熱像儀主要由以下部分構成:
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(1) 紅外光學系統
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透鏡材料:使用鍺(Germanium)、硒化鋅(ZnSe)等特殊材料制成透鏡,因普通玻璃會阻擋紅外線。
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聚焦紅外輻射:將目標物體發出的紅外輻射聚焦到紅外探測器上。
(2) 紅外探測器
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類型:分為制冷型(需液氮或斯特林制冷器降溫,靈敏度高)和非制冷型(基于微測輻射熱計,成本低、體積小)。
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功能:將紅外輻射轉換為電信號。探測器由大量微小像素單元(如氧化釩或非晶硅材料)組成,每個像素對應圖像中的一個點。
(3) 信號處理系統
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電信號轉換:探測器輸出的微弱電信號被放大和數字化。
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溫度標定:通過算法將電信號轉換為溫度值,考慮環境溫度、物體發射率等因素修正。
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圖像生成:將溫度數據映射為偽彩色圖像(如高溫顯示為紅色/白色,低溫顯示為藍色/黑色)。
(4) 顯示輸出
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可視化顯示:通過屏幕輸出熱圖像,疊加溫度數值、等溫線等功能輔助分析。
溫度開關校準步驟
1.設備準備
1.將溫度開關與標準鉑電阻溫度計并列置于恒溫槽/干體爐內,確保傳感器完全浸入溫場均勻區域。
2.連接溫度開關輸出端至通斷檢測裝置(如萬用表),通過電流≤50mA。
2.校準點選擇
1.固定式開關校準其標稱值;可調式選擇量程下限、50%量程點及上限。
2.示例:量程(0-100℃)選擇0℃、50℃、100℃三點。
3.動作溫度校準
1.從低于校準點10℃開始,以≤1℃/min速率升溫,監測開關狀態變化。
2.首先動作時記錄標準溫度值(動作溫度td),重復3次取平均值。
3.計算動作溫度誤差:Δt=td-ts(ts為設定值),要求≤允許誤差。
4.回程測試
1.以相同速率降溫,記錄開關復位時的回復溫度th。
2.計算通斷溫度差Δtd=|td-th|,應滿足滯回要求(如≤2℃)。
5.參數調整
1.超差時調節設定指針或電子補償參數,可調式開關需重新標定三點。
2.分體式傳感器可用信號模擬器直接校準開關電路。
6.記錄與報告
1.生成校準證書,包含動作溫度誤差、通斷溫度差及測量不確定度。
2.校準環境要求:溫度(20±5)℃,濕度≤85%RH。
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溫度數據采集儀校準步驟
1. 連接與預熱
1.將標準溫度計與數據采集儀探頭同置于恒溫槽,確保充分接觸介質。
2.連接設備電源及信號線,預熱30分鐘至系統穩定。
2. 零點/量程校準
1.零點:恒溫槽設為量程下限(如-50℃),穩定后對比標準值與采集儀讀數,調整零點參數至誤差≤±0.2℃。
2.量程:升溫至上限(如200℃),調整增益參數使誤差≤±0.1%FS。
3. 多點線性校準
1.均勻選取5-7個校準點(如-50℃、0℃、50℃…200℃),依次測試并記錄數據。
2.計算各點誤差(采集值-標準值),要求≤設備標稱精度(如±0.5℃)。
4. 回程誤差測試
1.升降溫循環測試,計算同一點正反向比較大偏差,應≤0.3%FS。
5. 穩定性測試
1.恒溫槽固定中間點(如100℃),持續4小時,每15分鐘記錄一次數據。
2.輸出波動應≤穩定性指標(如±0.2℃/4h)。
溫度開關校準前準備
1. 標準器及配套設備
1.標準溫度源:選用干井爐或恒溫槽,溫度波動度≤±0.3℃,均勻性≤±0.5℃,確保溫場穩定。
2.溫度測量設備:配備二等標準鉑電阻溫度計或高精度數字溫度表(最大允許誤差≤±0.1℃),用于實時監測溫度源實際值。
3.開關狀態檢測:準備數字多用表或通斷測試儀(響應時間≤10ms),用于檢測溫度開關觸點通斷狀態及動作響應時間。
4.輔助工具:絕緣耐高溫夾具(固定溫度開關探頭)、計時器(記錄動作時間偏差)、高溫防護手套。
2. 環境條件
1.實驗室溫度(20±5)℃,相對濕度≤70%,避免氣流擾動影響溫場均勻性。
2.遠離振動源及強電磁干擾設備,工作臺穩固防振,電氣接地良好。
3.高溫校準時需設置安全防護區,防止人員接觸高溫部件。
3. 被校儀器檢查
1.外觀檢查:外殼無變形、破損,接線端子無氧化,標簽(型號、動作溫度值)清晰。
2.機械性能檢查:開關動作機構靈活無卡滯,復位彈簧無銹蝕或疲勞,觸點無燒蝕或污漬。
3.功能預測試:常溫下手動觸發開關,通斷狀態正常,觸點電阻≤0.1Ω(通過多用表測量)。
4.校準點設置:根據規格書預設至少3個動作溫度點,升溫/降溫速率≤1℃/min,避免過沖。
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數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)
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結構:高分子薄膜(如聚酰亞胺)作為介電質,兩側鍍金屬電極形成電容器。
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工作機制:
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環境濕度變化→薄膜吸/脫附水分子→介電常數變化→電容值改變。
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電容值與相對濕度(%RH)成近似線性關系(需溫度補償)。
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典型傳感器:Honeywell HIH4030、Sensirion SHT系列。
(2) 信號處理流程
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電容-頻率/電壓轉換:通過振蕩電路將電容變化轉換為頻率或電壓信號。
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ADC轉換:數字量化濕度信號。
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溫度補償:濕度傳感器受溫度影響,需用溫度測量值修正濕度讀數(算法內置)。
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水浴鍋工作原理流程
(1) 加熱階段
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電能轉化為熱能:通電后,加熱元件開始加熱水槽中的水。
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熱量傳遞:水通過熱對流(自然或強制循環)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
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溫度檢測:傳感器實時監測水溫,并將信號反饋至控制器。
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PID調節(比例-積分-微分控制):
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控制器比較實際溫度與設定溫度,通過調節加熱元件的功率(如間歇通電或調壓)減少溫差。
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例如,當溫度低于設定值時,持續加熱;接近設定值時,降低加熱功率以避免超調。
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均勻性保障:循環水泵推動水流,減少局部溫度差異(尤其在大型水浴鍋中)。
(3) 安全保護機制
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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。
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缺水報警:水位傳感器檢測水量,防止干燒損壞設備。
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