數(shù)字式溫濕度計(jì)溫度測(cè)量原理

(1) 傳感器類(lèi)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(guò)測(cè)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(cè)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(cè)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。

熱電阻溫度計(jì)校準(zhǔn)

• 校準(zhǔn)前準(zhǔn)備
  • 標(biāo)準(zhǔn)器：采用高精度的標(biāo)準(zhǔn)電阻箱或已知準(zhǔn)確阻值 - 溫度關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)熱電阻。
  • 測(cè)量?jī)x器：配備高精度的電阻測(cè)量?jī)x，如直流電橋，其測(cè)量精度應(yīng)滿足校準(zhǔn)要求。
  • 恒溫設(shè)備：使用恒溫槽或恒溫箱，提供穩(wěn)定的溫度環(huán)境。
• 校準(zhǔn)步驟
  • 外觀檢查：查看熱電阻外觀有無(wú)損壞、引線是否完好。
  • 阻值測(cè)量：在室溫下，用電阻測(cè)量?jī)x測(cè)量熱電阻的阻值，記錄初始值。
  • 校準(zhǔn)點(diǎn)選擇：依據(jù)熱電阻的測(cè)量范圍，選取校準(zhǔn)點(diǎn)，如 PT100 熱電阻可選擇 0℃、50℃、100℃等點(diǎn)。
  • 校準(zhǔn)過(guò)程：將熱電阻放入恒溫設(shè)備，設(shè)置溫度到校準(zhǔn)點(diǎn)，待溫度穩(wěn)定后，測(cè)量熱電阻在該溫度下的阻值，與標(biāo)準(zhǔn)阻值對(duì)比，計(jì)算誤差。

廉金屬熱電偶校準(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)S型熱電偶或標(biāo)準(zhǔn)黑體爐（溫度范圍覆蓋校準(zhǔn)點(diǎn)，如0~800℃），其擴(kuò)展不確定度≤±1.0℃，需優(yōu)于被校熱電偶的1/3。

2.恒溫源：配置管式爐或恒溫槽（溫度波動(dòng)度≤±1.0℃，均勻性≤±2.0℃），支持升溫速率≤5℃/min，避免溫度過(guò)沖。

3.測(cè)量設(shè)備：配備高精度數(shù)字多用表（分辨率0.1μV，誤差≤±0.5μV）或?qū)I(yè)熱電偶校準(zhǔn)儀，內(nèi)置冷端補(bǔ)償功能（誤差≤±0.2℃）。

4.護(hù)管（防止校準(zhǔn)中氧化或污染）。

2. 環(huán)境條件

1.實(shí)驗(yàn)室溫度穩(wěn)定在（20±5）℃，濕度≤70%RH，避免強(qiáng)氣流擾動(dòng)或熱輻射干擾爐體溫場(chǎng)。

2.校準(zhǔn)區(qū)域遠(yuǎn)離強(qiáng)電磁場(chǎng)及高頻設(shè)備，電源接地可靠（接地電阻≤4Ω），確保電信號(hào)穩(wěn)定。

3.管式爐周?chē)O(shè)置隔熱屏障，防止高溫輻射影響操作安全。

3. 被校熱電偶檢查

1.外觀檢查：電極絲無(wú)斷裂、氧化或污染，絕緣瓷管無(wú)裂紋，極性標(biāo)識(shí)（正負(fù)極）清晰。

2.絕緣測(cè)試：500V兆歐表測(cè)量電極與保護(hù)管間絕緣電阻≥100MΩ（常溫下）。

3.退火處理：校準(zhǔn)前對(duì)熱電偶進(jìn)行退火，消除加工應(yīng)力。

  4.參考端補(bǔ)償驗(yàn)證：在冰點(diǎn)器（0℃）中測(cè)試?yán)涠搜a(bǔ)償誤差≤±0.5℃，或確認(rèn)補(bǔ)償             導(dǎo)線連接正確。

玻璃液體溫度計(jì)校準(zhǔn)

• 校準(zhǔn)前準(zhǔn)備
  • 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)。
  • 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)。
  • 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(jì)有無(wú)破損、刻度是否清晰、液柱是否連續(xù)等。
  • 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)。
  • 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。

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(lèi)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(hào)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(duì)濕度在 45% - 75% 為宜。
   • 環(huán)境應(yīng)無(wú)強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾、無(wú)振動(dòng)，避免陽(yáng)光直射和空氣對(duì)流，以防止對(duì)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(wú)缺劃、漏顯等現(xiàn)象，外殼無(wú)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(dòng)、氧化等。

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熱敏電阻測(cè)溫儀校準(zhǔn)步驟

1. 連接與預(yù)熱
   • 將二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)和被校準(zhǔn)的熱敏電阻測(cè)溫儀的探頭同時(shí)放入恒溫槽中，確保兩者與恒溫槽內(nèi)的介質(zhì)充分接觸，且位置相對(duì)靠近，以保證測(cè)量的是相同溫度環(huán)境。
2. 零點(diǎn)校準(zhǔn)
   • 將恒溫槽溫度設(shè)置為 0℃（或熱敏電阻測(cè)溫儀測(cè)量范圍的下限值），待溫度穩(wěn)定后，觀察熱敏電阻測(cè)溫儀的顯示值是否為 0℃（或下限值）。
3. 多點(diǎn)校準(zhǔn)
   • 在熱敏電阻測(cè)溫儀的測(cè)量范圍內(nèi)，均勻選取至少 5 個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)
   • 依次將恒溫槽溫度設(shè)置為各校準(zhǔn)點(diǎn)溫度值，待溫度穩(wěn)定后，記錄標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)溫度值和熱敏電阻測(cè)溫儀的顯示值。
4. 示值誤差計(jì)算
   • 根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，計(jì)算熱敏電阻測(cè)溫儀在各校準(zhǔn)點(diǎn)的示值誤差，示值誤差 = 熱敏電阻測(cè)溫儀顯示值 - 標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)測(cè)量值。
   • 將示值誤差與熱敏電阻測(cè)溫儀的允許誤差進(jìn)行比較，判斷是否符合精度要求。一般工業(yè)用熱敏電阻測(cè)溫儀的允許誤差為 ±0.5℃ - ±2℃，具體根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格確定。
5. 重復(fù)性測(cè)試
   • 在同一校準(zhǔn)點(diǎn)下，多次（一般不少于 3 次）測(cè)量熱敏電阻測(cè)溫儀的顯示值，計(jì)算其重復(fù)性誤差。重復(fù)性誤差 = （比較大顯示值 - **小顯示值）/ 測(cè)量次數(shù)的平均值。
   • 重復(fù)性誤差應(yīng)不大于允許誤差的 1/3，以確保測(cè)溫儀的測(cè)量重復(fù)性良好。