數(shù)字式溫濕度計(jì)溫度測量原理

(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。

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(hào)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?。o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(hào)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(jí)）、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。

環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備校準(zhǔn)步驟

1.設(shè)備配置與預(yù)平衡

1.將標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)濕度傳感器安裝于設(shè)備工作空間幾何中心及四角位置，傳感器浸入深度≥100mm。

2.連接多通道數(shù)據(jù)采集器，通電預(yù)熱1小時(shí)，初始溫度設(shè)定為25℃，濕度設(shè)定為50%RH。

2.校準(zhǔn)點(diǎn)選擇

1.溫度校準(zhǔn)點(diǎn)：選擇量程下限、上限及中間點(diǎn)，高溫區(qū)需按低溫→高溫順序校準(zhǔn)。

2.濕度校準(zhǔn)點(diǎn)：在20℃環(huán)境中選擇（10~85）%RH范圍內(nèi)≥3個(gè)點(diǎn)。

3.溫度校準(zhǔn)

1.從低溫至高溫逐點(diǎn)升溫，待溫度波動(dòng)≤±0.02℃/10min后穩(wěn)定30分鐘，同步采集9個(gè)測溫點(diǎn)數(shù)據(jù)（設(shè)備容積≤2m3時(shí)）。

2.計(jì)算溫度偏差（ΔT=實(shí)測均值-設(shè)定值）、均勻度（各點(diǎn)比較大溫差）和波動(dòng)度（中心點(diǎn)極差/2），允差參考JJF1101-2019指標(biāo)。

4.濕度校準(zhǔn)

1.按低濕→高濕順序校準(zhǔn)，穩(wěn)定30分鐘后每2分鐘記錄1次數(shù)據(jù)，共15組。

2.計(jì)算濕度偏差（ΔH=實(shí)測均值-設(shè)定值）、均勻度（各點(diǎn)比較大濕差）和波動(dòng)度（中心點(diǎn)極差/2），允差≤±3.0%RH（高濕區(qū)）。

5.動(dòng)態(tài)性能驗(yàn)證

1.執(zhí)行溫度循環(huán)測試，驗(yàn)證升降溫速率（≥3℃/min）及程序控制穩(wěn)定性。

2.濕度交變測試時(shí)，驗(yàn)證從40%RH→80%RH的響應(yīng)時(shí)間≤15分鐘。

6.校準(zhǔn)修正

通過PID參數(shù)調(diào)整補(bǔ)償溫濕度偏差，重測關(guān)鍵點(diǎn)驗(yàn)證修正效果。

工作用輻射溫度計(jì)校準(zhǔn)步驟

1.連接與預(yù)熱

1.將標(biāo)準(zhǔn)輻射溫度計(jì)與待校溫度計(jì)對準(zhǔn)黑體輻射源中心，保持相同測量距離，確保測量視場完全覆蓋黑體腔開口。

2.開啟黑體輻射源及溫度計(jì)電源，預(yù)熱至少30分鐘（具體時(shí)間參照設(shè)備說明書）。

2.下限校準(zhǔn)

1.設(shè)置黑體源溫度為量程下限，待溫度穩(wěn)定后（波動(dòng)≤±1℃），記錄標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)示值T1和待校溫度計(jì)示值T2。

2.調(diào)整待校溫度計(jì)零點(diǎn)/偏移參數(shù)，使T2=T1±允許誤差。

3.量程校準(zhǔn)

1.將黑體源升溫至量程上限，穩(wěn)定后記錄標(biāo)準(zhǔn)值與待校值。

2.通過增益調(diào)整功能修正量程偏差，確保上限點(diǎn)誤差在允許范圍內(nèi)。

4.多點(diǎn)校準(zhǔn)

1.在量程范圍內(nèi)均勻選取5個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)。

2.每個(gè)溫度點(diǎn)穩(wěn)定后同步記錄標(biāo)準(zhǔn)值和被校值，計(jì)算示值誤差Δ=被校值-標(biāo)。準(zhǔn)值

3.繪制溫度-誤差曲線，驗(yàn)證線性度（典型要求≤±1%FS）。

5.回程誤差測試

1.從下限至上限按50℃間隔逐步升溫測試，記錄各點(diǎn)輸出值。

2.從上限以相同間隔逐步降溫測試，計(jì)算同一溫度點(diǎn)升/降過程的較大差值。

3.回程誤差應(yīng)≤基本誤差限的1/2。

6.穩(wěn)定性驗(yàn)證

1.在中間量程點(diǎn)持續(xù)工作2小時(shí)，每15分鐘記錄1次測量值。

2.計(jì)算比較大漂移量，應(yīng)滿足年穩(wěn)定性指標(biāo)。

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熱電偶溫度計(jì)校準(zhǔn)

• 校準(zhǔn)前準(zhǔn)備
  • 標(biāo)準(zhǔn)器：選用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶或高精度溫度校準(zhǔn)儀作為標(biāo)準(zhǔn)。
  • 配套設(shè)備：準(zhǔn)備溫度控制爐，能提供穩(wěn)定的溫度環(huán)境，溫度均勻性和穩(wěn)定性符合要求；還需配備測量熱電偶電勢的電位差計(jì)或數(shù)據(jù)采集器，精度滿足校準(zhǔn)需求。
• 校準(zhǔn)步驟
  • 外觀及線路檢查：檢查熱電偶外觀有無損壞、接線是否牢固，線路是否導(dǎo)通。
  • 校準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)置：根據(jù)熱電偶的測量范圍和使用要求，選擇校準(zhǔn)點(diǎn)，一般至少選擇 3 個(gè)點(diǎn)，如 K 型熱電偶常用校準(zhǔn)點(diǎn)為 400℃、600℃、800℃。
  • 校準(zhǔn)操作：將熱電偶插入溫度控制爐，設(shè)置爐溫至校準(zhǔn)點(diǎn)溫度，待溫度穩(wěn)定且熱電偶電勢穩(wěn)定后，記錄標(biāo)準(zhǔn)器和被校熱電偶的電勢值，根據(jù)熱電偶分度表計(jì)算對應(yīng)的溫度值，與標(biāo)準(zhǔn)溫度值比較，得出誤差

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恒溫槽校準(zhǔn)前準(zhǔn)備

1. 標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)備

1.主標(biāo)準(zhǔn)器：選用一等或二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)，最大允許誤差≤±0.05℃，擴(kuò)展不確定度優(yōu)于被校恒溫槽的1/3。

2.多點(diǎn)測溫裝置：配備多通道高精度測溫儀及至少9支均勻分布的測溫探頭，用于檢測恒溫槽工作區(qū)域溫度均勻性和波動(dòng)度。

3.輔助工具：專業(yè)支架、隔熱手套、高穩(wěn)定性電源，校準(zhǔn)前標(biāo)準(zhǔn)器需在恒溫槽旁靜置1小時(shí)以上。

2. 環(huán)境條件

1.實(shí)驗(yàn)室溫度穩(wěn)定在（23±3）℃，相對濕度≤65%，遠(yuǎn)離熱源、振動(dòng)源及強(qiáng)電磁干擾設(shè)備。

2.恒溫槽放置于水平穩(wěn)固臺(tái)面，四周預(yù)留≥50cm散熱空間，接地電阻≤4Ω，電源線無破損或接觸不良。

3.校準(zhǔn)前恒溫槽需提前4小時(shí)開機(jī)預(yù)熱至常用溫度點(diǎn)，消除內(nèi)部熱慣性影響。

3. 被校儀器檢查

1.外觀與硬件：槽體無泄漏、腐蝕，加熱/制冷模塊運(yùn)行無異常噪音，攪拌裝置轉(zhuǎn)速平穩(wěn)（波動(dòng)≤±5%），液位符合要求。

2.控溫性能預(yù)檢：設(shè)定溫度100℃時(shí)，波動(dòng)度≤±0.1℃/10min，均勻性≤±0.2℃（按JJF 1030要求布點(diǎn)測試）。

3.安全功能驗(yàn)證：測試超溫報(bào)警、低液位保護(hù)、斷電自恢復(fù)功能正常。

4.軟件校準(zhǔn)準(zhǔn)備：禁用PID自整定功能，鎖定溫度控制參數(shù)，刪除歷史校準(zhǔn)數(shù)據(jù)避免干擾。 杭州雙金屬溫度計(jì)熱工計(jì)量