📚 课程目录第2章温度试验箱校准与温度偏差修正

2. 温度试验箱校准与温度偏差修正

本次校准对象为一台强制对流高温试验箱，标称工作空间 600 mm × 500 mm × 500 mm，控温范围室温+10 ℃～200 ℃。校准依据 JJF 1101—2019《环境试验设备温度、湿度校准规范》，采用 9 点（上、中、下三层各 3 点）布点方式，空载与负载两种状态分别测量。

温度测量使用 9 支 K 型铠装热电偶（直径 1.5 mm，精度 ±0.5 ℃），经冰点补偿后接入多通道数据采集仪，采样间隔 10 s。负载采用 5 块 100 mm × 100 mm × 10 mm 铝板，总质量约 1.35 kg，均匀放置于工作空间底部。

空载状态下，将 9 支热电偶按上图布点固定，关闭箱门，设定温度依次为 80 ℃、120 ℃、160 ℃。每个温度点待箱内温度稳定 30 min 后，连续记录 30 min 数据，取平均值作为该测点在该温度点的测量值。

以 120 ℃ 校准点为例，各测点 30 min 平均温度如下表所示。设定值 t₀ = 120.0 ℃，各测点平均值 t̄ᵢ 与偏差 Δtᵢ = t̄ᵢ − t₀ 一并列出。

测点编号	位置	30 min 平均温度 / ℃	偏差 Δtᵢ / ℃
1	上层左	120.8	+0.8
2	上层中	121.2	+1.2
3	上层右	120.6	+0.6
4	中层左	119.5	−0.5
5	中层中	119.8	−0.2
6	中层右	119.3	−0.7
7	下层左	118.9	−1.1
8	下层中	119.1	−0.9
9	下层右	118.7	−1.3

计算全部测点平均温度：

t̄ = (120.8 + 121.2 + 120.6 + 119.5 + 119.8 + 119.3 + 118.9 + 119.1 + 118.7) / 9
   = 1077.9 / 9
   = 119.77 ℃

工作空间温度偏差：Δt = t̄ − t₀ = 119.77 − 120.0 = −0.23 ℃。

工作空间温度波动度取各测点 30 min 内最大值与最小值之差的最大值。本例中测点 2 波动最大，t_max = 121.8 ℃，t_min = 120.6 ℃，波动度 Δt_f = 121.8 − 120.6 = 1.2 ℃。

负载状态下，将 5 块铝板均匀放置于工作空间底部，重复上述 9 点测量。负载会吸收热量并改变箱内气流分布，通常导致下层测点温度进一步偏低、上层偏高，偏差绝对值增大。

假设负载状态下 120 ℃ 校准点各测点平均温度如下（示例数据）：

测点编号	空载偏差 / ℃	负载偏差 / ℃	偏差变化 / ℃
1	+0.8	+1.1	+0.3
2	+1.2	+1.6	+0.4
3	+0.6	+0.9	+0.3
4	−0.5	−0.9	−0.4
5	−0.2	−0.5	−0.3
6	−0.7	−1.2	−0.5
7	−1.1	−1.8	−0.7
8	−0.9	−1.5	−0.6
9	−1.3	−2.1	−0.8

负载状态下全部测点平均偏差为 −0.49 ℃，即工作空间实际平均温度比设定值低约 0.49 ℃。若后续试验要求工作空间温度准确控制在设定值 ±1 ℃ 以内，则需在试验箱控温设定值上加入修正值。

修正值确定原则：修正值 C = −Δt（负载状态）。本例中 C = −(−0.49) = +0.49 ℃。即当试验要求 120 ℃ 时，试验箱设定值应设为 120.49 ℃，使工作空间实际平均温度更接近 120 ℃。

根据 JJF 1101—2019，高温试验箱温度偏差通常要求不超过 ±2 ℃，温度波动度不超过 ±0.5 ℃（或按设备技术指标）。本例空载偏差 −0.23 ℃、负载偏差 −0.49 ℃，均在 ±2 ℃ 以内；空载波动度 1.2 ℃ 超出 ±0.5 ℃ 的常见要求，需检查箱内风机、加热器或密封状况。

波动度超标时，不应直接使用修正值掩盖问题。应先排查：循环风机转速是否正常、加热器功率是否稳定、箱门密封条是否老化、传感器响应是否滞后。排除硬件问题后重新校准，再确定修正值。

校准周期建议为一年，或在大修、搬迁、更换关键部件后重新校准。修正值应记录在设备校准证书中，并在试验大纲或作业指导书中明确引用。