數(shù)字式溫濕度計(jì)濕度測(cè)量原理
(1) 電容式濕度傳感器(主流技術(shù))
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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。
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工作機(jī)制:
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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。
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電容值與相對(duì)濕度(%RH)成近似線性關(guān)系(需溫度補(bǔ)償)。
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典型傳感器:Honeywell HIH4030、Sensirion SHT系列。
(2) 信號(hào)處理流程
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電容-頻率/電壓轉(zhuǎn)換:通過(guò)振蕩電路將電容變化轉(zhuǎn)換為頻率或電壓信號(hào)。
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ADC轉(zhuǎn)換:數(shù)字量化濕度信號(hào)。
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溫度補(bǔ)償:濕度傳感器受溫度影響,需用溫度測(cè)量值修正濕度讀數(shù)(算法內(nèi)置)。
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水浴鍋校準(zhǔn)前準(zhǔn)備
1. 標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)備
1.主標(biāo)準(zhǔn)器:選用二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì),其擴(kuò)展不確定度需優(yōu)于被校水浴鍋的1/3。
2.測(cè)溫裝置:配置多通道高精度測(cè)溫儀及至少3支均勻分布的測(cè)溫探頭,用于檢測(cè)水浴鍋內(nèi)溫度均勻性和波動(dòng)度。
3.輔助工具:專業(yè)支架、高精度計(jì)時(shí)器、攪拌器。
2. 環(huán)境條件
1.實(shí)驗(yàn)室溫度穩(wěn)定在(20±5)℃,相對(duì)濕度≤70%,避免氣流擾動(dòng)影響溫度均勻性。
2.水浴鍋放置于水平穩(wěn)固臺(tái)面,四周預(yù)留足夠散熱空間,電源接地可靠(接地電阻≤4Ω)。
3.校準(zhǔn)前水浴鍋需注入適量去離子水(液面覆蓋加熱管≥5cm),并提前1小時(shí)預(yù)熱至常用溫度點(diǎn)。
3. 被校儀器檢查
1.外觀檢查:鍋體無(wú)滲漏、腐蝕,加熱管無(wú)破損,溫度控制器顯示屏清晰,按鍵功能正常。
2.性能預(yù)檢:運(yùn)行中溫度波動(dòng)度≤±0.3℃/10min,均勻性≤±0.5℃(多點(diǎn)測(cè)量),攪拌器轉(zhuǎn)速穩(wěn)定(波動(dòng)≤±10%)。
3.安全功能:測(cè)試超溫報(bào)警、低水位自動(dòng)斷電功能正常,保險(xiǎn)裝置無(wú)老化。
4.參數(shù)設(shè)置:鎖定PID控制參數(shù),關(guān)閉自動(dòng)溫度補(bǔ)償,確保校準(zhǔn)過(guò)程中控制模式固定。
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熱電偶溫度計(jì)校準(zhǔn)
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校準(zhǔn)前準(zhǔn)備
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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)。
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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(cè)量熱電偶電勢(shì)的電位差計(jì)或數(shù)據(jù)采集器,精度滿足校準(zhǔn)需求。
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校準(zhǔn)步驟
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外觀及線路檢查:檢查熱電偶外觀有無(wú)損壞、接線是否牢固,線路是否導(dǎo)通。
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校準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)置:根據(jù)熱電偶的測(cè)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℃。
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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(shì)穩(wěn)定后,記錄標(biāo)準(zhǔn)器和被校熱電偶的電勢(shì)值,根據(jù)熱電偶分度表計(jì)算對(duì)應(yīng)的溫度值,與標(biāo)準(zhǔn)溫度值比較,得出誤差
玻璃液體溫度計(jì)校準(zhǔn)
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校準(zhǔn)前準(zhǔn)備
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標(biāo)準(zhǔn)器:選擇精度等級(jí)至少比被校溫度計(jì)高一個(gè)等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)或標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)。
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環(huán)境條件:校準(zhǔn)環(huán)境溫度應(yīng)穩(wěn)定,波動(dòng)范圍不超過(guò) ±1℃,無(wú)強(qiáng)氣流和振動(dòng)。
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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)。
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校準(zhǔn)步驟
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外觀檢查:檢查溫度計(jì)有無(wú)破損、刻度是否清晰、液柱是否連續(xù)等。
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零點(diǎn)校準(zhǔn):將溫度計(jì)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(jì)零點(diǎn)。
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多點(diǎn)校準(zhǔn):根據(jù)溫度計(jì)測(cè)量范圍,選取若干校準(zhǔn)點(diǎn),如測(cè)量范圍為 - 50℃ - 150℃,可選擇 - 40℃、0℃、50℃、100℃、140℃等點(diǎn)。將溫度計(jì)放入恒溫槽,設(shè)置恒溫槽溫度至各校準(zhǔn)點(diǎn),穩(wěn)定后記錄標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)和被校溫度計(jì)示數(shù),計(jì)算誤差。
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機(jī)械式溫濕度計(jì)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:選用一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械式溫濕度計(jì)或高精度數(shù)字溫濕度傳感器(溫度范圍0~50℃,最大允許誤差±0.5℃;濕度范圍20%~90%RH,誤差≤±2%RH),其不確定度應(yīng)優(yōu)于被校儀器的1/3。
2.恒溫恒濕箱:溫度波動(dòng)度≤±0.5℃,濕度波動(dòng)度≤±2.0%RH,均勻性分別≤±1.0℃和±3.0%RH,用于提供穩(wěn)定的校準(zhǔn)環(huán)境。
3.輔助設(shè)備:配備手動(dòng)通風(fēng)干濕表、毛發(fā)濕度計(jì)校準(zhǔn)調(diào)節(jié)裝置,以及放大鏡,確保機(jī)械部件調(diào)整精細(xì)。
2. 環(huán)境條件
1.實(shí)驗(yàn)室溫濕度穩(wěn)定在(20±5)℃、(50±10)%RH,避免氣流擾動(dòng)。
2.校準(zhǔn)區(qū)域遠(yuǎn)離振動(dòng)源和腐蝕性氣體,工作臺(tái)需防振且水平放置。
3.恒溫恒濕箱提前12小時(shí)開啟預(yù)穩(wěn)定,確保內(nèi)部溫濕度達(dá)到設(shè)定值并保持1小時(shí)以上。
3. 被校儀器檢查
1.外觀檢查:表殼無(wú)銹蝕、裂紋,刻度盤清晰無(wú)污漬,指針平直無(wú)彎曲,毛發(fā)或雙金屬片無(wú)污染、斷裂或氧化。
2.機(jī)械性能檢查:輕敲表殼時(shí)指針擺動(dòng)靈活、無(wú)卡滯,濕度感應(yīng)毛發(fā)張力正常,調(diào)整螺絲無(wú)滑絲。
3.零點(diǎn)與量程驗(yàn)證:在恒溫恒濕環(huán)境中靜置2小時(shí)后,檢查溫度指針是否歸零(或與標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)齊),濕度指針在飽和鹽溶液環(huán)境中示值偏差≤±5%RH。
4.密封性檢查:確認(rèn)表殼密封良好。
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工業(yè)鉑熱電阻的校準(zhǔn)步驟
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安裝與連接:將工業(yè)鉑熱電阻和標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)放入恒溫槽的插口中,確保感溫元件處于恒溫槽的有效工作區(qū)域,且兩者的插入深度一致。
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零點(diǎn)校準(zhǔn):將恒溫槽溫度設(shè)定為 0℃,開啟攪拌裝置,使恒溫槽內(nèi)溫度均勻。待溫度穩(wěn)定后,一般穩(wěn)定時(shí)間不少于 15 分鐘,讀取標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)和工業(yè)鉑熱電阻的電阻值。通過(guò)調(diào)整測(cè)量?jī)x器的零點(diǎn)或工業(yè)鉑熱電阻的調(diào)整機(jī)構(gòu),使工業(yè)鉑熱電阻在 0℃時(shí)的電阻值符合標(biāo)稱值,即 R0 值,對(duì)于 Pt100 型鉑熱電阻,R0 應(yīng)為 100.00Ω。
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多點(diǎn)校準(zhǔn):在工業(yè)鉑熱電阻的測(cè)量范圍內(nèi),均勻選取至少 3 個(gè)溫度點(diǎn)進(jìn)行校準(zhǔn),如對(duì)于測(cè)量范圍為 - 50℃ - 150℃的鉑熱電阻,可選取 - 25℃、50℃、100℃三個(gè)溫度點(diǎn)。
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偏差計(jì)算:根據(jù)各校準(zhǔn)點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù),計(jì)算工業(yè)鉑熱電阻在各點(diǎn)的溫度偏差。首先根據(jù)工業(yè)鉑熱電阻的電阻值,通過(guò)其分度公式或分度表計(jì)算出對(duì)應(yīng)的溫度值,然后與標(biāo)準(zhǔn)溫度值相減,得到溫度偏差。
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重復(fù)性測(cè)試:對(duì)每個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行多次測(cè)量,一般不少于 3 次,計(jì)算每次測(cè)量的溫度偏差,觀察偏差的變化情況。重復(fù)性應(yīng)滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求,通常要求重復(fù)性誤差不超過(guò)其允許誤差的 1/3。
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