數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）。
  • 通過測量電阻分壓值計算溫度（需線性化校準）。
• 數字溫度傳感器（如DS18B20）：
  • 內部集成ADC，直接輸出數字信號（如12位精度）。
  • 單總線協議傳輸，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，測量分壓值。
2. ADC轉換：將模擬電壓轉換為數字量（如10位ADC）。
3. 溫度計算：根據熱敏電阻的R-T表或Steinhart-Hart方程反演溫度值。

磁控式溫度開關

• 結構：利用磁性材料（如鐵氧體）在居里溫度點失磁的特性。
• 工作流程：
  • 常溫下→磁鐵吸附觸點保持閉合。
  • 溫度升至居里點→磁性消失→觸點彈開（斷電）。
  • 冷卻后→磁性恢復→需手動復位（部分型號自動復位）。
• 特點：
  • 優點：動作精細（居里點誤差小）、無機械磨損。
  • 缺點：溫度設定固定，不可調節。
• 應用：電飯煲限溫保護、咖啡機防干燒。

電子式溫度開關

• 結構：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。
  • 溫度超過設定閾值→驅動繼電器或固態開關（SSR）斷開電路。
  • 可編程邏輯實現延時、多段控制等功能。
• 特點：
  • 優點：高精度（±0.5℃）、響應快（毫秒級）、可調節設定點。
  • 缺點：需外部供電，成本較高。
• 應用：精密溫控系統、實驗室設備、汽車電子。

環境試驗設備校準步驟

1.設備配置與預平衡

1.將標準鉑電阻溫度計和標準濕度傳感器安裝于設備工作空間幾何中心及四角位置，傳感器浸入深度≥100mm。

2.連接多通道數據采集器，通電預熱1小時，初始溫度設定為25℃，濕度設定為50%RH。

2.校準點選擇

1.溫度校準點：選擇量程下限、上限及中間點，高溫區需按低溫→高溫順序校準。

2.濕度校準點：在20℃環境中選擇（10~85）%RH范圍內≥3個點。

3.溫度校準

1.從低溫至高溫逐點升溫，待溫度波動≤±0.02℃/10min后穩定30分鐘，同步采集9個測溫點數據（設備容積≤2m3時）。

2.計算溫度偏差（ΔT=實測均值-設定值）、均勻度（各點比較大溫差）和波動度（中心點極差/2），允差參考JJF1101-2019指標。

4.濕度校準

1.按低濕→高濕順序校準，穩定30分鐘后每2分鐘記錄1次數據，共15組。

2.計算濕度偏差（ΔH=實測均值-設定值）、均勻度（各點比較大濕差）和波動度（中心點極差/2），允差≤±3.0%RH（高濕區）。

5.動態性能驗證

1.執行溫度循環測試，驗證升降溫速率（≥3℃/min）及程序控制穩定性。

2.濕度交變測試時，驗證從40%RH→80%RH的響應時間≤15分鐘。

6.校準修正

通過PID參數調整補償溫濕度偏差，重測關鍵點驗證修正效果。

工作用輻射溫度計校準步驟

1.連接與預熱

1.將標準輻射溫度計與待校溫度計對準黑體輻射源中心，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，預熱至少30分鐘（具體時間參照設備說明書）。

2.下限校準

1.設置黑體源溫度為量程下限，待溫度穩定后（波動≤±1℃），記錄標準溫度計示值T1和待校溫度計示值T2。

2.調整待校溫度計零點/偏移參數，使T2=T1±允許誤差。

3.量程校準

1.將黑體源升溫至量程上限，穩定后記錄標準值與待校值。

2.通過增益調整功能修正量程偏差，確保上限點誤差在允許范圍內。

4.多點校準

1.在量程范圍內均勻選取5個校準點。

2.每個溫度點穩定后同步記錄標準值和被校值，計算示值誤差Δ=被校值-標。準值

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≤基本誤差限的1/2。

6.穩定性驗證

1.在中間量程點持續工作2小時，每15分鐘記錄1次測量值。

2.計算比較大漂移量，應滿足年穩定性指標。

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熱電偶溫度計校準

• 校準前準備
  • 標準器：選用標準熱電偶或高精度溫度校準儀作為標準。
  • 配套設備：準備溫度控制爐，能提供穩定的溫度環境，溫度均勻性和穩定性符合要求；還需配備測量熱電偶電勢的電位差計或數據采集器，精度滿足校準需求。
• 校準步驟
  • 外觀及線路檢查：檢查熱電偶外觀有無損壞、接線是否牢固，線路是否導通。
  • 校準點設置：根據熱電偶的測量范圍和使用要求，選擇校準點，一般至少選擇 3 個點，如 K 型熱電偶常用校準點為 400℃、600℃、800℃。
  • 校準操作：將熱電偶插入溫度控制爐，設置爐溫至校準點溫度，待溫度穩定且熱電偶電勢穩定后，記錄標準器和被校熱電偶的電勢值，根據熱電偶分度表計算對應的溫度值，與標準溫度值比較，得出誤差

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恒溫槽校準前準備

1. 標準器及配套設備

1.主標準器：選用一等或二等標準鉑電阻溫度計，最大允許誤差≤±0.05℃，擴展不確定度優于被校恒溫槽的1/3。

2.多點測溫裝置：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域溫度均勻性和波動度。

3.輔助工具：專業支架、隔熱手套、高穩定性電源，校準前標準器需在恒溫槽旁靜置1小時以上。

2. 環境條件

1.實驗室溫度穩定在（23±3）℃，相對濕度≤65%，遠離熱源、振動源及強電磁干擾設備。

2.恒溫槽放置于水平穩固臺面，四周預留≥50cm散熱空間，接地電阻≤4Ω，電源線無破損或接觸不良。

3.校準前恒溫槽需提前4小時開機預熱至常用溫度點，消除內部熱慣性影響。

3. 被校儀器檢查

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

2.控溫性能預檢：設定溫度100℃時，波動度≤±0.1℃/10min，均勻性≤±0.2℃（按JJF 1030要求布點測試）。

3.安全功能驗證：測試超溫報警、低液位保護、斷電自恢復功能正常。

4.軟件校準準備：禁用PID自整定功能，鎖定溫度控制參數，刪除歷史校準數據避免干擾。 杭州雙金屬溫度計熱工計量