上海市计量测试技术研究院 上海市 201203
摘要：JJF 1101-2019《环境试验设备温度、湿度参数校准规范》现已正式实施。文章对新老规范的正文内容进行了一个全面的比对，指出了新规范更改和新增的部分。同时通过处理和计算校准所得到的数据，解析新规范中提出的校准方法。
关键字：环境试验设备；温度湿度参数；JJF 1101-2019
Analysis of new and old Calibration Specification of Enviromental Testing
Equipment of Temperature and Humidity
WangShuhui MaoXiaochen NieXiaoYe
（Shanghai Institute of Measurement and Testing Technology, Shanghai 201203）
Abstract: JJF 1101-2019 "Calibration Specification for Environmental Testing Equipment for Temperature and Humidity Parameters" has been officially implemented. The article carried out a comprehensive comparison of the body content of the new and old specifications, and pointed out the changes and additions of the new specifications. At the same time, the article analyzed the calibration method proposed in the new specification by processing and calculating the data obtained from the calibration.
Key Words: Environmental Testing Equipment; Temperature and Humidity Parameters; JJF1101-2019
0引言
环境试验设备是模拟一种或一种以上环境条件，对产品进行环境试验的设备，广泛应用于医疗卫生、药物保存、化工电子等行业[1]。JJF1101-2003《环境试验设备温度、湿度校准规范》作为校准环境试验设备的主要依据，施行多年。2019年9月5日，国家市场监督管理局正式发布JJF1101-2019《环境试验设备温度、湿度参数校准规范》，并于2020年3月5日开始实施，同时宣告了JJF 1101-2003作废。此次规范的更新对于环境试验设备的开发人员、操作人员以及计量工作者都有着非常重要的意义。本文将对JJF 1101-2019的改动与原规范进行对比，并通过对实际校准数据的处理来解读新规范校准结果的改动。
1规范内容的更新
JJF 1101-2019更新了命名、应用范围、校准条件、校准方法等内容，同时在规范正文的最后将建议复校时间从2年改为了1年。本节将说明规范改动的内容，其中校准方法的改动会在下一节中详细解释。
1.1命名的改变
JJF 1101-2019的名称更改为《环境试验设备温度、湿度参数校准规范》，增加了“参数”两个字，使规范指导和参照的目标更明确和具体。例如JJF 1101-2019在校准方法中删去了交变能力检查相关的内容，使本规范紧紧围绕环境试验设备的温度、湿度参数进行。
1.2应用范围变动
JJF 1101-2019明确了温度适用范围-80℃~300℃，湿度范围10%RH~100%RH，并且指出干燥箱、培养箱、气候老化箱、霉菌试验箱、盐雾试验箱、腐蚀气体试验箱、高低温试验箱、交变湿热试验性、恒温恒湿箱等环境实验设备的温湿度参数校准均可参照本规范[1]。同时JJF 1101-2019更新了环境试验设备温湿度的技术要求，并且指出该技术要求不用于合格性判断，这一点对企业和设备厂商的质量控制提供了灵活性。
1.3新增术语
JJF 1101-2019中新增了多条术语的内容，包括环境试验设备、工作空间、稳定状态，并且根据GB/T 5170.1-2016《电工电子产品环境试验设备检验方法 总则》中的内容重新定义了偏差和均匀度的概念，同时重新定义了波动度的概念。这些新增的术语和定义也为校准方法的改变提供了基础说明。
1.4校准条件的更新
JJF 1101-2019中将校准的环境条件进行了一定程度的放宽，具体内容详见表1。同时，JJF 1101-2019给出了新的测量标准和其技术要求。JJF 1101-2019在温度测量标准中删去了JJF 1101-2003中提到温度测量标准器“时间常数应小于15s”的内容
[2]，新增“通道传感器数量不少于9个”。JJF 1101-2019在湿度测量标准中将湿度测量标准修改为多通道温湿度显示仪表或多路温湿度测量装置，通道传感器数量不少于3个。JJF 1101-2003中提到的湿度测量标准包括数字通风干湿表、数字温度计、干湿球温度计，这些测量标准都存在一定的局限性，限制于一定的校准条件，随着技术的进步，多通道的温湿度仪表更实用于环境试验设备的湿度校准。
表1 环境条件比较
| JJF 1101-2003 | JJF 1101-2019 |
温度 | (15~35)℃ | 15℃~35℃ |
湿度 | (30~85)%RH | 不大于85%RH |
气压 | (86~106)kPa | 80kPa~106kPa |
2校准方法的对比
校准方法的改动直接决定了计量人员在进行校准时的操作、数据处理和出具证书的变化。JJF 1101-2019中对校准方法进行了较大幅度的改动，尤其是数据处理部分，更新了原有方法的不足，采用了新的计算方式，使得校准方法更加合理。
2.1校准点
关于校准点的位置和数量新规范在旧规范的基础上增加了两处，分别是“传感器测量点布放位置也可根据用户实际工作需求进行布置”和设备容积小于0.05m3可根据实际需要或用户需求减少或增加测量点数量并图示说明。这一点更新使计量人员在现场能根据实际情况进行布点，并且为超小型的设备的校准提供了灵活的解决方案。
2.2校准时间
JJF 1101-2019中，要求的记录时间与JJF 1101-2003中相同，均为间隔2min，记录30min，但是JJF 1101-2019中要求记录16组数据，比JJF 1101-2003中的15组数据多了一组。并且JJF 1101-2019中新增了温度、湿度的稳定时间问题，要求温度、湿度达到设定值至开始记录数据所等待的时间不超过60min。这也成为一个判断设备状态是否正常的重要依据，避免长时间的等待。
2.3数据处理
数据处理是JJF 1101-2019中相比原规范改动最大的部分，将温度/湿度偏差、均匀度、波动度进行重新的定义，提供了新的计算方法。本文将根据实际测量的数据进行解析，表2是一组现场测得的数据，设备容积小于2m3，设定值为60℃，设备运行稳定后显示温度值（指示值）保持在60℃。由于温度的数据处理与湿度校准方法类似，因此下文以温度的校准作为具体实例，不再重复湿度校准的步骤。
表2 校准数据
位置 次数 | 实测温度值（℃） | ||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
1 | 59.8 | 60.1 | 59.9 | 59.8 | 59.7 | 60.0 | 59.6 | 60.3 | 59.7 |
2 | 59.7 | 60.0 | 59.9 | 59.9 | 59.5 | 59.9 | 59.5 | 60.1 | 59.6 |
3 | 59.8 | 60.0 | 60.0 | 59.8 | 59.6 | 59.9 | 59.5 | 60.3 | 59.5 |
4 | 59.7 | 60.0 | 59.8 | 59.8 | 59.6 | 59.9 | 59.6 | 60.3 | 59.6 |
5 | 59.9 | 60.0 | 59.9 | 59.9 | 59.5 | 59.8 | 59.6 | 60.2 | 59.6 |
6 | 59.8 | 60.1 | 59.9 | 59.8 | 59.7 | 59.9 | 59.7 | 60.3 | 59.8 |
7 | 59.7 | 60.1 | 59.9 | 59.8 | 59.7 | 59.9 | 59.7 | 60.4 | 59.8 |
8 | 59.8 | 60.1 | 59.9 | 59.7 | 59.7 | 60.0 | 59.6 | 60.3 | 59.7 |
9 | 59.8 | 60.1 | 59.7 | 59.7 | 59.7 | 59.9 | 59.7 | 60.3 | 59.7 |
10 | 59.8 | 60.0 | 59.8 | 59.8 | 59.6 | 59.9 | 59.6 | 60.2 | 59.7 |
11 | 59.7 | 60.0 | 59.8 | 59.8 | 59.7 | 59.8 | 59.6 | 60.2 | 59.7 |
12 | 59.8 | 60.0 | 59.7 | 59.8 | 59.7 | 59.9 | 59.6 | 60.2 | 59.7 |
13 | 59.7 | 60.1 | 59.7 | 59.7 | 59.6 | 59.9 | 59.6 | 60.3 | 59.8 |
14 | 59.8 | 60.1 | 59.8 | 59.8 | 59.6 | 59.9 | 59.7 | 60.2 | 59.7 |
15 | 59.8 | 60.1 | 59.8 | 59.8 | 59.7 | 59.8 | 59.6 | 60.3 | 59.7 |
16 | 59.8 | 60.0 | 59.9 | 59.7 | 59.6 | 59.8 | 59.6 | 60.3 | 59.7 |
2.3.1温度偏差
JJF 1101-2003中温度偏差的公式如式（1）所示，温度偏差等于设备显示温度（指示值）平均值减去中心点测量平均值。根据表2数据可得，温度偏差
=0.4℃。
式（1）
JJF1101-2019中由上偏差和下偏差两部分组成如式（2）、式（3）所示，上偏差为各测量点规定时间内测得的最高温度减去设备设定值；下偏差为各测量点规定时间内测得的最低温度减去设备设定值。根据表2数据可得，上偏差
=0.4℃，下偏差
=-0.5℃。上偏差和下偏差可能均为正值或负值，也可能一正一负，但是根据定义，上偏差必然大于下偏差。
式（2）
式（3）
在JJF 1101-2003中对温度偏差的定义和处理是颇具争议的，因此也是改动较大的部分。首先，JJF 1101-2003中对温度偏差的定义只考虑了中心点的偏差，设备对于中心点的控制不能反映整个工作空间的情况，上偏差和下偏差更加能反映被测设备的工作情况。其次，JJF 1101-2019将参考点从原先的指示值改成了设定值，这更加符合操作人员的使用习惯，因为操作者不可能长时间监控设备指示值的情况去更改设定值，通常是以设定值作为温度依据[3]。同时，按照JJF 1101-2003的方法，若是设备指示值无法达到设定值，偏差却在规定范围内，证书上就无法显示出设备的缺陷，而以设定值作为参考点则可以在证书上体现出真实的偏差[4]。除此之外，在计量学中，测量值与约定真值之差是测量误差，那么JJF 1101-2003中对温度偏差的定义反而应该改成温度误差更为合适[5]。
2.3.2温度均匀度
更新的规范中，温度均匀度的定义和计算方式都没有任何的变化，如式（4）所示，为每次测量中实测最高温度与最低温度差值的算术平均值。从定义来看，温度均匀度的值必然小于或等于上偏差与下偏差的差值。根据表2可以计算得到本次校准的温度均匀度为0.7℃，小于上偏差与下偏差的差值。
式（4）
2.3.3温度波动度
JJF 1101-2003中温度波动度的公式如式（5）所示，为中心点实测最高温度与最低温度之差的一半，冠以“±”号。根据表2数据可得，位置5为中心点，波动度
=±0.1℃。
式（5）
JJF 1101-2019中温度波动度的公式如式（6）所示，各测量点实测最高温度与最低温度之差的一半，冠以“±”号。取全部测量点中变化量的最大值作为温度波动度校准结果，波动度经四舍五入得到 =±0.2℃。
式（6）
与温度偏差同理，采用全部测量点得到的数据比仅仅采用中心点的数据更加能反映设备的整体情况[6]。
3总结
JJF 1101-2019《环境试验设备温度、湿度参数校准规范》从命名的更改就明确了本规范针对的范围内容，同时删除了与温度、湿度参数无关的内容，根据现在标准器设备的发展情况更改了测量标准，并且修改了校准方法，使得校准数据出具的证书更加能体现设备的使用情况。
参考文献
[1]JJF 1101-2019 环境试验设备温度、湿度参数校准规范[S].
[2]JJF 1101-2003 环境试验设备温度、湿度校准规范[S].
[3]杨阳.关于JJF 1101—2003的几点探讨及改进建议[J].计量技术,2018(05):52-53.
[4]甄红梅.对JJF 1101—2003《环境试验设备温度、湿度校准规范》的一点体会[J].计量技术,2019(01):49-51.
[5]顾继承,周静,乐逢宁,崔晓娟.浅谈使用JJF1101与GB/T5170的体会[J].计测技术,2007(03):51-54.
[6]张军明,姚兴圣,孙小杰.JJF 1101—2003《环境试验设备温度、湿度校准规范》的建议[J].工业计量,2017,27(04):115-118.
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