數(shù)字式溫濕度計濕度測量原理

(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）。

1. 標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)備選擇
   • 選用高精度的溫度標(biāo)準(zhǔn)源作為校準(zhǔn)的基準(zhǔn)，其不確定度應(yīng)優(yōu)于被校準(zhǔn)溫度顯示儀不確定度的 1/3。例如，如果溫度顯示儀的不確定度為 ±1℃，則溫度標(biāo)準(zhǔn)源的不確定度應(yīng)優(yōu)于 ±0.3℃。
   • 根據(jù)溫度顯示儀的輸入類型（如熱電偶、熱電阻等），準(zhǔn)備相應(yīng)的連接導(dǎo)線和轉(zhuǎn)換接口，確保連接可靠，信號傳輸準(zhǔn)確。
2. 環(huán)境條件檢查
   • 校準(zhǔn)環(huán)境溫度應(yīng)保持在（20±5）℃，相對濕度在 45% - 75% 為宜。
   • 環(huán)境應(yīng)無強(qiáng)電磁場干擾、無振動，避免陽光直射和空氣對流，以防止對校準(zhǔn)結(jié)果產(chǎn)生影響。
3. 被校溫度顯示儀檢查
   • 檢查溫度顯示儀的外觀，顯示屏應(yīng)清晰完整，無缺劃、漏顯等現(xiàn)象，外殼無破損、變形。
   • 檢查各按鍵、旋鈕操作是否靈活，功能是否正常，連接端子是否松動、氧化等。

工作用輻射溫度計校準(zhǔn)步驟

1.連接與預(yù)熱

1.將標(biāo)準(zhǔn)輻射溫度計與待校溫度計對準(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電源，預(yù)熱至少30分鐘（具體時間參照設(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≤±1℃），記錄標(biāo)準(zhǔn)溫度計示值T1和待校溫度計示值T2。

2.調(diào)整待校溫度計零點/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，確保上限點誤差在允許范圍內(nèi)。

4.多點校準(zhǔn)

1.在量程范圍內(nèi)均勻選取5個校準(zhǔn)點。

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

3.繪制溫度-誤差曲線，驗證線性度（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，記錄各點輸出值。

2.從上限以相同間隔逐步降溫測試，計算同一溫度點升/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)定性驗證

1.在中間量程點持續(xù)工作2小時，每15分鐘記錄1次測量值。

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

玻璃液體溫度計校準(zhǔn)

• 校準(zhǔn)前準(zhǔn)備
  • 標(biāo)準(zhǔn)器：選擇精度等級至少比被校溫度計高一個等級的標(biāo)準(zhǔn)溫度計或標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計。
  • 環(huán)境條件：校準(zhǔn)環(huán)境溫度應(yīng)穩(wěn)定，波動范圍不超過 ±1℃，無強(qiáng)氣流和振動。
  • 設(shè)備：準(zhǔn)備恒溫槽，根據(jù)校準(zhǔn)溫度范圍選擇合適的恒溫槽，如低溫恒溫槽用于低溫校準(zhǔn)，油恒溫槽用于中高溫校準(zhǔn)。
• 校準(zhǔn)步驟
  • 外觀檢查：檢查溫度計有無破損、刻度是否清晰、液柱是否連續(xù)等。
  • 零點校準(zhǔn)：將溫度計插入冰水混合物中，待示數(shù)穩(wěn)定后（一般需 10 - 15 分鐘），調(diào)整溫度計零點。
  • 多點校準(zhǔn)：根據(jù)溫度計測量范圍，選取若干校準(zhǔn)點，如測量范圍為 - 50℃ - 150℃，可選擇 - 40℃、0℃、50℃、100℃、140℃等點。將溫度計放入恒溫槽，設(shè)置恒溫槽溫度至各校準(zhǔn)點，穩(wěn)定后記錄標(biāo)準(zhǔn)溫度計和被校溫度計示數(shù)，計算誤差。

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1.設(shè)備配置與預(yù)平衡

1. 將標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計（如PT100，擴(kuò)展不確定度U≤0.05℃）安裝于槽體幾何中心及四角位置，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，初始溫度設(shè)定為25℃

2.溫度均勻性校準(zhǔn)

1. 設(shè)置目標(biāo)溫度（如-20℃、50℃、150℃），待溫度穩(wěn)定（波動≤±0.01℃/10min）后保持30分鐘
2. 同步讀取5個測溫點的數(shù)據(jù)，計算工作區(qū)域比較大溫差（允差≤±0.05℃/工業(yè)級）

3.溫度波動性測試

1. 在中間溫度點（如100℃）連續(xù)采集數(shù)據(jù)30分鐘，采樣間隔10秒
2. 計算溫度波動度：t波動=(tmax-tmin)/2（應(yīng)≤±0.02℃/高精度槽）

4.溫度穩(wěn)定性驗證

1. 在量程上限（如200℃）連續(xù)運行8小時，每小時記錄中心點溫度值
2. 漂移量ΔT=|t終-t初|應(yīng)≤±0.1℃（AA級恒溫槽指標(biāo)）

5.升溫/降溫速率測試

1. 設(shè)置從50℃→150℃全功率升溫，記錄達(dá)到設(shè)定值±0.1℃范圍所需時間
2. 計算平均速率（典型值≥3℃/min），超差時檢查加熱系統(tǒng)功率

6.參數(shù)修正與報告

1. 通過PID參數(shù)調(diào)整補(bǔ)償溫度偏差，重測關(guān)鍵點驗證修正效果
2. 生成校準(zhǔn)證書，包含均勻性、波動度、穩(wěn)定性及測量不確定度（如U=0.03℃,k=2）

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雙金屬片式溫度開關(guān)

• 結(jié)構(gòu)：由兩種熱膨脹系數(shù)不同的金屬層壓成片狀。
• 工作流程：
  • 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）。
  • 溫度降低→雙金屬片恢復(fù)平直→觸點閉合（導(dǎo)通電路）。
• 特點：
  • 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、成本低、無需外部電源。
  • 缺點：精度較低（±5℃），響應(yīng)速度慢（秒級），機(jī)械壽命有限（約10萬次）。
• 應(yīng)用：電熱水壺、電熨斗、電機(jī)過熱保護(hù)。

液體膨脹式溫度開關(guān)

• 結(jié)構(gòu)：感溫包內(nèi)充注液體（如硅油），通過毛細(xì)管連接波紋管或膜片。
• 工作流程：
  • 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)。
  • 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)。
• 特點：
  • 優(yōu)點：驅(qū)動力大、精度較高（±2℃）、適合高壓/高功率場景。
  • 缺點：體積較大，存在液體泄漏風(fēng)險。
• 應(yīng)用：工業(yè)加熱設(shè)備、壓縮機(jī)過熱保護(hù)。