hmp45d温湿度传感器校准装置的选择

hmp45d温湿度传感器校准装置的选择

0温湿度检定装置hmp45d温湿度传感器是一种广泛使用的自动气象台设备。为了确保传感器的测量准确度,气象部门需要对新出厂或使用中的传感器定期进行校准。目前,主要利用天津气象仪器厂生产的恒湿盐湿度发生器作为此传感器的检定装置。随着计量技术的快速发展,温湿度检定装置不断地推陈出新。国内各省气象检定部门除了配备湿度检定箱以外,部分省份还配备了湿度发生器和调温调湿箱等,均可进行HMP45D温湿度传感器的校准工作。面对众多的温湿度检定装置,哪种装置的性价比更高、校准质量最好,是计量工作人员较为关心的问题。但是,关于这方面的研究甚少,针对这个问题,利用本单位现有的4种常用温湿度检定装置进行了大量的对比实验,分析了各检定装置校准HMP45D温湿度传感器的质量差异,为计量工作者提供一定的参考。1湿度测定设备本单位配备的温湿度检定装置有恒湿盐湿度发生器、HUMOR20型湿度发生器、DJM10湿度检定箱和调温调湿箱。恒湿盐湿度发生器是天津气象仪器厂生产的JDH1型湿度检定装置(出厂编号:02-005),利用一定温度下密闭容器中氯化镁和硫酸锌饱和溶液上方的湿度值为一确定值的原理制成,可进行33%和87%两湿度点的校准;HUMOR20型湿度发生器是奥地利E+EElektronik○RGes.m.b.H.公司生产的湿度发生设备(出厂编号:P58983.168),采用了传统双压法的工作原理,通过控制湿度发生器饱和室内气相压力,利用减压阀使饱和空气的压力降为环境压力,并导入测量室,从而可调节测量室内部空气湿度;DJM10湿度检定箱是天津气象仪器厂生产(出厂编号:03),其控湿原理是利用电动通风干湿表测得的相对湿度值为标准信号,通过控制系统调节加湿器与干燥系统的通断,实现箱体内湿度的调节;调温调湿箱是德国伟思富奇公司生产的环境试验箱(出厂编号:54686004190320),其控湿原理类似于DJM10湿度检定箱,根据内置的干湿球温度表测得的温度值推算出测量室内的湿度,并由加湿系统和除湿系统进行湿度调节。与DJM10湿度检定箱不同的是调温调湿箱可以进行温度控制,控温范围为-70~180℃。2温湿度传感器的校准实验主要依据《自动气象站现场校准方法》(试行)进行两点校准,校准点分别为33%RH和87%RH。按照暂行校准方法的规定,温湿度传感器的温度误差小于0.2℃,湿度小于80%RH时湿度误差小于4%RH,湿度大于80%RH时湿度误差小于8%RH。我们选取5支新出厂的HMP45D温湿度传感器进行实验,并以HMP233温湿度仪为标准器。检定时,将HMP233温湿度仪与HMP45D温湿度传感器同时放入温湿度检定装置中,稳定30min后开始读数,1次/min读数,共读10次。数据处理时,分别将HMP233温湿度仪10次温度和湿度读数求均值后加上相应修正值作为其标准值,再分别计算HMP45D温湿度传感器10次温度和湿度读数的平均值,并以此作为其校准结果。最后,将HMP45D温湿度传感器的校准结果减去标准值,得到温度和湿度的测量误差。下面分别介绍采用4种检定装置检定时,HMP45D温湿度传感器的温度和湿度校准结果。2.1温湿度传感器测试表1显示了5支HMP45D温湿度传感器分别在4种检定装置中的温度校准结果。利用E+E湿度发生器校准时,HMP233温湿度仪与HMP45D温湿度传感器不能同时放入测量室进行测量。由于两装置均为二等温湿度量传标准器,实验中采用了E+E湿度发生器修正后的测量结果作为标准值。因为恒湿盐湿度发生器、E+E湿度发生器和湿度检定箱不能设定温度校准点,所测温度均为环境温度。调温调湿箱也可关闭温控进行环境温度单点校准,但失去了温度可调的自身优势。实验中将调温调湿箱的温度校准点设为20℃,接近环境温度,并测得HMP45D温湿度传感器的温度误差。根据表1中数据,计算得到HMP45D温湿度传感器相对于标准器的温度测量误差见表2。表中“多支传感器差值均值”为5支传感器在同一检定装置中温度误差绝对值的均值。从表2中可以看出,对于同一支温湿度传感器来说,恒湿盐湿度发生器、E+E湿度发生器和DJM10湿度检定箱的“多支传感器差值均值”分别为0.11℃,0.13℃和0.12℃,而调温调湿箱为0.32℃,同时其部分校准结果出现超差的情况。根据另3种检定装置的校准结果初步判断,5支传感器均符合《自动气象站现场校准方法》规程的技术要求。而调温调湿箱在控温状态下,不能真实反映传感器的温度性能,温度校准结果的置信度较低。2.2传感器在不同检定装置中的误差表3显示了4种检定装置校准HMP45D温湿度传感器时的湿度校准结果。同样,利用E+E湿度发生器校准HMP45D温湿度传感器时,采用了E+E湿度发生器的修正后的测量结果作为湿度的标准值。将表3中HMP45D温湿度传感器湿度校准结果减去湿度标准值,得到5支传感器在不同的检定装置中湿度测量误差,计算结果如表4所示。从表4中可以看出,4种检定装置校准5支传感器时,测量误差中的“多支传感器差值平均”分别为1.9%RH,1.4%RH,1.5%RH和1.8%RH。总体来看,4种检定装置湿度校准结果具有较高的准确度和可信度,均可进行HMP45D温湿度传感器的校准。但是,从设备成本、工作效率、能耗和普及率等方面综合来看,调温调湿箱和E+E湿度发生器的价格相对较高,目前只有部分省份配备了这两种校准装置,还不能在全国推广。而恒湿盐湿度发生器和湿度检定箱具有较高的性价比和普及率,较适合校准HMP45D温湿度传感器的湿度。同时,从室内和室外校准来看,恒湿盐湿度发生器的体积较小,携带方便,便于到现场校准。DJM10湿度检定箱的优点是检定人员可以根据需要设定湿度点,提高传感器的校准质量,更适于在实验室内进行批量传感器的校准。3校准hmp45d温湿度传感器的温度和湿度测定校核根据4种温湿度检定装置对比实验可以看出:恒湿盐湿度发生器、E+E湿度发生器、湿度检定箱和调温调湿箱(未控温状态)均可进行HMP45D温湿度传感器的校准工作。但是,调温调湿箱在控温状态下校准HMP45D温湿度传感器的温度时校准结果不满足《自动气象站现场校准方法》(试行)技术指标要求。而恒湿盐湿度发生器、E+E湿度发生器和湿度检定箱校准HMP45D温湿度传感器的温度和湿度时校准结果的准确度相差不大,考虑到恒湿盐湿度发生器和湿度检