數(shù)字式溫濕度計(jì)溫度測(cè)量原理

(1) 傳感器類型與工作機(jī)制

• 熱敏電阻（NTC）：
  • 溫度升高時(shí)電阻值下降（負(fù)溫度系數(shù)）。
  • 通過測(cè)量電阻分壓值計(jì)算溫度（需線性化校準(zhǔn)）。
• 數(shù)字溫度傳感器（如DS18B20）：
  • 內(nèi)部集成ADC，直接輸出數(shù)字信號(hào)（如12位精度）。
  • 單總線協(xié)議傳輸，抗干擾強(qiáng)，適合多點(diǎn)測(cè)量。

(2) 信號(hào)處理流程

1. 電阻-電壓轉(zhuǎn)換：熱敏電阻與參考電阻串聯(lián)，測(cè)量分壓值。
2. ADC轉(zhuǎn)換：將模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字量（如10位ADC）。
3. 溫度計(jì)算：根據(jù)熱敏電阻的R-T表或Steinhart-Hart方程反演溫度值。

 工作用輻射溫度計(jì)的理論基礎(chǔ)：黑體輻射定律

所有溫度高于***零度（-273.15℃）的物體均會(huì)向外輻射電磁波，其輻射特性遵循以下物理定律： 虹口區(qū)水浴鍋熱工計(jì)量檢測(cè)英菲計(jì)量，讓數(shù)據(jù)開口說話！

• 普朗克定律（Planck's Law）：描述黑體輻射能量按波長(zhǎng)和溫度的分布規(guī)律。
• 斯特藩-玻爾茲曼定律（Stefan-Boltzmann Law）：黑體總輻射功率與溫度的四次方成正比（P=εσT4，其中ε為發(fā)射率，σ為斯特藩-玻爾茲曼常數(shù)）。
• 維恩位移定律（Wien's Displacement Law）：峰值輻射波長(zhǎng)與溫度成反比（λmax=Tb，b為維恩常數(shù)）。

• 校準(zhǔn)前準(zhǔn)備
  • 選擇標(biāo)準(zhǔn)器：選取高精度的溫濕度標(biāo)準(zhǔn)器，如高精度的鉑電阻溫度計(jì)和電容式濕度傳感器作為標(biāo)準(zhǔn)，其精度應(yīng)比被校準(zhǔn)的溫濕度計(jì)至少高一個(gè)等級(jí)。例如，標(biāo)準(zhǔn)濕度傳感器的精度為 ±2% RH，被校準(zhǔn)溫濕度計(jì)的精度為 ±5% RH。
  • 準(zhǔn)備校準(zhǔn)環(huán)境：選擇一個(gè)溫度和濕度相對(duì)穩(wěn)定、無明顯氣流和振動(dòng)、無強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾的環(huán)境。一般來說，環(huán)境溫度波動(dòng)應(yīng)控制在 ±1℃以內(nèi)，濕度波動(dòng)控制在 ±5% RH 以內(nèi)。
• 校準(zhǔn)步驟
  • 溫度校準(zhǔn)：將溫濕度計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)同時(shí)放入恒溫恒濕箱中，設(shè)置不同的溫度點(diǎn)，如 10℃、20℃、30℃等，每個(gè)溫度點(diǎn)穩(wěn)定后，記錄標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)和被校溫濕度計(jì)的溫度示數(shù)，計(jì)算溫度誤差。
  • 濕度校準(zhǔn)：在恒溫恒濕箱中設(shè)置不同的濕度點(diǎn)，如 30% RH、50% RH、70% RH 等，待濕度穩(wěn)定后，記錄標(biāo)準(zhǔn)濕度傳感器和被校溫濕度計(jì)的濕度數(shù)，計(jì)算濕度誤差。

水浴鍋工作原理流程

(1) 加熱階段

• 電能轉(zhuǎn)化為熱能：通電后，加熱元件開始加熱水槽中的水。
• 熱量傳遞：水通過熱對(duì)流（自然或強(qiáng)制循環(huán)）將熱量傳遞給浸入其中的樣品容器（如試管、燒杯）。

(2) 溫度控制與恒溫維持

• 溫度檢測(cè)：傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水溫，并將信號(hào)反饋至控制器。
• PID調(diào)節(jié)（比例-積分-微分控制）：
  • 控制器比較實(shí)際溫度與設(shè)定溫度，通過調(diào)節(jié)加熱元件的功率（如間歇通電或調(diào)壓）減少溫差。
  • 例如，當(dāng)溫度低于設(shè)定值時(shí)，持續(xù)加熱；接近設(shè)定值時(shí)，降低加熱功率以避免超調(diào)。
• 均勻性保障：循環(huán)水泵推動(dòng)水流，減少局部溫度差異（尤其在大型水浴鍋中）。

(3) 安全保護(hù)機(jī)制

• 超溫保護(hù)：雙保險(xiǎn)設(shè)計(jì)，**溫控開關(guān)在溫度異常升高時(shí)切斷電源。
• 缺水報(bào)警：水位傳感器檢測(cè)水量，防止干燒損壞設(shè)備。

溫度數(shù)據(jù)采集器校準(zhǔn)步驟

1.設(shè)備連接與預(yù)熱

1.將標(biāo)準(zhǔn)溫度源（如干體爐/恒溫槽）與被校數(shù)據(jù)采集器各通道連接，確保傳感器浸入深度≥80mm。

2.通電預(yù)熱30分鐘，開啟采集軟件并清空歷史數(shù)據(jù)。

2.通道一致性檢測(cè)

1.設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)源至25℃，穩(wěn)定后（波動(dòng)≤±0.1℃）同步讀取所有通道數(shù)據(jù)。

2.通道間比較大偏差應(yīng)≤±0.2℃（典型要求），超差時(shí)校準(zhǔn)基準(zhǔn)電壓源。

3.零點(diǎn)校準(zhǔn)

1.設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)源至量程下限（如-20℃），穩(wěn)定10分鐘后記錄各通道數(shù)據(jù)。

2.通過軟件校準(zhǔn)模塊修正零點(diǎn)偏移，確保示值誤差≤±0.3℃。

4.量程校準(zhǔn)

1.升溫至量程上限（如150℃），調(diào)整各通道增益系數(shù)使誤差≤±0.5%FS。

2.帶熱電偶通道需同步補(bǔ)償冷端溫度（參考冰點(diǎn)器0℃基準(zhǔn)）。

5.多點(diǎn)線性校準(zhǔn)

1.選取校準(zhǔn)點(diǎn)：-20℃、0℃、50℃、100℃、150℃（覆蓋全量程）。

2.每點(diǎn)穩(wěn)定后采集10組數(shù)據(jù)，計(jì)算非線性誤差（要求≤±0.2%FS）。

6.動(dòng)態(tài)響應(yīng)測(cè)試

1.以2℃/min速率從50℃升溫至100℃，記錄數(shù)據(jù)采集頻率與溫度變化同步性。

2.比較大延遲時(shí)間應(yīng)≤3秒（采樣周期1秒時(shí)）。

7.長(zhǎng)期穩(wěn)定性驗(yàn)證

1.在80℃恒溫點(diǎn)連續(xù)運(yùn)行8小時(shí)，每小時(shí)記錄各通道數(shù)據(jù)。

2.漂移量應(yīng)≤±0.5℃（工業(yè)級(jí)設(shè)備典型指標(biāo)）。 熱工計(jì)量，省錢在英菲！舟山熱工計(jì)量檢測(cè)

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溫度變送器的校準(zhǔn)步驟

1. 連接與預(yù)熱
   • 將標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)的探頭與溫度變送器的感溫元件一同放入恒溫槽中，保證兩者處于相同溫度環(huán)境且與介質(zhì)充分接觸
2. 零點(diǎn)校準(zhǔn)
   • 將恒溫槽溫度設(shè)置為 0℃或變送器測(cè)量范圍的下限值，待溫度穩(wěn)定后，觀察變送器的輸出信號(hào)是否為對(duì)應(yīng)的下限值，如 4mA。
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3. 量程校準(zhǔn)
   • 將恒溫槽溫度設(shè)置為變送器測(cè)量范圍的上限值，待溫度穩(wěn)定后，檢查變送器的輸出信號(hào)是否為對(duì)應(yīng)的上限值，如 20mA。
4. 多點(diǎn)校準(zhǔn)
   • 在變送器的測(cè)量范圍內(nèi)均勻選取至少 5 個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)，如測(cè)量范圍為 0 - 100℃，可選取 0℃、25℃、50℃、75℃、100℃這 5 個(gè)點(diǎn)。
   • 依次將恒溫槽溫度設(shè)置為各校準(zhǔn)點(diǎn)溫度，待溫度穩(wěn)定后，記錄標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)的溫度值和變送器的輸出信號(hào)值。
   • 根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，計(jì)算變送器在各校準(zhǔn)點(diǎn)的示值誤差，示值誤差 = 變送器輸出信號(hào)對(duì)應(yīng)的溫度值 - 標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)測(cè)量值。
5. 回程誤差測(cè)試
   • 從測(cè)量范圍下限開始，逐步升溫至上限，記錄各校準(zhǔn)點(diǎn)的輸出信號(hào)；然后再?gòu)纳舷拗鸩浇禍刂料孪?，同樣記錄各校?zhǔn)點(diǎn)的輸出信號(hào)。
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6. 穩(wěn)定性測(cè)試
   • 將恒溫槽溫度保持在某一校準(zhǔn)點(diǎn)（如 50℃），持續(xù)一段時(shí)間（如 1 小時(shí)），期間每隔 15 分鐘記錄一次變送器的輸出信號(hào)。
   • 計(jì)算輸出信號(hào)的較大變化量，其應(yīng)在變送器的穩(wěn)定性指標(biāo)范圍內(nèi)，通常穩(wěn)定性要求在 ±0.1% FS / 年以內(nèi)。