數(shù)字式溫濕度計基本組成與**元件
數(shù)字式溫濕度計通常包含以下模塊:
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溫濕度傳感器:
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溫度傳感器:熱敏電阻(NTC/PTC)、半導(dǎo)體數(shù)字傳感器(如DS18B20)、熱電偶(高溫場景)。
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濕度傳感器:電容式高分子薄膜傳感器(如Honeywell HIH系列)、電阻式濕敏電阻(較少使用)。
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信號調(diào)理電路:放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)。
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微控制器(MCU):數(shù)據(jù)校準(zhǔn)、計算、邏輯控制。
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顯示屏:LCD/LED顯示溫濕度數(shù)值(如0.1℃/1%RH分辨率)。
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電源管理:紐扣電池或鋰電池供電,支持低功耗模式。
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附加功能:數(shù)據(jù)存儲、藍牙/Wi-Fi傳輸、超限報警等。
水浴鍋校準(zhǔn)步驟
1.校準(zhǔn)前準(zhǔn)備
1.確認環(huán)境條件:溫度(15~35)℃,相對濕度≤85%,無振動及強氣流干擾。
2.檢查水浴鍋外觀及功能:確保無漏水、溫控器正常、注水液面覆蓋加熱器20mm以上。
3.準(zhǔn)備標(biāo)準(zhǔn)器:選擇擴展不確定度U≤0.1℃的溫度傳感器(如PT100),時間常數(shù)<15s。
2.傳感器布點
1.有孔結(jié)構(gòu):將溫度傳感器置于每個孔的幾何中心(單孔/多孔對應(yīng)不同布點)。
2.無孔結(jié)構(gòu):在工作區(qū)幾何中心及距內(nèi)壁1/10邊長的左上、右上、右下、左下四點布設(shè)。
3.溫度校準(zhǔn)實施
1.選擇校準(zhǔn)點:使用范圍的上限(如100℃)、下限(如0℃)及中間點(如50℃)。
2.設(shè)定目標(biāo)溫度后穩(wěn)定運行,待溫度波動≤±0.02℃/10min開始記錄。
3.空載狀態(tài)下每2分鐘采集數(shù)據(jù),30分鐘內(nèi)至少記錄15組(多通道同步采集)。
4.數(shù)據(jù)處理與判定
1.溫度偏差:ΔT=實測均值-設(shè)定值,允差±1℃(典型工業(yè)級要求)。
2.溫度波動度:(tmax-tmin)/2,要求≤±0.5℃。
3.溫度均勻度:各點比較大溫差均值,要求≤1℃。
5.校準(zhǔn)后處理
1.調(diào)整PID參數(shù)修正偏差,重新驗證關(guān)鍵校準(zhǔn)點。
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廉金屬熱電偶校準(zhǔn)步驟
1.設(shè)備準(zhǔn)備與退火處理
1.將標(biāo)準(zhǔn)熱電偶與被校廉金屬熱電偶(如K型)捆扎置于管式爐均溫區(qū),測量端間距≤10mm。
2.進行退火處理:在最高使用溫度(如600℃)恒溫2小時后,以≤100℃/h速率冷卻至室溫。
2.校準(zhǔn)點測試
1.選取校準(zhǔn)點:量程下限(0℃)、中間點(300℃)、上限(600℃)。
2.從低溫至高溫逐點升溫,每個溫度點穩(wěn)定后(波動≤±1℃),同步讀取標(biāo)準(zhǔn)熱電偶與被校熱電偶電勢值。
3.按分度表換算溫度值,計算誤差ΔT=被校值-標(biāo)準(zhǔn)值(允許誤差參考IEC 60584,如±2.5℃或±0.75%t)。
3.回程誤差測試
1.從上限溫度以≤50℃/h速率降溫,在相同校準(zhǔn)點記錄數(shù)據(jù)。
2.計算升/降溫過程中同一溫度點的比較大偏差(應(yīng)≤允許誤差的50%)。
4.穩(wěn)定性驗證
1.在中間校準(zhǔn)點(300℃)連續(xù)恒溫4小時,每小時記錄1次電勢值。
2.比較大漂移量應(yīng)≤±1℃(工業(yè)級熱電偶典型指標(biāo))。
5.冷端補償校準(zhǔn)
1.斷開爐體,將熱電偶參考端置于0℃冰點器內(nèi)。
2.測量常溫端補償誤差,修正采集系統(tǒng)冷端補償參數(shù)(誤差≤±0.5℃)。
雙金屬片式溫度開關(guān)
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結(jié)構(gòu):由兩種熱膨脹系數(shù)不同的金屬層壓成片狀。
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工作流程:
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溫度升高→雙金屬片因膨脹差異彎曲→推動觸點分離(切斷電路)。
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溫度降低→雙金屬片恢復(fù)平直→觸點閉合(導(dǎo)通電路)。
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特點:
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優(yōu)點:結(jié)構(gòu)簡單、成本低、無需外部電源。
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缺點:精度較低(±5℃),響應(yīng)速度慢(秒級),機械壽命有限(約10萬次)。
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應(yīng)用:電熱水壺、電熨斗、電機過熱保護。
液體膨脹式溫度開關(guān)
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結(jié)構(gòu):感溫包內(nèi)充注液體(如硅油),通過毛細管連接波紋管或膜片。
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工作流程:
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溫度升高→液體膨脹→壓力推動波紋管形變→觸發(fā)微動開關(guān)。
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溫度降低→液體收縮→波紋管復(fù)位→開關(guān)恢復(fù)初始狀態(tài)。
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特點:
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優(yōu)點:驅(qū)動力大、精度較高(±2℃)、適合高壓/高功率場景。
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缺點:體積較大,存在液體泄漏風(fēng)險。
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應(yīng)用:工業(yè)加熱設(shè)備、壓縮機過熱保護。
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熱敏電阻測溫儀的校準(zhǔn)前準(zhǔn)備
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標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)備選擇
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選用二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計作為標(biāo)準(zhǔn)器,其具有高精度和穩(wěn)定性,不確定度通常優(yōu)于 ±0.05℃,可滿足對熱敏電阻測溫儀校準(zhǔn)的精度要求。
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配備高精度的恒溫槽,如油恒溫槽或水恒溫槽,溫度范圍應(yīng)覆蓋熱敏電阻測溫儀的常用測量范圍,溫度波動度應(yīng)在 ±0.01℃以內(nèi),均勻度在 ±0.02℃以內(nèi),確保提供穩(wěn)定且均勻的溫度場。
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準(zhǔn)備高精度的數(shù)字多用表或直流電橋,用于測量電阻值,其分辨率應(yīng)達到 0.01Ω,測量誤差不超過 ±0.05%。
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環(huán)境條件檢查
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校準(zhǔn)環(huán)境溫度應(yīng)保持在(20±2)℃,以減少環(huán)境溫度對校準(zhǔn)結(jié)果的影響,確保校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性。
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相對濕度應(yīng)控制在 40% - 60%,避免濕度過高導(dǎo)致儀器受潮,影響測量精度。
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環(huán)境應(yīng)無強電磁場干擾、無振動,防止對測量信號產(chǎn)生干擾和影響儀器的穩(wěn)定性。
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被校儀器檢查
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檢查熱敏電阻測溫儀的外觀,確保外殼無破損、變形,顯示屏清晰完整,無缺劃、漏顯等問題。
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檢查各按鍵、旋鈕操作是否靈活,功能是否正常,連接導(dǎo)線是否破損、接觸良好。
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查看熱敏電阻探頭是否有損壞、氧化等現(xiàn)象,如有問題應(yīng)及時更換或處理。
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熱敏電阻測溫儀校準(zhǔn)步驟
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連接與預(yù)熱
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將二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計和被校準(zhǔn)的熱敏電阻測溫儀的探頭同時放入恒溫槽中,確保兩者與恒溫槽內(nèi)的介質(zhì)充分接觸,且位置相對靠近,以保證測量的是相同溫度環(huán)境。
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零點校準(zhǔn)
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將恒溫槽溫度設(shè)置為 0℃(或熱敏電阻測溫儀測量范圍的下限值),待溫度穩(wěn)定后,觀察熱敏電阻測溫儀的顯示值是否為 0℃(或下限值)。
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多點校準(zhǔn)
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在熱敏電阻測溫儀的測量范圍內(nèi),均勻選取至少 5 個校準(zhǔn)點
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依次將恒溫槽溫度設(shè)置為各校準(zhǔn)點溫度值,待溫度穩(wěn)定后,記錄標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計測量的標(biāo)準(zhǔn)溫度值和熱敏電阻測溫儀的顯示值。
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示值誤差計算
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根據(jù)記錄的數(shù)據(jù),計算熱敏電阻測溫儀在各校準(zhǔn)點的示值誤差,示值誤差 = 熱敏電阻測溫儀顯示值 - 標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計測量值。
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將示值誤差與熱敏電阻測溫儀的允許誤差進行比較,判斷是否符合精度要求。一般工業(yè)用熱敏電阻測溫儀的允許誤差為 ±0.5℃ - ±2℃,具體根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格確定。
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重復(fù)性測試
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在同一校準(zhǔn)點下,多次(一般不少于 3 次)測量熱敏電阻測溫儀的顯示值,計算其重復(fù)性誤差。重復(fù)性誤差 = (比較大顯示值 - **小顯示值)/ 測量次數(shù)的平均值。
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重復(fù)性誤差應(yīng)不大于允許誤差的 1/3,以確保測溫儀的測量重復(fù)性良好。
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