工作用輻射溫度計(jì)的理論基礎(chǔ):黑體輻射定律
所有溫度高于***零度(-273.15℃)的物體均會(huì)向外輻射電磁波,其輻射特性遵循以下物理定律:
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普朗克定律(Planck's Law):描述黑體輻射能量按波長(zhǎng)和溫度的分布規(guī)律。
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斯特藩-玻爾茲曼定律(Stefan-Boltzmann Law):黑體總輻射功率與溫度的四次方成正比(P=εσT4,其中ε為發(fā)射率,σ為斯特藩-玻爾茲曼常數(shù))。
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維恩位移定律(Wien's Displacement Law):峰值輻射波長(zhǎng)與溫度成反比(λmax=Tb,b為維恩常數(shù))。
熱敏電阻測(cè)溫儀校準(zhǔn)步驟
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連接與預(yù)熱
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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。
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零點(diǎn)校準(zhǔn)
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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)。
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多點(diǎn)校準(zhǔn)
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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)
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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。
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示值誤差計(jì)算
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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。
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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。
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重復(fù)性測(cè)試
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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。
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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。
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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(kāi)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。
熱像儀主要由以下部分構(gòu)成:
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(1) 紅外光學(xué)系統(tǒng)
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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(huì)阻擋紅外線。
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聚焦紅外輻射:將目標(biāo)物體發(fā)出的紅外輻射聚焦到紅外探測(cè)器上。
(2) 紅外探測(cè)器
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類(lèi)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(cè)輻射熱計(jì),成本低、體積小)。
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功能:將紅外輻射轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。探測(cè)器由大量微小像素單元(如氧化釩或非晶硅材料)組成,每個(gè)像素對(duì)應(yīng)圖像中的一個(gè)點(diǎn)。
(3) 信號(hào)處理系統(tǒng)
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電信號(hào)轉(zhuǎn)換:探測(cè)器輸出的微弱電信號(hào)被放大和數(shù)字化。
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溫度標(biāo)定:通過(guò)算法將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為溫度值,考慮環(huán)境溫度、物體發(fā)射率等因素修正。
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圖像生成:將溫度數(shù)據(jù)映射為偽彩色圖像(如高溫顯示為紅色/白色,低溫顯示為藍(lán)色/黑色)。
(4) 顯示輸出
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可視化顯示:通過(guò)屏幕輸出熱圖像,疊加溫度數(shù)值、等溫線等功能輔助分析。
溫度開(kāi)關(guān)校準(zhǔn)步驟
1.設(shè)備準(zhǔn)備
1.將溫度開(kāi)關(guān)與標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)并列置于恒溫槽/干體爐內(nèi),確保傳感器完全浸入溫場(chǎng)均勻區(qū)域。
2.連接溫度開(kāi)關(guān)輸出端至通斷檢測(cè)裝置(如萬(wàn)用表),通過(guò)電流≤50mA。
2.校準(zhǔn)點(diǎn)選擇
1.固定式開(kāi)關(guān)校準(zhǔn)其標(biāo)稱值;可調(diào)式選擇量程下限、50%量程點(diǎn)及上限。
2.示例:量程(0-100℃)選擇0℃、50℃、100℃三點(diǎn)。
3.動(dòng)作溫度校準(zhǔn)
1.從低于校準(zhǔn)點(diǎn)10℃開(kāi)始,以≤1℃/min速率升溫,監(jiān)測(cè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)變化。
2.首先動(dòng)作時(shí)記錄標(biāo)準(zhǔn)溫度值(動(dòng)作溫度td),重復(fù)3次取平均值。
3.計(jì)算動(dòng)作溫度誤差:Δt=td-ts(ts為設(shè)定值),要求≤允許誤差。
4.回程測(cè)試
1.以相同速率降溫,記錄開(kāi)關(guān)復(fù)位時(shí)的回復(fù)溫度th。
2.計(jì)算通斷溫度差Δtd=|td-th|,應(yīng)滿足滯回要求(如≤2℃)。
5.參數(shù)調(diào)整
1.超差時(shí)調(diào)節(jié)設(shè)定指針或電子補(bǔ)償參數(shù),可調(diào)式開(kāi)關(guān)需重新標(biāo)定三點(diǎn)。
2.分體式傳感器可用信號(hào)模擬器直接校準(zhǔn)開(kāi)關(guān)電路。
6.記錄與報(bào)告
1.生成校準(zhǔn)證書(shū),包含動(dòng)作溫度誤差、通斷溫度差及測(cè)量不確定度。
2.校準(zhǔn)環(huán)境要求:溫度(20±5)℃,濕度≤85%RH。
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環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備校準(zhǔn)前準(zhǔn)備
1. 標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)備
1.主標(biāo)準(zhǔn)器:選用一等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)及標(biāo)準(zhǔn)濕度傳感器,其不確定度需優(yōu)于被校設(shè)備性能指標(biāo)的1/3。
2.多點(diǎn)測(cè)量系統(tǒng):配置多通道高精度數(shù)據(jù)采集儀及至少15支均勻分布的溫濕度探頭,用于檢測(cè)試驗(yàn)箱內(nèi)溫濕度均勻性、波動(dòng)度(按JJF 1101布點(diǎn)要求)。
3.輔助設(shè)備:風(fēng)速儀、輻射屏蔽罩、絕緣支架。
2. 環(huán)境條件
1.實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫濕度穩(wěn)定在(23±3)℃、(50±10)%RH,遠(yuǎn)離振動(dòng)源、熱源及強(qiáng)電磁干擾。
2.設(shè)備放置于水平地面,四周預(yù)留≥1m散熱空間,電源單獨(dú)接地(接地電阻≤4Ω),電壓波動(dòng)≤±5%。
3.校準(zhǔn)前試驗(yàn)設(shè)備需空載運(yùn)行,預(yù)熱至常用溫濕度點(diǎn)并穩(wěn)定2小時(shí)以上。
3. 被校儀器檢查
1.外觀與結(jié)構(gòu):箱體密封條無(wú)老化破損,傳感器安裝位置符合說(shuō)明書(shū)要求,加濕水箱無(wú)結(jié)垢,冷凝排水管路暢通。
2.性能預(yù)檢:測(cè)試高溫段(85℃)波動(dòng)度≤±0.5℃/30min,低溫段(-40℃)均勻性≤±2.0℃,濕度偏差≤±3.0%RH(參考出廠指標(biāo))。
3.安全功能:驗(yàn)證超溫/超濕報(bào)警、過(guò)流保護(hù)、應(yīng)急排氣閥動(dòng)作正常,門(mén)鎖聯(lián)鎖功能可靠。
4.軟件設(shè)置:禁用自適應(yīng)控制算法,鎖定程序運(yùn)行參數(shù),清理歷史數(shù)據(jù)確保校準(zhǔn)過(guò)程無(wú)干擾。
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