Рассмотрена проблема выбора наиболее эффективного испытательного оборудования для термогигрометров. От правильности выбора испытательного оборудования для средств измерений зависит достоверность измерительной информации в ходе испытаний и дальнейшей эксплуатации приборов.
Ключевые слова: испытательное оборудование, климатические камеры, температура, относительная влажность.
Климатические условия могут оказывать сильное влияние на результаты измерений, а также на результаты поверки и калибровки средств измерений. Повышенная влажность ухудшает изоляционные свойства материалов, длительное ее воздействие может привести к неполадкам электрических приборов. Температура, как мера нагревания тела, может вызывать сбои в работе многих средств измерений при значительно высоком или низком ее значении. Чтобы оценить надежность приборов, их необходимо подвергать испытаниям на стойкость к воздействиям температуры и влажности.
Также климатические условия оказывают значительное воздействие на здоровье и самочувствие людей. к примеру, недостаточная влажность может оказаться неблагоприятной вследствие интенсивного испарения влаги с кожи человека, что приводит к пересыханию и растрескиванию кожных покровов, а затем и заражению бактериями. Температура также оказывает сильное воздействие: в жару можно наблюдать у людей снижение работоспособности, вялость, сонливость, головокружение, а воздействие холода на организм человека (особенно длительное) пагубно влияет на него и может вызывать тяжелые заболевания.
Чтобы контролировать климатические условия, необходимы специальные средства измерения – термогигрометры. Эти приборы измеряют температуру, относительную влажность и давление. Они широко используются в быту, пищевой, металлургической, нефтегазовой, строительной и других отраслях промышленности.
Принцип работы электронных термогигрометров заключается в замерах точки росы над хлористым литием, значения которых будут зависеть от влажности. Полученные данные в оцифрованном виде выводятся на жидкокристаллический экран. По сравнению со своими предшественниками, такие устройства имеют ряд функций и возможностей [1]:
сохранять полученную во время раннее производимых замеров информацию;
устанавливать ограничения предельных значений для звуковой и световой сигнализации;
осуществлять взаимную замену измерительных зондов;
проводить пересчет единиц влажности в автоматическом режиме;
просматривать информацию о проведенных измерениях с привязкой по времени (при подключении к компьютеру).
Для поверки и калибровки электронных термогигрометров используются специальное испытательное оборудование, называемое климатическими камерами. Климатические камеры необходимы для создания определенных условий, в которых могут находиться средства измерения в процессе их эксплуатации. Именно от выбора испытательного оборудования зависит, насколько точными и достоверными будут показания приборов, контролирующих условия окружающей среды, в которой постоянно пребывает человек, а также проводят измерения, поверку и калибровку средств измерений.
В настоящее время на рынке представлено большое разнообразие климатических камер различных производителей, имеющих различные метрологические и технические характеристики.
В современном многообразии испытательного оборудования можно выделить несколько типов климатических камер, которые создают определенные условия в зависимости от назначения поверяемых в них приборов и проводимых в них испытаний [2]:
камера тепла;
камера холода;
камера влаги;
комбинированные камеры (тепла-холода-влаги);
камера дождя и пыли;
камера соляного тумана;
высокотемпературные камеры;
камера шоковой заморозки;
испытательные камеры специального назначения.
Самыми простыми и широко используемыми можно назвать испытательные камеры тепла-холода-влаги, которые используются для поверки и калибровки термогигрометров.
Чтобы обеспечить достоверность результатов поверки и калибровки, испытательное оборудование должно пройти аттестацию. Аттестация климатического испытательного оборудования проводится согласно ГОСТ Р 8.568–97 «Государственная система обеспечения единства измерений. Аттестация испытательного оборудования. Основные положения». Основная цель аттестации испытательного оборудования – подтверждение возможности воспроизведения условий испытаний в пределах допускаемых отклонений и установление пригодности использования испытательного оборудования в соответствие с его назначением [3].
Процедура аттестации выполняется по программе и методике аттестации на конкретное оборудование. Результатом аттестации является аттестат, выданный для конкретного испытательного оборудования и удостоверяющий возможность использования данного испытательного оборудования при проведении тех или иных испытаний.
В работе представлен анализ технических и метрологических характеристик климатических камер различных производителей.
В первую очередь необходимо обратить внимание на диапазоны температур и влажности, а также на колебания этих величин в ходе испытаний. В некоторых климатических камерах указываются два диапазона температур – при работе с влажностью и без нее. Выбор диапазона в основном зависит от испытаний, проводимых в камере.
Не менее важен выбор размера камеры, особенно внутренний объем. Этот показатель влияет не только на количество поверяемых в камере приборов, но и необходим для точности распределения параметров по всему объему, для этого в документации на климатические камеры указывается расстояние от находящихся в ней образцов до стенок камеры, так называемый полезный объем камеры.
Для того чтобы установить, какое допустимое число приборов можно размещать в полезном объеме камеры, существуют такие показатели, как количество полок, загрузка полки и допустимая загрузка камеры.
Время проведения испытаний зависит от таких скоростных характеристик камеры, как время нагрева и охлаждения и скорости нагрева и охлаждения до заданных значений температуры и влажности. Необходимо обратить внимание на то, что должна быть указана загрузка камер, при которой эти скорости реализованы, так как в документации на камеру приведены лишь значения средних скоростей.
В таблице 1 проведен сравнительный анализ метрологических и технических характеристик климатических камер малого объема (до 120 л включительно) различных производителей.
Таблица 1
Сравнительный анализ метрологических и технических характеристик климатических камер
|
Показатель |
BINDER KMF 115 (Германия) |
Memmert ICH110 (Германия) |
ТермоФаг КТХВ 120 (Россия) |
TIRA clima-NT ТCС 4010 |
CTS C-40/100 (Германия) |
|
Температурные характеристики (без влажности) |
|||||
|
Диапазон температур, ˚С |
от -10 |
от -10 |
от -70 |
от -40 |
от -40 |
|
Средняя скорость нагрева, ˚С/мин |
1,3 |
– |
4 |
3,2 |
3,0 |
|
Средняя скорость охлаждения, ˚С/мин |
0,5 |
– |
3 |
3,2 |
5,0 |
|
Время нагрева, минуты |
85 |
– |
≤ 120 |
– |
– |
|
Время охлаждения, минуты |
240 |
– |
≤ 120 |
– |
– |
|
Колебания температуры, ± ˚С |
от 0,3 |
0,1 |
0,5 |
от 0,1 |
от 0,1 |
|
Климатические характеристики (с влажностью) |
|||||
|
Диапазон температур, ˚С |
от +10 |
от +10 |
от -5 |
– |
от +10 |
|
Колебания температуры, ± ˚С |
от 0,3 до 1,0 |
0,1 |
0,5 |
– |
0,3 |
|
Диапазон влажности, % r.H. |
от 10 до 98 |
от 10 до 80 |
от 10 до 98 |
от 10 до 98 |
от 10 до 98 |
|
Колебания влажности, ± % r.H. |
≤ 2,5 |
1 |
2 |
от 1 до 3 |
от 0,5 до 1,5 |
|
Внутренние размеры |
|||||
|
Внутренний объем, л |
102 |
108 |
120 |
112 |
100 |
|
Количество полок (станд./макс.), шт. |
1/5 |
2/5 |
1/8 |
1 |
1 |
|
Загрузка полки, кг |
30 |
30 |
40 |
– |
– |
|
Допустимая загрузка камеры, кг |
100 |
175 |
– |
– |
150 |
|
Электрические характеристики |
|||||
|
Номинальная мощность, кВт |
2,0 |
2,0 |
3,7 |
2,0 |
2,5 |
|
Защита от напряжения |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
Прочие характеристики |
|||||
|
Полный средний срок службы, лет |
не менее 10 |
– |
не менее 10 |
– |
– |
В результате анализа характеристик климатических камер можно сделать вывод, что среди выбранных моделей камеры TIRA clima–NT ТCС 4010 и CTS C–40/100 во многом превосходят аналоги.
Обе камеры имеют достаточно широкий диапазон температур и высокие точностные характеристики, однако камера марки CTS имеет в сравнении с камерой TIRA clima–NT дополнительные преимущества:
большая скорость охлаждения (5,0 ˚С/мин);
указан диапазон температур при работе с влажностью (от +10 ˚С до +95 ˚С);
колебания влажности значительно ниже (от 0,5 % до 1,5 %);
указана допустимая нагрузка камеры (150 кг).
Таким образом, среди климатических камер, представленных выше производителей, климатическая камера CTS C–40/100 (производство Германия) может быть рекомендована к использованию для проведения поверки и калибровки средств измерений температуры и относительной влажности в испытательных лабораториях или метрологических центрах, например, в ФБУ «УРАЛТЕСТ».
Литература:
- Измерители относительной влажности и температуры (термогигрометры, психрометры) [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.electronpribor.ru/catalog.
- ГОСТ 28198–89. Основные методы испытаний на воздействие внешних факторов. Часть 1. Общие положения и руководство. Введ. 1990–03–01. Москва: Стандартинформ, 2006. 23 с.
- ГОСТ Р 8.568–97. ГСИ. Аттестация испытательного оборудования. Основные положения. Введ. 1998–07–01. Москва: Изд-во стандартов, 1998. 11 с.
