驗(yàn)箱必須在校準(zhǔn)有效期內(nèi)使用，且校準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)覆蓋用戶實(shí)際使用范圍。依據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合 15 000 臺(tái)·年現(xiàn)場校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)闡述空載校準(zhǔn)、負(fù)載校準(zhǔn)及實(shí)時(shí)測量校準(zhǔn)的適用場景、布點(diǎn)規(guī)則、容差判定與復(fù)校周期，為實(shí)驗(yàn)室建立可復(fù)現(xiàn)、可追溯、可審核的校準(zhǔn)程序提供操作級(jí)模板。

一、校準(zhǔn)的分類與策略選擇

空載校準(zhǔn)（No-Load Calibration）

　適用：新設(shè)備驗(yàn)收、年度周期校準(zhǔn)、更換壓縮機(jī)或控制器后的功能確認(rèn)。

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

負(fù)載校準(zhǔn)（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(shí)，用于評(píng)估負(fù)載引起的溫濕度滯后與梯度。

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

實(shí)時(shí)測量校準(zhǔn)（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(diǎn)：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(jì)算空間均勻度與時(shí)間波動(dòng)度，報(bào)告作為 PPAP、FDA 510(k) 提交文件。

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二、標(biāo)準(zhǔn)器與計(jì)量溯源

溫度標(biāo)準(zhǔn)器

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

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

濕度標(biāo)準(zhǔn)器

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

　• 濕球溫度計(jì)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(shí)間基準(zhǔn)

　• 數(shù)據(jù)采集器時(shí)鐘與 UTC 偏差 ≤ 1 s·d?¹，校準(zhǔn)時(shí)需記錄絕對(duì)時(shí)間戳，用于與試驗(yàn)箱控制器比對(duì)。

三、布點(diǎn)規(guī)則與體積劃分

工作室容積 ≤ 2 m³

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

　• 濕度點(diǎn) 3 個(gè)：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(diǎn) 15 個(gè)：增加縱向兩條對(duì)角線，每層 5 點(diǎn)；

　• 濕度點(diǎn) 4 個(gè)：增加后壁中心點(diǎn)；

　• 若采用風(fēng)道隔板，需在隔板前后各加 1 個(gè)溫度點(diǎn)，評(píng)估短路風(fēng)險(xiǎn)。

負(fù)載校準(zhǔn)布點(diǎn)

　在試件幾何中心、表面、迎風(fēng)側(cè)、背風(fēng)側(cè)各布 1 個(gè)附加傳感器，用于計(jì)算 ΔT負(fù)載-空載。

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

預(yù)處理

　試驗(yàn)箱連續(xù)運(yùn)行 ≥ 2 h，確保系統(tǒng)進(jìn)入熱穩(wěn)態(tài)；露點(diǎn)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(diǎn)準(zhǔn)確性。

穩(wěn)定判據(jù)

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

數(shù)據(jù)記錄

　同時(shí)記錄試驗(yàn)箱控制器示值、標(biāo)準(zhǔn)器實(shí)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(píng)定。

容差判定

　• 溫度偏差：±2 ℃（IEC 60068-3-5 嚴(yán)酷等級(jí) A）；

　• 溫度均勻度：≤ 2 ℃（9 點(diǎn)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(diǎn)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(píng)定示例

以 85 ℃/85 %RH 點(diǎn)為例，主要分量：

　• 標(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)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(kuò)展不確定度：

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

報(bào)告需給出不確定度表格，便于用戶將校準(zhǔn)結(jié)果納入內(nèi)部 ML（Maximum Permitted Error）計(jì)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(gè)月；

　• 僅用于內(nèi)部工藝篩選：24 個(gè)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(jì)（經(jīng)校準(zhǔn)）在 23 ℃/50 %RH 快速比對(duì)，若偏差＞ ±1 ℃ 或 ±3 %RH，須提前啟動(dòng)正式校準(zhǔn)。

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(diǎn)溫度偏差 2.8 ℃；

　糾正：使用單點(diǎn) 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(jī)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(zhǔn)趨勢

新一代試驗(yàn)箱已內(nèi)置 24 位 ADC 模塊，支持云端校準(zhǔn)：

　• 標(biāo)準(zhǔn)器通過藍(lán)牙與控制器握手，自動(dòng)上傳偏差；

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

　• 用戶可在 LIMS 中一鍵歸檔，實(shí)現(xiàn)“無紙化校準(zhǔn)”。

林頻儀器 2025 款全系產(chǎn)品標(biāo)配該功能，校準(zhǔn)時(shí)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(zhǔn)不是“調(diào)溫度”那么簡單，而是一次系統(tǒng)性計(jì)量確認(rèn)。唯有嚴(yán)格按照布點(diǎn)規(guī)則、穩(wěn)定判據(jù)與不確定度評(píng)定流程執(zhí)行，才能讓恒溫恒濕試驗(yàn)箱在下一個(gè)校準(zhǔn)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(zhǔn)臺(tái)賬，將空載、負(fù)載、實(shí)時(shí)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(dòng)，形成全生命周期計(jì)量閉環(huán)。林頻儀器可提供 CNAS 認(rèn)可實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場校準(zhǔn)、駐廠培訓(xùn)及數(shù)字化報(bào)告對(duì)接服務(wù)，確保您的試驗(yàn)數(shù)據(jù)在全球任何監(jiān)管機(jī)構(gòu)面前均具備技術(shù)公信力。