數(shù)字式溫濕度計(jì)濕度測量原理

(1) 電容式濕度傳感器（主流技術(shù)）

• 結(jié)構(gòu)：高分子薄膜（如聚酰亞胺）作為介電質(zhì)，兩側(cè)鍍金屬電極形成電容器。
• 工作機(jī)制：
  • 環(huán)境濕度變化→薄膜吸/脫附水分子→介電常數(shù)變化→電容值改變。
  • 電容值與相對濕度（%RH）成近似線性關(guān)系（需溫度補(bǔ)償）。
• 典型傳感器：Honeywell HIH4030、Sensirion SHT系列。

(2) 信號處理流程

1. 電容-頻率/電壓轉(zhuǎn)換：通過振蕩電路將電容變化轉(zhuǎn)換為頻率或電壓信號。
2. ADC轉(zhuǎn)換：數(shù)字量化濕度信號。
3. 溫度補(bǔ)償：濕度傳感器受溫度影響，需用溫度測量值修正濕度讀數(shù)（算法內(nèi)置）。

溫濕度計(jì)的濕度發(fā)生器法

• 校準(zhǔn)前準(zhǔn)備
  • 選擇濕度發(fā)生器：根據(jù)校準(zhǔn)需求，選擇合適的濕度發(fā)生器，如雙壓法濕度發(fā)生器、雙溫法濕度發(fā)生器或分流法濕度發(fā)生器等。
  • 連接設(shè)備：將濕度發(fā)生器與被校準(zhǔn)的溫濕度計(jì)正確連接，確保氣路或電路連接正常。
  • 準(zhǔn)備測量儀器：配備高精度的溫度測量儀器和壓力測量儀器，用于測量濕度發(fā)生器產(chǎn)生的溫濕度和壓力參數(shù)。
• 校準(zhǔn)步驟
  • 設(shè)定參數(shù)：根據(jù)被校溫濕度計(jì)的測量范圍和校準(zhǔn)要求，在濕度發(fā)生器上設(shè)定不同的溫濕度值。
  • 產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)濕度：啟動(dòng)濕度發(fā)生器，使其產(chǎn)生穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)濕度環(huán)境。
  • 校準(zhǔn)測量：將被校溫濕度計(jì)放入濕度發(fā)生器產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)濕度環(huán)境中，待示數(shù)穩(wěn)定后，記錄被校溫濕度計(jì)的溫濕度示數(shù)，并與濕度發(fā)生器設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，計(jì)算誤差

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

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)級設(shè)備典型指標(biāo)）。

溫度數(shù)據(jù)采集儀校準(zhǔn)步驟

1. 連接與預(yù)熱

1.將標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)與數(shù)據(jù)采集儀探頭同置于恒溫槽，確保充分接觸介質(zhì)。

2.連接設(shè)備電源及信號線，預(yù)熱30分鐘至系統(tǒng)穩(wěn)定。

2. 零點(diǎn)/量程校準(zhǔn)

1.零點(diǎn)：恒溫槽設(shè)為量程下限（如-50℃），穩(wěn)定后對比標(biāo)準(zhǔn)值與采集儀讀數(shù)，調(diào)整零點(diǎn)參數(shù)至誤差≤±0.2℃。

2.量程：升溫至上限（如200℃），調(diào)整增益參數(shù)使誤差≤±0.1%FS。

3. 多點(diǎn)線性校準(zhǔn)

1.均勻選取5-7個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)（如-50℃、0℃、50℃…200℃），依次測試并記錄數(shù)據(jù)。

2.計(jì)算各點(diǎn)誤差（采集值-標(biāo)準(zhǔn)值），要求≤設(shè)備標(biāo)稱精度（如±0.5℃）。

4. 回程誤差測試

1.升降溫循環(huán)測試，計(jì)算同一點(diǎn)正反向比較大偏差，應(yīng)≤0.3%FS。

5. 穩(wěn)定性測試

1.恒溫槽固定中間點(diǎn)（如100℃），持續(xù)4小時(shí)，每15分鐘記錄一次數(shù)據(jù)。

2.輸出波動(dòng)應(yīng)≤穩(wěn)定性指標(biāo)（如±0.2℃/4h）。 熱工計(jì)量，認(rèn)準(zhǔn)英菲！

廉金屬熱電偶校準(zhǔn)前準(zhǔn)備

1. 標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)備

1.主標(biāo)準(zhǔn)器：選用二等標(biāo)準(zhǔn)S型熱電偶或標(biāo)準(zhǔn)黑體爐（溫度范圍覆蓋校準(zhǔn)點(diǎn)，如0~800℃），其擴(kuò)展不確定度≤±1.0℃，需優(yōu)于被校熱電偶的1/3。

2.恒溫源：配置管式爐或恒溫槽（溫度波動(dòng)度≤±1.0℃，均勻性≤±2.0℃），支持升溫速率≤5℃/min，避免溫度過沖。

3.測量設(shè)備：配備高精度數(shù)字多用表（分辨率0.1μV，誤差≤±0.5μV）或?qū)I(yè)熱電偶校準(zhǔn)儀，內(nèi)置冷端補(bǔ)償功能（誤差≤±0.2℃）。

4.護(hù)管（防止校準(zhǔn)中氧化或污染）。

2. 環(huán)境條件

1.實(shí)驗(yàn)室溫度穩(wěn)定在（20±5）℃，濕度≤70%RH，避免強(qiáng)氣流擾動(dòng)或熱輻射干擾爐體溫場。

2.校準(zhǔn)區(qū)域遠(yuǎn)離強(qiáng)電磁場及高頻設(shè)備，電源接地可靠（接地電阻≤4Ω），確保電信號穩(wěn)定。

3.管式爐周圍設(shè)置隔熱屏障，防止高溫輻射影響操作安全。

3. 被校熱電偶檢查

1.外觀檢查：電極絲無斷裂、氧化或污染，絕緣瓷管無裂紋，極性標(biāo)識（正負(fù)極）清晰。

2.絕緣測試：500V兆歐表測量電極與保護(hù)管間絕緣電阻≥100MΩ（常溫下）。

3.退火處理：校準(zhǔn)前對熱電偶進(jìn)行退火，消除加工應(yīng)力。

  4.參考端補(bǔ)償驗(yàn)證：在冰點(diǎn)器（0℃）中測試?yán)涠搜a(bǔ)償誤差≤±0.5℃，或確認(rèn)補(bǔ)償             導(dǎo)線連接正確。

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磁控式溫度開關(guān)

• 結(jié)構(gòu)：利用磁性材料（如鐵氧體）在居里溫度點(diǎn)失磁的特性。
• 工作流程：
  • 常溫下→磁鐵吸附觸點(diǎn)保持閉合。
  • 溫度升至居里點(diǎn)→磁性消失→觸點(diǎn)彈開（斷電）。
  • 冷卻后→磁性恢復(fù)→需手動(dòng)復(fù)位（部分型號自動(dòng)復(fù)位）。
• 特點(diǎn)：
  • 優(yōu)點(diǎn)：動(dòng)作精細(xì)（居里點(diǎn)誤差小）、無機(jī)械磨損。
  • 缺點(diǎn)：溫度設(shè)定固定，不可調(diào)節(jié)。
• 應(yīng)用：電飯煲限溫保護(hù)、咖啡機(jī)防干燒。

電子式溫度開關(guān)

• 結(jié)構(gòu)：集成溫度傳感器（如NTC熱敏電阻、熱電偶）和電子控制電路。
• 工作流程：
  • 傳感器檢測溫度→輸出電信號至比較器。
  • 溫度超過設(shè)定閾值→驅(qū)動(dòng)繼電器或固態(tài)開關(guān)（SSR）斷開電路。
  • 可編程邏輯實(shí)現(xiàn)延時(shí)、多段控制等功能。
• 特點(diǎn)：
  • 優(yōu)點(diǎn)：高精度（±0.5℃）、響應(yīng)快（毫秒級）、可調(diào)節(jié)設(shè)定點(diǎn)。
  • 缺點(diǎn)：需外部供電，成本較高。
• 應(yīng)用：精密溫控系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)室設(shè)備、汽車電子。