高低溫冷熱循環一體機作為環境試驗核心設備,廣泛應用于電子、材料、汽車等領域的高低溫循環可靠性測試。其校準核心目標是修正溫度控制精度、溫度均勻性、升降溫速率及循環時序等關鍵參數偏差,確保試驗數據真實可靠。本指南基于JJF 1101-2019《環境試驗設備溫度、濕度校準規范》,結合設備運行特性,提供全流程標準化校準方案。
一、校準前核心準備
校準前需完成設備狀態檢查、標準器具選型及環境管控,避免前期因素引入校準誤差。
1. 標準器具與工具準備
核心標準器具:高精度溫度巡檢儀(精度≥±0.05℃,分辨率0.01℃)、標準鉑電阻溫度計(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);若設備帶濕度功能,需額外準備高精度濕度發生器(精度±2%RH)。
輔助工具:校準支架(用于固定溫度傳感器,確保測點位置精準)、絕緣手套、螺絲刀(用于打開設備測試孔)、數據記錄表格(含溫度、時間、偏差等字段)、設備操作手冊。
器具核查:所有標準器具需經CNAS認證且在校準有效期內,校準前需通電預熱30分鐘,確保性能穩定。
2. 設備與環境準備
設備狀態檢查:確認一體機外觀無破損,門封條密封良好無變形,散熱口無堵塞;接通電源后開機試運行,檢查制冷系統、加熱系統及循環風機運行正常,無異常噪音或泄漏;清空試驗箱內雜物,清潔箱壁油污與粉塵。
環境控制要求:校準環境溫度15℃~35℃,相對濕度30%~75%,無強氣流直吹設備;環境電壓穩定在220V±10%(三相設備380V±10%),避免與大功率設備共線供電;設備周圍預留≥0.5m操作空間,確保散熱與操作安全。
測點布置規范:根據設備容積確定測點數量(容積≤1m³設9個測點,1~10m³設15個測點),采用“五點法”布點——箱內前、中、后三維分布,距箱壁、門、底部≥100mm,標準傳感器通過支架固定,避免與箱壁直接接觸。
二、關鍵參數校準實操流程
按“溫度精度→溫度均勻性→升降溫速率→循環時序”的順序依次校準,每個參數校準后需記錄偏差并及時修正。
1. 溫度控制精度校準
校準設備在設定溫度下的實際溫度與設定值的偏差,覆蓋設備全溫度范圍關鍵節點。
步驟1:設定校準溫度點
根據設備額定溫度范圍(如-70℃~150℃),選取至少5個校準點: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:恒溫與數據采集
將設備設定至第一個校準點,啟動運行;待溫度穩定后(波動幅度≤±0.5℃持續30分鐘),開始采集數據,每10分鐘記錄一次標準溫度計與設備顯示屏的溫度值,連續采集3組數據。
步驟3:偏差計算與修正
計算每個測點的平均溫度值,與設備設定值的差值即為溫度偏差;若偏差超過設備允差(通常±1℃),通過設備控制系統的“溫度修正”功能調整——如設定50℃時實際平均溫度為51.2℃,則修正值設為-1.2℃,修正后重復測試直至偏差合格。
2. 溫度均勻性校準
校準試驗箱內不同測點的溫度一致性,是評估設備試驗有效性的關鍵指標。
步驟1:恒溫穩定
選取設備常用溫度點(如25℃、85℃、-40℃),設定設備并運行,待溫度穩定后保持60分鐘,確保箱內溫度場均勻。
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據,每5分鐘采集一次,連續采集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℃),檢查循環風機轉速是否正常,若轉速不足需調整風機參數;若局部溫度偏差過大,可調整箱內導流板位置,修正后重新校準。
3. 升降溫速率校準
校準設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:設定速率測試區間
選取典型升降溫區間,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
啟動設備升降溫程序,當溫度達到T1時按下秒表計時,當溫度達到T2且穩定(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;若與設備標稱速率(如5℃/min)偏差超過±10%,需檢查制冷系統制冷劑是否充足、加熱管功率是否正常,若制冷劑不足需補充,加熱管老化需更換,調整后重新測試。
4. 循環時序校準
針對設備的高低溫循環模式,校準各階段溫度保持時間、轉換時間的準確性。
步驟1:設定循環程序
編寫典型循環程序,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:時序數據采集
用秒表記錄各階段關鍵時間點: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換時間。
步驟3:時序修正
若實際時間與設定時間偏差超過±5%(如設定保持30min實際為32min),通過設備程序編輯功能調整時序參數,重點核查升溫、降溫階段的速率設定是否與實際匹配,修正后重復循環測試直至時序準確。
三、校準后驗證與記錄
1. 綜合驗證測試
選取3個典型校準點(低、中、高各一個),執行完整的“溫度精度+均勻性”聯合測試,確保修正后的參數穩定可靠;對帶循環功能的設備,運行一次完整循環程序,驗證溫度與時序協同精度。
2. 校準檔案建立
建立“一機一檔”校準檔案,記錄以下核心信息:
設備信息:型號、序列號、出廠日期、使用單位、安裝位置;
校準信息:校準日期、校準人員、校準環境溫濕度、標準器具型號及校準證書編號;
校準數據:各溫度點的偏差值、均勻性數據、升降溫速率測試記錄、時序測試數據;
修正記錄:修正參數、調整部位、前后對比數據;
驗證結果:綜合驗證結論、是否合格、下次校準日期。
四、關鍵注意事項
安全防護:校準高低溫極值時,需佩戴絕緣手套、護目鏡,避免直接接觸箱門或內部部件導致凍傷/燙傷;設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。
校準周期:常規使用場景下,每年校準一次;高頻使用(每天運行≥8小時)或嚴苛環境(如高粉塵、高腐蝕)下,每6個月校準一次;設備維修(制冷系統、加熱系統)后需立即重新校準。
異常處理:校準中若出現溫度驟升驟降、制冷系統停機等異常,需立即停止校準,關閉設備電源,排查故障(如檢查過載保護開關、制冷劑泄漏),故障排除后重新進行校準。
軟件校準禁忌:禁止隨意修改設備控制系統的核心參數(如PID調節系數、風機轉速上限),如需調整需聯系設備廠商技術人員指導,避免因參數錯亂導致設備損壞。
本指南適用于主流高低溫冷熱循環一體機型號,具體校準中需結合設備操作手冊細化步驟。若需開展第三方權威校準,需委托具備CNAS資質的計量機構,確保校準結果可溯源至國家溫度計量基準。