环境试验箱温度偏差分析及修正分析

环境试验箱温度偏差分析及修正分析

何鹏

南京市计量监督检测院 江苏南京 210000

摘要：在我国航空航天和兵器工业等诸多领域，环境试验箱这种设备均比较常见，得到了普遍的应用。通过环境试验箱的应用，能够了解试品在各种温度下的可靠性，探究不同环境因素对试品的影响。但在长期使用过程中，试验箱的固有特性会发生相应变化，尤其是温度偏差现象。因此，本文主要分析探究对环境试验箱温度偏差的原因及修正方法。

关键词：环境试验箱；温度偏差；修正

前言：

在环境污染不断加剧的背景下，各个国家愈加重视环境污染问题，为了缓解这一现象，开始加强对环境试验箱的研究。随着社会的发展，其应用范围也更加广泛，尤其是在武器装备领域，对试验箱的使用更加频繁，能够实现对武器质量的检测。但经过一定时间的使用，该设备会存在温度偏差的情况，需要加强研究，采用相应的修正方法，确保试验箱能够发挥其效能。

1. 环境试验箱概述

1.1工作原理

在最初对环境试验箱进行研究时，主要的作用是对战场环境进行模拟，以评估武器装备的质量。在不断发展的过程中，该设备逐渐得到更加广泛的应用，不仅应用范围扩大，应用领域也更多。通过运用该设备，实现对自然场景的模拟，针对相应设备，对其未来使用环境进行模拟，并反复进行相应试验。但相较于真实使用场景来说，还是存在一定区别，达不到完全相同。因此，在实际对场景进行模拟时，应根据试品的实际使用要求，合理进行模拟。这样才能保障检测质量，也能降低相应经费的投入。在本研究中，主要针对试验箱温度环境进行模拟，以分析其存在偏差的原因，并采取有效的修正方法。在模拟的过程中，首先要输入空气，并确保内外空气的流通性，然后对温度进行调节，同时，收集相应温度数据，以进行接下来的分析研究。

1.2环境的影响

环境试验箱通过科学的模拟手段，将环境对相应产品的影响呈现出来。在常态环境中，该设备具有稳定的检测效果，在存在环境变量的情况下，也能完成校准工作。但在检测的过程中，如果不能及时采用相应防范措施，也会影响检测结果。所以需要制定全面的检测方案，有效规避可能存在的环境影响因素，保障检测结果的准确性。而在非常态环境下，存在诸多影响试验箱的条件，如环境比较潮湿等，都会影响设备[1]。所以导致检测结果的稳定性不能得到有效保障，需要有效降低外在干扰因素的影响，才能进行相应实验。在这种环境下的检测，主要是采用低压实验的方式，完成相关信息的传送。若处于高温环境下，为了保障数据的可靠性，需要多次进行检测。

1.3温度试验要求

为了判断环境试验箱温度检测是否存在偏差，需要多次进行温度测定，将不同的温度物品放入试验箱中，获得相应的测量结果，然后将其和实际物品温度进行对比。但在这一过程中，周围的环境也会对测量结果产生影响，一旦不能有效控制，就会使得温度存在较大的偏差。如存在强光照射的环境下，就会对试验箱产生较大的影响，甚至导致相关数据丢失。这样得出的检测数据不能得到有效保障，获得的结果也失去了效用。在实际进行试验时，往往需要在常态环境下进行，以免影响温度数据的稳定性。同时，这样不仅能够消除不良因素的影响，也能及时解决相应的检测问题[2]。因此，为了保障能够找出出现温度偏差的真正原因，应确保试验环境的稳定性，消除各种不良环境因素的影响，以有效对其进行修正。此外，根据相关检测规范要求，在保障温度环境的基础上，还需进行三次及以上多次试验，将温度差别控制在5℃以内，并有效控制多次试验数据之间的平均误差，一般控制在0.25以内，才能保障数据的有效性。

2.环境试验箱温度偏差测试分析

2.1基本设备

首先，实验必不可少的就是温度环境试验箱，为了有序测试相关温度，以及分析温度误差，需要选取5台典型设备。其中只有一台为低温试验箱，其他均为高温试验箱，可以用1-5的编号进行表示。1号为低温试验箱，一般设置的温度为0、-20和－50℃；2-5为高温试验箱，将2、3台的温度设为20、40和50℃，4、5台设置为15、20以及40℃。其次，在检测的过程中，不能缺少温度系统，用来进行温度检测，并且带有热传感器的热电阻。

2.2主要步骤

在进行温度偏差测试时，需要将热电阻先放到2号温度试验箱中，注意要采用分层摆放的方式。然后，关闭舱门，将温度调节至20℃，直到温度显示稳定后，才能收集相应温度数据。在完成数据收集后，将温度调节至40℃，等到其稳定后，再次收集数据。再将温度调节至50℃，重复上述操作。此外，其他温度试验箱也重复进行以上操作步骤，采集所需的温度数据。

2.3测试数据分析

在完成试验操作后，就需要对采集的数据进行深入分析。对于试验箱内热电阻上传到传感器的温度数值，选取Til进行表示，其中的i这一符号，是摆放热电阻的数量，每个试验箱均放置了7个热电阻，并且对应传感器的温度存在一定差异；选取Tjk这一符号，来表示试验箱设置温度在相应面板上显示的数据，其中l是一共采样的次数。通过实验的开展，能够获取Til与Tjk的数据，并将其带入相应公式进行计算，以获取温度偏差的数值。通过计算这两个数据的平均值，发现Tjk数据的平均值一直处于±0.1范围内，所以无须计算其平均值[3]。在后续数据分析的过程中，主要采用试验箱上实际设置的温度数值来代替平均值。计算出每台试验箱的平均值后，才能进行温度偏差值的计算。

在理想状态下，温度偏差数值一般为零。但在实际试验的过程中，存在诸多影响因素，所以基本不会获得这一数值。但只要保障最后温度偏差值约等于零就行。最终计算出相应温度偏差值的数据都可以使用约等号，就可以判定设备为恒定温度。但这次试验的5台设备，最终获取的温度偏差值存在较大的差异，说明设备温度仍然不稳定。主要以2号设备为例进行深入分析，对其进行三次实验，每次设置的温度均存在差异。在第一次实验中，先测量温度，并将其记录下来。然后放置7个热电阻，对温度进行调节。通过传感器返回的数据，可以发现试验箱温度的变化趋势，与传感器的温度变化趋势并没有存在差异。在此基础上，对温度偏差进行计算。最后发现2号试验箱最后的偏差数据存在较大的区别，不能满足近似相等的要求。根据2号试验箱的实验过程，对其他的温度试验箱进行详细的分析，才能得出最终的结论。

在获得具体数据后，对其进行深入分析，发现导致温度试验箱出现温度偏差的主要原因是长时间的使用，可能导致相关热电阻传感器元件存在故障，或者设备自身老化的影响，而不是环境的影响。但不管是热电阻，还是其传感器，均具有良好的精度，也比较灵敏，并没有存在任何故障问题。即使处于不同的温度环境下，其涂层也没有受到影响，仍然具有良好的性能。同时，为了确定热电阻的性能是否存在问题，对其进行了温度监测，最后证实热电阻并没有存在任何性能问题，所以排除了这一可能性。那么只剩下最后一个原因了，就是经过长期的使用，试验箱自身存在老化现象，所以导致温度偏差情况的出现[4]。并且通过分析5台设备的数据，发现其中4号设备的性能最差，而其使用时间也是最长的。因此，通过多台设备的数据对比，以及结合其实际使用年限，可以发现使用时间越长的试验箱，就会产生更大的温度偏差。

3.环境试验箱温度偏差修正方法

对于存在老化现象的环境试验箱，最好的修正方法就是找出已经老化的元件，对其进行更换，以消除硬件设备对试验箱的影响，防止出现温度偏差的情况。但在实际操作过程中，环境试验箱经常更换元件，并且操作过程比较复杂， 需要投入大量的成本。若预算不充足，那么元件设备的质量难以保障，也会影响试验箱温度的准确性。同时，由于元件更换过程复杂，需要消耗大量的时间，所以在急需进行环境模拟试验的情况下，必须要在完成元件更换操作后，才能再次使用设备，进而影响试验进度，浪费相应资源。另外，要想提高温度的准确性，还可以修正数据。通过选取相应的修正值，能够确保温度的准确性。在数据产生的偏差之间存在一定相似性的情况下，在选择温度的修正值时，一般都会选择计算获得的偏差值。但由于设备的差异，使用的温度存在区别，所以偏差值也存在较大的差异。所以需要深入分析探讨，才能确定修正值，以确保试验箱在各种温度下，均能保证数据的可靠性。首先，对每一台设备的工作温度进行分析，选择相应区间，然后拟合理想和实际这两种数据，根据拟合的结果，合理确定修正数据。在确定后，利用其测量实际温度的斜率，并对结果进行验算，才能获得最合适的修正数据。
结语

综上所述，随着环境试验箱应用的普及，其温度偏差问题也受到了更多的关注，恶劣的环境会对其实验结果产生影响，但却并不能确定是导致其出现温度偏差的原因。因此，需要通过试验，通过试验结果，以及相关数据的分析，得出试验箱在长期的使用过程中，一旦自身出现老化现象，就会造成温度偏差。对此，可以选择更换元件进行修正，也可以选择修正值消除偏差，以确保环境试验箱的有效应用。

参考文献

[1]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.

[2]伍伟雄，周裕华，谢凯锋.环境试验设备参数测量──温度传感器响应时间对测量结果的影响[J].环境技术,2020(04):210-212+216.

[3]张军明,张兆峰,孙小杰.氧弹、空气弹老化试验箱温度参数测量不确定度分析与评定[J].工业计量,2019(03):55-57+64.

[4]谢清来.Kalman滤波算法在环境试验设备温度校准中的应用[J].龙岩学院学报,2020(02):49-52.