數(shù)字式溫濕度計溫度測量原理

(1) 傳感器類型與工作機制

• 熱敏電阻（NTC）：
  • 溫度升高時電阻值下降（負溫度系數(shù)）。
  • 通過測量電阻分壓值計算溫度（需線性化校準）。
• 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（如12位精度）。
  • 單總線協(xié)議傳輸，抗干擾強，適合多點測量。

(2) 信號處理流程

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

 工作用輻射溫度計的理論基礎：黑體輻射定律

所有溫度高于***零度（-273.15℃）的物體均會向外輻射電磁波，其輻射特性遵循以下物理定律： 虹口區(qū)水浴鍋熱工計量檢測英菲計量，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）：峰值輻射波長與溫度成反比（λmax=Tb，b為維恩常數(shù)）。

• 校準前準備
  • 選擇標準器：選取高精度的溫濕度標準器，如高精度的鉑電阻溫度計和電容式濕度傳感器作為標準，其精度應比被校準的溫濕度計至少高一個等級。例如，標準濕度傳感器的精度為 ±2% RH，被校準溫濕度計的精度為 ±5% RH。
  • 準備校準環(huán)境：選擇一個溫度和濕度相對穩(wěn)定、無明顯氣流和振動、無強電磁場干擾的環(huán)境。一般來說，環(huán)境溫度波動應控制在 ±1℃以內(nèi)，濕度波動控制在 ±5% RH 以內(nèi)。
• 校準步驟
  • 溫度校準：將溫濕度計和標準溫度計同時放入恒溫恒濕箱中，設置不同的溫度點，如 10℃、20℃、30℃等，每個溫度點穩(wěn)定后，記錄標準溫度計和被校溫濕度計的溫度示數(shù)，計算溫度誤差。
  • 濕度校準：在恒溫恒濕箱中設置不同的濕度點，如 30% RH、50% RH、70% RH 等，待濕度穩(wěn)定后，記錄標準濕度傳感器和被校溫濕度計的濕度數(shù)，計算濕度誤差。

水浴鍋工作原理流程

(1) 加熱階段

• 電能轉化為熱能：通電后，加熱元件開始加熱水槽中的水。
• 熱量傳遞：水通過熱對流（自然或強制循環(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：傳感器實時監(jiān)測水溫，并將信號反饋至控制器。
• PID調節(jié)（比例-積分-微分控制）：
  • 控制器比較實際溫度與設定溫度，通過調節(jié)加熱元件的功率（如間歇通電或調壓）減少溫差。
  • 例如，當溫度低于設定值時，持續(xù)加熱；接近設定值時，降低加熱功率以避免超調。
• 均勻性保障：循環(huán)水泵推動水流，減少局部溫度差異（尤其在大型水浴鍋中）。

(3) 安全保護機制

• 超溫保護：雙保險設計，**溫控開關在溫度異常升高時切斷電源。
• 缺水報警：水位傳感器檢測水量，防止干燒損壞設備。

溫度數(shù)據(jù)采集器校準步驟

1.設備連接與預熱

1.將標準溫度源（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.設置標準源至25℃，穩(wěn)定后（波動≤±0.1℃）同步讀取所有通道數(shù)據(jù)。

2.通道間比較大偏差應≤±0.2℃（典型要求），超差時校準基準電壓源。

3.零點校準

1.設置標準源至量程下限（如-20℃），穩(wěn)定10分鐘后記錄各通道數(shù)據(jù)。

2.通過軟件校準模塊修正零點偏移，確保示值誤差≤±0.3℃。

4.量程校準

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

2.帶熱電偶通道需同步補償冷端溫度（參考冰點器0℃基準）。

5.多點線性校準

1.選取校準點：-20℃、0℃、50℃、100℃、150℃（覆蓋全量程）。

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

6.動態(tài)響應測試

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.比較大延遲時間應≤3秒（采樣周期1秒時）。

7.長期穩(wěn)定性驗證

1.在80℃恒溫點連續(xù)運行8小時，每小時記錄各通道數(shù)據(jù)。

2.漂移量應≤±0.5℃（工業(yè)級設備典型指標）。 熱工計量，省錢在英菲！舟山熱工計量檢測

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溫度變送器的校準步驟

1. 連接與預熱
   • 將標準溫度計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)境且與介質充分接觸
2. 零點校準
   • 將恒溫槽溫度設置為 0℃或變送器測量范圍的下限值，待溫度穩(wěn)定后，觀察變送器的輸出信號是否為對應的下限值，如 4mA。
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3. 量程校準
   • 將恒溫槽溫度設置為變送器測量范圍的上限值，待溫度穩(wěn)定后，檢查變送器的輸出信號是否為對應的上限值，如 20mA。
4. 多點校準
   • 在變送器的測量范圍內(nèi)均勻選取至少 5 個校準點，如測量范圍為 0 - 100℃，可選取 0℃、25℃、50℃、75℃、100℃這 5 個點。
   • 依次將恒溫槽溫度設置為各校準點溫度，待溫度穩(wěn)定后，記錄標準溫度計的溫度值和變送器的輸出信號值。
   • 根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，計算變送器在各校準點的示值誤差，示值誤差 = 變送器輸出信號對應的溫度值 - 標準溫度計測量值。
5. 回程誤差測試
   • 從測量范圍下限開始，逐步升溫至上限，記錄各校準點的輸出信號；然后再從上限逐步降溫至下限，同樣記錄各校準點的輸出信號。
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6. 穩(wěn)定性測試
   • 將恒溫槽溫度保持在某一校準點（如 50℃），持續(xù)一段時間（如 1 小時），期間每隔 15 分鐘記錄一次變送器的輸出信號。
   • 計算輸出信號的較大變化量，其應在變送器的穩(wěn)定性指標范圍內(nèi)，通常穩(wěn)定性要求在 ±0.1% FS / 年以內(nèi)。