高低溫冷熱循環(huán)一體機(jī)作為環(huán)境試驗核心設(shè)備,廣泛應(yīng)用于電子、材料、汽車等領(lǐng)域的高低溫循環(huán)可靠性測試。其校準(zhǔn)核心目標(biāo)是修正溫度控制精度、溫度均勻性、升降溫速率及循環(huán)時序等關(guān)鍵參數(shù)偏差,確保試驗數(shù)據(jù)真實可靠。本指南基于JJF 1101-2019《環(huán)境試驗設(shè)備溫度、濕度校準(zhǔn)規(guī)范》,結(jié)合設(shè)備運行特性,提供全流程標(biāo)準(zhǔn)化校準(zhǔn)方案。
一、校準(zhǔn)前核心準(zhǔn)備
校準(zhǔn)前需完成設(shè)備狀態(tài)檢查、標(biāo)準(zhǔn)器具選型及環(huán)境管控,避免前期因素引入校準(zhǔn)誤差。
1. 標(biāo)準(zhǔn)器具與工具準(zhǔn)備
核心標(biāo)準(zhǔn)器具:高精度溫度巡檢儀(精度≥±0.05℃,分辨率0.01℃)、標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(Pt100,A級,允差±(0.15℃+0.002|t|))、秒表(精度0.01s)、溫濕度計(精度±1℃、±5%RH);若設(shè)備帶濕度功能,需額外準(zhǔn)備高精度濕度發(fā)生器(精度±2%RH)。
輔助工具:校準(zhǔn)支架(用于固定溫度傳感器,確保測點位置精準(zhǔn))、絕緣手套、螺絲刀(用于打開設(shè)備測試孔)、數(shù)據(jù)記錄表格(含溫度、時間、偏差等字段)、設(shè)備操作手冊。
器具核查:所有標(biāo)準(zhǔn)器具需經(jīng)CNAS認(rèn)證且在校準(zhǔn)有效期內(nèi),校準(zhǔn)前需通電預(yù)熱30分鐘,確保性能穩(wěn)定。
2. 設(shè)備與環(huán)境準(zhǔn)備
設(shè)備狀態(tài)檢查:確認(rèn)一體機(jī)外觀無破損,門封條密封良好無變形,散熱口無堵塞;接通電源后開機(jī)試運行,檢查制冷系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)及循環(huán)風(fēng)機(jī)運行正常,無異常噪音或泄漏;清空試驗箱內(nèi)雜物,清潔箱壁油污與粉塵。
環(huán)境控制要求:校準(zhǔn)環(huán)境溫度15℃~35℃,相對濕度30%~75%,無強(qiáng)氣流直吹設(shè)備;環(huán)境電壓穩(wěn)定在220V±10%(三相設(shè)備380V±10%),避免與大功率設(shè)備共線供電;設(shè)備周圍預(yù)留≥0.5m操作空間,確保散熱與操作安全。
測點布置規(guī)范:根據(jù)設(shè)備容積確定測點數(shù)量(容積≤1m³設(shè)9個測點,1~10m³設(shè)15個測點),采用“五點法”布點——箱內(nèi)前、中、后三維分布,距箱壁、門、底部≥100mm,標(biāo)準(zhǔn)傳感器通過支架固定,避免與箱壁直接接觸。
二、關(guān)鍵參數(shù)校準(zhǔn)實操流程
按“溫度精度→溫度均勻性→升降溫速率→循環(huán)時序”的順序依次校準(zhǔn),每個參數(shù)校準(zhǔn)后需記錄偏差并及時修正。
1. 溫度控制精度校準(zhǔn)
校準(zhǔn)設(shè)備在設(shè)定溫度下的實際溫度與設(shè)定值的偏差,覆蓋設(shè)備全溫度范圍關(guān)鍵節(jié)點。
步驟1:設(shè)定校準(zhǔn)溫度點
根據(jù)設(shè)備額定溫度范圍(如-70℃~150℃),選取至少5個校準(zhǔn)點:包括下限值、上限值、中間值及兩個常用試驗溫度(如-60℃、0℃、50℃、100℃、140℃)。
步驟2:恒溫與數(shù)據(jù)采集
將設(shè)備設(shè)定至第一個校準(zhǔn)點,啟動運行;待溫度穩(wěn)定后(波動幅度≤±0.5℃持續(xù)30分鐘),開始采集數(shù)據(jù),每10分鐘記錄一次標(biāo)準(zhǔn)溫度計與設(shè)備顯示屏的溫度值,連續(xù)采集3組數(shù)據(jù)。
步驟3:偏差計算與修正
計算每個測點的平均溫度值,與設(shè)備設(shè)定值的差值即為溫度偏差;若偏差超過設(shè)備允差(通常±1℃),通過設(shè)備控制系統(tǒng)的“溫度修正”功能調(diào)整——如設(shè)定50℃時實際平均溫度為51.2℃,則修正值設(shè)為-1.2℃,修正后重復(fù)測試直至偏差合格。
2. 溫度均勻性校準(zhǔn)
校準(zhǔn)試驗箱內(nèi)不同測點的溫度一致性,是評估設(shè)備試驗有效性的關(guān)鍵指標(biāo)。
步驟1:恒溫穩(wěn)定
選取設(shè)備常用溫度點(如25℃、85℃、-40℃),設(shè)定設(shè)備并運行,待溫度穩(wěn)定后保持60分鐘,確保箱內(nèi)溫度場均勻。
步驟2:多點同步采集
通過溫度巡檢儀同步采集所有測點溫度數(shù)據(jù),每5分鐘采集一次,連續(xù)采集6次,記錄各測點每次的溫度值。
步驟3:均勻性計算與調(diào)整
計算每次采集的所有測點溫度最大值與最小值的差值,取6次差值的平均值作為溫度均勻性;若均勻性超差(通常≤2℃),檢查循環(huán)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速是否正常,若轉(zhuǎn)速不足需調(diào)整風(fēng)機(jī)參數(shù);若局部溫度偏差過大,可調(diào)整箱內(nèi)導(dǎo)流板位置,修正后重新校準(zhǔn)。
3. 升降溫速率校準(zhǔn)
校準(zhǔn)設(shè)備從一個溫度點升至或降至另一個溫度點的速率偏差,直接影響試驗周期與效果。
步驟1:設(shè)定速率測試區(qū)間
選取典型升降溫區(qū)間,如低溫段(-60℃→25℃)、高溫段(25℃→100℃),記錄兩個端點溫度值(T1、T2)。
步驟2:速率測試與計時
啟動設(shè)備升降溫程序,當(dāng)溫度達(dá)到T1時按下秒表計時,當(dāng)溫度達(dá)到T2且穩(wěn)定(波動≤±1℃)時停止計時,記錄耗時t(分鐘);同時通過溫度巡檢儀記錄全程溫度變化曲線,驗證無異常波動。
步驟3:速率計算與修正
計算實際升降溫速率:速率v=|T2-T1|/t;若與設(shè)備標(biāo)稱速率(如5℃/min)偏差超過±10%,需檢查制冷系統(tǒng)制冷劑是否充足、加熱管功率是否正常,若制冷劑不足需補(bǔ)充,加熱管老化需更換,調(diào)整后重新測試。
4. 循環(huán)時序校準(zhǔn)
針對設(shè)備的高低溫循環(huán)模式,校準(zhǔn)各階段溫度保持時間、轉(zhuǎn)換時間的準(zhǔn)確性。
步驟1:設(shè)定循環(huán)程序
編寫典型循環(huán)程序,如“-40℃保持30min→升溫至85℃(速率5℃/min)→85℃保持30min→降溫至-40℃(速率5℃/min)”,保存程序并啟動。
步驟2:時序數(shù)據(jù)采集
用秒表記錄各階段關(guān)鍵時間點:降溫至-40℃的時刻、開始升溫的時刻、升溫至85℃的時刻、開始降溫的時刻,計算各階段實際保持時間與轉(zhuǎn)換時間。
步驟3:時序修正
若實際時間與設(shè)定時間偏差超過±5%(如設(shè)定保持30min實際為32min),通過設(shè)備程序編輯功能調(diào)整時序參數(shù),重點核查升溫、降溫階段的速率設(shè)定是否與實際匹配,修正后重復(fù)循環(huán)測試直至?xí)r序準(zhǔn)確。
三、校準(zhǔn)后驗證與記錄
1. 綜合驗證測試
選取3個典型校準(zhǔn)點(低、中、高各一個),執(zhí)行完整的“溫度精度+均勻性”聯(lián)合測試,確保修正后的參數(shù)穩(wěn)定可靠;對帶循環(huán)功能的設(shè)備,運行一次完整循環(huán)程序,驗證溫度與時序協(xié)同精度。
2. 校準(zhǔn)檔案建立
建立“一機(jī)一檔”校準(zhǔn)檔案,記錄以下核心信息:
設(shè)備信息:型號、序列號、出廠日期、使用單位、安裝位置;
校準(zhǔn)信息:校準(zhǔn)日期、校準(zhǔn)人員、校準(zhǔn)環(huán)境溫濕度、標(biāo)準(zhǔn)器具型號及校準(zhǔn)證書編號;
校準(zhǔn)數(shù)據(jù):各溫度點的偏差值、均勻性數(shù)據(jù)、升降溫速率測試記錄、時序測試數(shù)據(jù);
修正記錄:修正參數(shù)、調(diào)整部位、前后對比數(shù)據(jù);
驗證結(jié)果:綜合驗證結(jié)論、是否合格、下次校準(zhǔn)日期。
四、關(guān)鍵注意事項
安全防護(hù):校準(zhǔn)高低溫極值時,需佩戴絕緣手套、護(hù)目鏡,避免直接接觸箱門或內(nèi)部部件導(dǎo)致凍傷/燙傷;設(shè)備運行中禁止打開箱門,確需操作需先暫停運行并待溫度回溫至室溫附近。
校準(zhǔn)周期:常規(guī)使用場景下,每年校準(zhǔn)一次;高頻使用(每天運行≥8小時)或嚴(yán)苛環(huán)境(如高粉塵、高腐蝕)下,每6個月校準(zhǔn)一次;設(shè)備維修(制冷系統(tǒng)、加熱系統(tǒng))后需立即重新校準(zhǔn)。
異常處理:校準(zhǔn)中若出現(xiàn)溫度驟升驟降、制冷系統(tǒng)停機(jī)等異常,需立即停止校準(zhǔn),關(guān)閉設(shè)備電源,排查故障(如檢查過載保護(hù)開關(guān)、制冷劑泄漏),故障排除后重新進(jìn)行校準(zhǔn)。
軟件校準(zhǔn)禁忌:禁止隨意修改設(shè)備控制系統(tǒng)的核心參數(shù)(如PID調(diào)節(jié)系數(shù)、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速上限),如需調(diào)整需聯(lián)系設(shè)備廠商技術(shù)人員指導(dǎo),避免因參數(shù)錯亂導(dǎo)致設(shè)備損壞。
本指南適用于主流高低溫冷熱循環(huán)一體機(jī)型號,具體校準(zhǔn)中需結(jié)合設(shè)備操作手冊細(xì)化步驟。若需開展第三方權(quán)威校準(zhǔn),需委托具備CNAS資質(zhì)的計量機(jī)構(gòu),確保校準(zhǔn)結(jié)果可溯源至國家溫度計量基準(zhǔn)。