快速温度冲击箱工作空间的试验温度是否均匀是一个非常重要的问题,因为如果温度不均匀超过了允许偏差,则受试样品的试验条件达不到一致,有的样品或样品某一部分,试验温度偏高,有的偏低,从而产生过试验或欠试验的问题,使试验的再现性差,试验得出的数据不可靠,使试验归于失败。这么重要的指标温度均匀性到底是怎么一回事呢?
一、各种标准表述快速温度冲击箱温度均匀性的指标及其计算方法
英国标准BS389-1965《实验室湿热箱技术条件》:规定为在一次达到设定温度两小后,用温差热电偶连续测试两小时,分别计算每一测试点与中心点的温差平均值,其中大者即为温度均匀度,其大小不得超过规定指标±0.5℃。
日本试验机工业会快速温度冲击箱箱的性能试验方法:测温元件置于上、下四角及中心点,上下四角测温元件距箱壁距离为各自边长的1/6且不小于50㎜处。当温度达到恒定状态后,对各测试点每隔一分钟测试一次,共测十次以上,计算每一测试点与中心点的温差的平均值,其中大者即为温度均匀度。(ESPEC亦采用此指标)。
二、温度偏差和温度均匀度两种表述方法的比较
用温度均匀度指标虽可表示箱内工作空间温度均匀性的好或差,但由于在计算中都采用了多次平均值的方法,从而把各点的温度波动度因素基本上去掉了。然而对于试验设备的温度性能指标只标出温度均匀度是不够的,还必须有温度波动度指标,即各点温度随时间而变化的大小,才能全面描述箱内温度场的变化尤其当温度波动较大的情况下。
温度偏差不但反映了工作空间各点温度的位置误差,同时也包括了各点温度随时间而变化的误差即温度波动度。因此温度偏差更能说明箱内的温度均匀性,一般无需再测快速温度冲击箱的温度均匀度和温度波动度。只有当某些试验设备对温度波动度有特殊要求时,如对湿热箱,才标出温度波动度。因为湿热箱温度波动度超过±0.5℃时,会带来较大的湿度波动,增大湿度误差,从而超过湿度允许偏差。GB/T5170.2·1996,温度试验设备的检定方法中,对温度性能指标只规定检定温度偏差,而对温度均匀度未作规定必须检定,只在附录B中提示了温度波动度、温度均匀度的检定方法,这样的规定是非常正确的。
温度均匀度指标,由于表示各点温度平均值与中心点温度平均值的差值,所以有正负号,只有国标的温度均匀度,因未与中心点比较或与标称温度比较,故没有正负号,所以没有温度偏差表示方法清楚准确。
目前国内一些快速温度冲击箱产品标准仍要求有温度波动度、温度均匀度和温度偏差三项指标,显然没有必要。建议在修订这些标准时采用温度偏差指标,加上一个温度波动度指标就很全面了,而且采用温度偏差符合美军标、国军标和国际电工委员会相关标准的要求。