湿度仪表的校准与调整——不同测量方法利弊分析
关键词：计量 日期：2017/12/4 14:07:38 人气： 来源：
计量
维萨拉公司为湿度、露点、二氧化碳以及温度仪表的校准提供工具和服务，并使其保持正常运行。为这些参数服务的手持式仪器可用于校准现场仪器以及用作检查标准。
维萨拉公司在欧洲、北美、日本以及中国设立了校准实验室。我们提供快速周转时间，并且能够提供许可的校准服务。
●湿度仪表的校准与调整——不同测量方法利弊分析
●湿度仪表的校准与调整——不同测量方法利弊分析
有多种相对湿度仪表校准调节方法可用。在理想情况下，所有 仪表均应在认可实验室内以最高标准检验认证。而在现实世界 中，我们需要根据时间、成本、技术要求、专业知识以及每个 特定用户机构的独特需求进行权衡考量。
为了帮助筛选各种不同校准方法，本文将对一些最常见的方法加以介绍说明，并对其利 弊进行分析。首先，对所有校准工作共有的四个概念作出定义：
校准–-即将仪器测量值与已知标准值进行对照的操作。
调整–-即调整仪器使之与标准值匹配的操作。
校准周期–-两次连续仪表校准的时间间隔。
工作标准–-即依据二级标准或一级标准完成校准的仪表，用于对其他仪表校准。
词汇“校准”通常（并非普遍适用）可解释为比较与调整。为避免发生误解，此处假定校 准不包含对仪表的调整。
用户通常会向制造商咨询推荐的校准周期。仪表本身存在合理基准点，但在实际应用中， 根据使用情况不同仪表的性能会以不同速率下降，因此用户必须确定适当的校准周期。
气象学家以定期校准（并非调整）的方式 建立仪表历史数据的方法解决这一问题， 直至被测数据漂移超出许可性能要求为 止。“投入使用”日期与最后一次可接受 校准日期之间的时间间隔即为校准周期。 以不很频繁校准的方式监测校准周期， 直至发现性能的可接受模式。
工作标准设备由校准过其他仪表的任一 仪表担当。没有必要选用最精确或可复验 性最佳的仪表充当工作标准。仅要求工作 标准的测量性能能够充分满足预定使用 要求。最重要的是，工作标准要定期对照 二次标准或一次标准进行校准，并应对其 性能进行仔细监测、记录存档。
相对湿度测量中温度的重要性
相对湿度的测量对温度具有极大的依赖 性。为获得最佳校准结果，所有参与校准 的装置均应处于温度平衡状态。这表示 校准环境应当保持稳定温度，并且工作标 准和测试设备必须处于相同温度之下。 如果这些条件没有满足，将会因为温度 梯度而导致校准误差。在实际应用中，要 求必须给予便携式工作标准设备充分的 时间，让其达到温度平衡状态。曾经在室 温储藏的工作标准设备在比室温更暖或 更冷的环境条件下使用时，这点尤其重 要。
一一点现场校准
一点现场校准方法可使用工作标准对永 久式安装的现场仪表进行校准，无需中断 仪表运行。例如，技术员可进入室内，使 用手持式设备校验壁式安装的变送器。 这种方法最大的优点是速度快，操作方 便。并且现场仪表无需停机，没有拆卸和 重装仪表的额外劳动。这一方法的缺点 是没有可显示现场仪表正确动态响应的 第二校准点。如果被测条件在小窗口内保 持稳定状态，在传感器前呼吸平缓，并注 意观察仪表响应与状态恢复就没有问题。 如果被测条件大幅度变动，则推荐使用多 点校准方法。
多点现场校准
只要局部环境温度保持稳定，在湿度发 生设备帮助下在现场即可完成两点或三 点校准。可使用不同设备创造出已知湿度 水平，每个设备均有其特定限值和要求。 例如，饱和盐浴经济性好，运输方便。但 在盐浴曝露于大气之后，必须留出充足时 间确保湿度达到平衡。盐浴被认为是不 可追溯的。仅在使用与参与实验设备同浴 的适当工作标准设备才能够获得可追溯性。
多点现场校准的优点是能够判定现场仪 表在各种条件下是否工作正常。但遗憾的 是这种校准方法比简单的一点现场校准 实施起来困难得多。技术人员需要更多设 备，现场仪表通常必须脱线使用，操作过 程通常花费一小时或更久才能完成。现 场条件很难达到最佳状态，因此很难实 现最高级别精度。 内部实验室校准 许多机构拥有专用内部方法和校准能力。 在拥有许多需要维护的仪器仪表和/或“ 任务关键型”测量需求的机构通常存在 这种情况。
内部实验室校准
有诸多优点。实验室校 准能力可满足机构需求。在某些情况下， 仪表用户可完全不需要再为仪表性能负 责。气象学家可判断校准周期，经过培训 的技术人员可在受控环境下按最高等级 完成工作。快速的周转时间成为可能，满 足特定要求的定制“现场维护”也可实 现。在某些大型机构，校准设施距离现场 仪表较远，可能会失去一些便利条件。
商业校准实验室
商业校准实验室提供校准服务。通常从工 作位置将仪器拆卸并递送至实验室进行 校准。某些商业实验室提供拆装仪表的 人员服务，还有一些商业实验室甚至提供 便携式实验室现场校准服务。 商业实验室对于那些需要校准的仪表数 量少，投资校准设备不够划算的用户特别 有用。这些实验室的校准能力各不相同， 某些能够提供非常高的校准性能，仅次 于NIST之类的国家级标准实验室。商业实 验室可能会在难以实现的湿度条件下颇 占优势，例如极端温度范围内极高或极低 的湿度条件。 寻求商业实验室服务的用户应考虑实验 室是否经过认可。经过认可表示该实验室 已经由独立机构检测认证。认可流程将得 出该实验室的获准认证“范围”。通过范 围确定实验室所能提供的参数、范围和 不确定性。认可主体保留有被认证实验室 及其能力的清单。
现场可更换传感器模块和探头
某些仪器制造商设计有可更换湿度传感 器模块或全套测量探头，经过校准和测 试，可满足设计参数要求。可更换模块和 探头经常用于可追溯性极其重要的校准 认证应用。 这种方法的优点是更换过程快速方便， 停机时间短- 无需再次校准。缺陷在于需 要提前对校准作出良好规划，在预定校准 日期前须订购必要的新模块和新探头。根 据设计不同，某些传感器模块和探头可使 用便携式参考仪表进行调整，或退返到 制造商处调整维修。
为了帮助筛选各种不同校准方法，本文将对一些最常见的方法加以介绍说明，并对其利 弊进行分析。首先，对所有校准工作共有的四个概念作出定义：
校准–-即将仪器测量值与已知标准值进行对照的操作。
调整–-即调整仪器使之与标准值匹配的操作。
校准周期–-两次连续仪表校准的时间间隔。
工作标准–-即依据二级标准或一级标准完成校准的仪表，用于对其他仪表校准。
词汇“校准”通常（并非普遍适用）可解释为比较与调整。为避免发生误解，此处假定校 准不包含对仪表的调整。
用户通常会向制造商咨询推荐的校准周期。仪表本身存在合理基准点，但在实际应用中， 根据使用情况不同仪表的性能会以不同速率下降，因此用户必须确定适当的校准周期。
气象学家以定期校准（并非调整）的方式 建立仪表历史数据的方法解决这一问题， 直至被测数据漂移超出许可性能要求为 止。“投入使用”日期与最后一次可接受 校准日期之间的时间间隔即为校准周期。 以不很频繁校准的方式监测校准周期， 直至发现性能的可接受模式。
工作标准设备由校准过其他仪表的任一 仪表担当。没有必要选用最精确或可复验 性最佳的仪表充当工作标准。仅要求工作 标准的测量性能能够充分满足预定使用 要求。最重要的是，工作标准要定期对照 二次标准或一次标准进行校准，并应对其 性能进行仔细监测、记录存档。
相对湿度测量中温度的重要性
相对湿度的测量对温度具有极大的依赖 性。为获得最佳校准结果，所有参与校准 的装置均应处于温度平衡状态。这表示 校准环境应当保持稳定温度，并且工作标 准和测试设备必须处于相同温度之下。 如果这些条件没有满足，将会因为温度 梯度而导致校准误差。在实际应用中，要 求必须给予便携式工作标准设备充分的 时间，让其达到温度平衡状态。曾经在室 温储藏的工作标准设备在比室温更暖或 更冷的环境条件下使用时，这点尤其重 要。
一一点现场校准
一点现场校准方法可使用工作标准对永 久式安装的现场仪表进行校准，无需中断 仪表运行。例如，技术员可进入室内，使 用手持式设备校验壁式安装的变送器。 这种方法最大的优点是速度快，操作方 便。并且现场仪表无需停机，没有拆卸和 重装仪表的额外劳动。这一方法的缺点 是没有可显示现场仪表正确动态响应的 第二校准点。如果被测条件在小窗口内保 持稳定状态，在传感器前呼吸平缓，并注 意观察仪表响应与状态恢复就没有问题。 如果被测条件大幅度变动，则推荐使用多 点校准方法。
多点现场校准
只要局部环境温度保持稳定，在湿度发 生设备帮助下在现场即可完成两点或三 点校准。可使用不同设备创造出已知湿度 水平，每个设备均有其特定限值和要求。 例如，饱和盐浴经济性好，运输方便。但 在盐浴曝露于大气之后，必须留出充足时 间确保湿度达到平衡。盐浴被认为是不 可追溯的。仅在使用与参与实验设备同浴 的适当工作标准设备才能够获得可追溯性。
多点现场校准的优点是能够判定现场仪 表在各种条件下是否工作正常。但遗憾的 是这种校准方法比简单的一点现场校准 实施起来困难得多。技术人员需要更多设 备，现场仪表通常必须脱线使用，操作过 程通常花费一小时或更久才能完成。现 场条件很难达到最佳状态，因此很难实 现最高级别精度。 内部实验室校准 许多机构拥有专用内部方法和校准能力。 在拥有许多需要维护的仪器仪表和/或“ 任务关键型”测量需求的机构通常存在 这种情况。
内部实验室校准
有诸多优点。实验室校 准能力可满足机构需求。在某些情况下， 仪表用户可完全不需要再为仪表性能负 责。气象学家可判断校准周期，经过培训 的技术人员可在受控环境下按最高等级 完成工作。快速的周转时间成为可能，满 足特定要求的定制“现场维护”也可实 现。在某些大型机构，校准设施距离现场 仪表较远，可能会失去一些便利条件。
商业校准实验室
商业校准实验室提供校准服务。通常从工 作位置将仪器拆卸并递送至实验室进行 校准。某些商业实验室提供拆装仪表的 人员服务，还有一些商业实验室甚至提供 便携式实验室现场校准服务。 商业实验室对于那些需要校准的仪表数 量少，投资校准设备不够划算的用户特别 有用。这些实验室的校准能力各不相同， 某些能够提供非常高的校准性能，仅次 于NIST之类的国家级标准实验室。商业实 验室可能会在难以实现的湿度条件下颇 占优势，例如极端温度范围内极高或极低 的湿度条件。 寻求商业实验室服务的用户应考虑实验 室是否经过认可。经过认可表示该实验室 已经由独立机构检测认证。认可流程将得 出该实验室的获准认证“范围”。通过范 围确定实验室所能提供的参数、范围和 不确定性。认可主体保留有被认证实验室 及其能力的清单。
现场可更换传感器模块和探头
某些仪器制造商设计有可更换湿度传感 器模块或全套测量探头，经过校准和测 试，可满足设计参数要求。可更换模块和 探头经常用于可追溯性极其重要的校准 认证应用。 这种方法的优点是更换过程快速方便， 停机时间短- 无需再次校准。缺陷在于需 要提前对校准作出良好规划，在预定校准 日期前须订购必要的新模块和新探头。根 据设计不同，某些传感器模块和探头可使 用便携式参考仪表进行调整，或退返到 制造商处调整维修。
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