胡红永
广东美的制冷设备有限公司
摘要：对空调产品检测中温度测量的不确定度进行研究，按照空调产品检测标准和试验方法，利用统计学基本知识，通过分析实际检测过程中影响温度测量不确定度的因素，评定温度测量不确定度。并通过在空调产品性能检测过程中的应用，提出一种能够进一步改善空调产品检测结果准确度的思路和方法。
关键词：空调；检测；准确度；温度测量；不确定度
引言
由于空调产品技术研发和质量保证的需要，空调产品生产企业、研发机构都会配备相应的空调产品检测试验室，加上为数众多的第三方空调试验室，空调产品检测在空调产品发展中发挥着相当重要的作用。对于空调产品检测方法，无论采用焓差法还是量热计法，温度测量都是空调产品检测中重要的检测项，其测量结果往往直接影响检测结论和测量准确度水平。为了保证温度测量的准确度，满足空调产品检测中对测温仪表准确度等级的要求，并且考虑到试验设备的自动化控制和数字化的数据采集，在实际检测过程中，一般选择铂热电阻和二次仪表组成的温度测量系统作为关键温度测量的计量器具。温度测量的结果直接参与空调产品性能的计算，而温度测量的不确定度是检测结果不确定度的重要分量，因此在实际检测过程中，研究和分析铂热电阻温度测量系统的稳定性、测量准确度、测量不确定度等，对于确保最终检测结果的质量和水平有着重要意义。
1室内温度传感器测点优化
通常房间内气流分布不均匀，室内传感器安装位置不同，测量值会有差异，以此为依据进行房间温度控制会因测点不同影响房间温度调节效果。因此，室内温度传感器测点研究时考虑了如下几点:1)由于室内存在热源，且送风温度与房间温度的不同，在垂直方向将产生温度梯度。按照标准ISO7730，在舒适范围内，工作区内的地面上方0.1m和1.1m之间的温差应不大于3℃(考虑坐着工作的情况);标准ASHＲAE55-1992建议地面上方0.1m和1.8m之间的温差应不大于3℃(考虑站立工作的情况)。从可靠性角度，垂直温度梯度宜采用后者的控制指标。2)测量室内空气温度和风速时，按照标准ANSI/ASHＲAE55-2013建议，考虑人员坐着工作的情况，在工作区的地面上方0.1m(脚踝)、0.6m(手腕)和1.1m(头部)等处的空气温度和风速;同样考虑了人站立工作的情况，0.1m(脚踝)、1.1m(手腕)和1.7m(头部)等处的空气温度和风速。从可靠性角度，选择传感器布置高度为:0.75、1.1、1.3、1.5、1.7、1.9m。3)房间送风口和回风口处的空气温度和流速变化较为剧烈，应避免在此附近布置传感器;考虑到围护结构的辐射作用，传感器布置应与围护结构保持一定距离。
2温度测量结果的概率分布
研究温度测量结果的扩展不确定度，首先需要了解该被测量的包含因子ｋ。在测量不确定度评定与表示中，由于条件限制，只能用有限次测量的试验标准偏差ｓ作为无限次测量的标准偏差σ的估计值，为消除估计引入的误差，必须乘以一个包含因子ｋ值。而ｋ值取决于被测量可能值的分布。根据从事空调产品检测的经验，环境工况温度的测量结果满足正态分布的特征。。在测试中，在控制工况温度稳定的情况下，测试软件针对风机盘管机组进风干球温度和出风干球温度进行了共４４４次重复测量，并通过计算机根据测量结果绘制了直方图和趋势线，结果表明其概率分布均符合正态分布的特征。同时计算样本数值的峰度和偏度，若一组观察数据的偏度和峰度都接近于０，则可以认为这组数据来自正态分布总体。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆根据计算，进风干球温度的偏度为０．０８９，峰度为－０．４１８，出风干球温度的偏度为０．１４３，峰度为－０．３２６，依据文献可判断该样本为正态分布。
3温度测量系统不确定度分析
测量系统的概念不止局限于测量仪器、测量设备的范畴，而是指用来对测量复制的操作程序、评价人、量具设备、环境及软件等要素的综合，是获得测量结果的整个过程。一个完整的测量过程，可能引起测量不确定度的因素有很多，包括被测量的定义不完整，被测量的样本不能完全代表定义的被测量，对环境条件的影响认识不足，测量方法、系统和程序的不完善，修正系统误差的不完善等；而空调产品检测中常用的双铂热电阻控制型温度测量系统需要对影响其测量不确定度因素进行分析。
3.1环境和机组运行稳定性对温度测量重复性的影响
测量结果的重复性是指在重复性测量条件下，对同一被测量进行连续多次测量所得结果值间的一致性。测量结果的重复性是被测量估计值的不确定度的一个分量，它是获得测量结果时各种随机影响因素的综合反映，包括所用计量标准、配套仪器、环境条件等因素以及实际被测量的随机变化。相同测量条件被称为重复性条件，包括相同的测量程序、相同的观测者，在相同的条件下使用相同测量器具、相同地点和在短期内进行重复测量。测量结果的重复性可以用测量结果的分散性定量表示，由测量值计算得到的试验标准偏差就是测量结果的重复性。
3.2环境工况的控制稳定性的影响
不论是空气焓差法还是房间量热计法，模拟环境间都是空调产品性能检测的重要设备组成，它可以模拟空调产品实际运行时的环境温湿度，并按照产品标准的测试要求，将温湿度控制在指定点上。目前主流的环境间温湿度控制均采用冷热负荷平衡调节的方法控制与稳定环境温湿度。在空调产品检测过程中，由于房间结构、气流组织分布、热交换均匀性、环境间制冷设备的运行工况、调节表内置调节参数值等因素的影响，会导致被测量在一定范围内随机波动，进而对测量结果的分散性产生影响。
4空调器检测工况温度条件符合性判定
空调产品检测标准均规定了运行环境工况温度，并给出了测量值相对规定值的最大允差，同时对测量用仪表器具提出了准确度方面的要求。例如，ＧＢ／Ｔ１７７５８-２０１０《单元式空气调节机》就规定了模拟环境间室内侧入口空气干球温度平均变动幅度为规定值的±０．３℃，即该温度重复测量平均值的规定公差限或最大允许误差为±０．３℃，另外该标准规定了空气温度测量仪表的最大允许误差为±０．１℃。在实际测试过程中，例如名义制冷试验，室内侧入口空气干球温度测试示值的平均值只要处在２６．７～２７．３℃之间则视为合格，但考虑到温度测量仪表的固有误差，这样的判断存在一定的风险，根据检测方法原理及长期检测工作经验，进风干／湿球温度对最终检测结果的影响是相当敏感的。因此应尽量避免因温度测量对检测工况实际控温的影响。
结语
温度测量不确定度的变化对制冷量测量不确定的影响是很大的。在进行制冷量不确定度评定时，应充分分析测量不确定度的来源，尽量识别所有影响测量不确定度的影响量，加以考虑。在温度测量不确定度应用方面，提出了空调检测工况温度符合性评判的新方法，同时就温度测量不确定度对制冷量测量不确定度的影响进行了量化说明。因各试验室测试装置和操作方法可能存在差异，实际应用中应予以具体考虑与分析。
参考文献
［１］邹明松．测量不确定度评定与表示中常见概率分布包含因子ｋ值的来源和分析［Ｊ］．计量与测试技术，２０１４，４１（６）：８４－８６．
［２］蔡忠建．对描述性统计量的偏度和峰度应用的研究［Ｊ］．北京体育大学学报，２００９（３）：７５－７６．
［３］测量不确定度评定与表示：ＪＪＦ１０５９．１-２０１２［Ｓ］
论文作者:胡红永
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第21期
论文发表时间:2019/11/26
标签：测量论文; 温度论文; 不确定论文; 空调论文; 产品论文; 工况论文; 准确度论文; 《中国西部科技》2019年第21期论文;