數(shù)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(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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電容值與相對濕度(%RH)成近似線性關(guān)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(zhuǎn)換:通過振蕩電路將電容變化轉(zhuǎn)換為頻率或電壓信號。
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ADC轉(zhuǎn)換:數(shù)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(shù)(算法內(nèi)置)。
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溫度數(shù)據(jù)采集儀校準(zhǔn)前準(zhǔn)備
1. 標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)備
1.標(biāo)準(zhǔn)信號源:選用多通道高精度信號源(如熱電偶/熱電阻模擬器),不確定度優(yōu)于被校儀器的1/3,支持K型、PT100等傳感器類型;模擬輸入需標(biāo)準(zhǔn)電壓/電流源,誤差≤±0.02% FS。
2.恒溫設(shè)備:干井爐、恒溫槽或黑體爐需覆蓋被校量程,溫度穩(wěn)定性±0.05℃(高精度)或±0.1℃(常規(guī)),均勻度±0.1℃。
3.參考儀器:6?位以上數(shù)字萬用表(誤差≤±0.01%)驗證信號源,配備數(shù)據(jù)記錄軟件同步采集多通道數(shù)據(jù)。
2. 環(huán)境條件
1.實驗室溫度(20±3)℃,濕度30%-70%,
2.無強電磁干擾(需屏蔽或接地)、振動,工作臺防震處理。
3. 被校儀器檢查
1.外觀與接口:外殼、屏幕、按鍵完好,標(biāo)識清晰;輸入/輸出端子無氧化、松動。
2.功能預(yù)檢:開機自檢無報錯,通道切換響應(yīng)穩(wěn)定;通過上位機軟件驗證數(shù)據(jù)傳輸(如Modbus、USB)及存儲功能。
3.參數(shù)配置:核對采樣率、量程、濾波設(shè)置,更新固件。
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溫濕度計的濕度發(fā)生器法
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校準(zhǔn)前準(zhǔn)備
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選擇濕度發(fā)生器:根據(jù)校準(zhǔn)需求,選擇合適的濕度發(fā)生器,如雙壓法濕度發(fā)生器、雙溫法濕度發(fā)生器或分流法濕度發(fā)生器等。
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連接設(shè)備:將濕度發(fā)生器與被校準(zhǔn)的溫濕度計正確連接,確保氣路或電路連接正常。
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準(zhǔn)備測量儀器:配備高精度的溫度測量儀器和壓力測量儀器,用于測量濕度發(fā)生器產(chǎn)生的溫濕度和壓力參數(shù)。
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校準(zhǔn)步驟
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設(shè)定參數(shù):根據(jù)被校溫濕度計的測量范圍和校準(zhǔn)要求,在濕度發(fā)生器上設(shè)定不同的溫濕度值。
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產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)濕度:啟動濕度發(fā)生器,使其產(chǎn)生穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)濕度環(huán)境。
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校準(zhǔn)測量:將被校溫濕度計放入濕度發(fā)生器產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)濕度環(huán)境中,待示數(shù)穩(wěn)定后,記錄被校溫濕度計的溫濕度示數(shù),并與濕度發(fā)生器設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值進行比較,計算誤差
恒溫槽校準(zhǔn)前準(zhǔn)備
1. 標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)備
1.主標(biāo)準(zhǔn)器:選用一等或二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計,最大允許誤差≤±0.05℃,擴展不確定度優(yōu)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(qū)域溫度均勻性和波動度。
3.輔助工具:專業(yè)支架、隔熱手套、高穩(wěn)定性電源,校準(zhǔn)前標(biāo)準(zhǔn)器需在恒溫槽旁靜置1小時以上。
2. 環(huán)境條件
1.實驗室溫度穩(wěn)定在(23±3)℃,相對濕度≤65%,遠離熱源、振動源及強電磁干擾設(shè)備。
2.恒溫槽放置于水平穩(wěn)固臺面,四周預(yù)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(zhǔn)前恒溫槽需提前4小時開機預(yù)熱至常用溫度點,消除內(nèi)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(zhuǎn)速平穩(wěn)(波動≤±5%),液位符合要求。
2.控溫性能預(yù)檢:設(shè)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(fù)功能正常。
4.軟件校準(zhǔn)準(zhǔn)備:禁用PID自整定功能,鎖定溫度控制參數(shù),刪除歷史校準(zhǔn)數(shù)據(jù)避免干擾。
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雙金屬溫度計校準(zhǔn)步驟
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安裝固定:將雙金屬溫度計和標(biāo)準(zhǔn)溫度計同時垂直插入恒溫槽中,使它們的感溫元件處于同一深度和位置,并用夾具固定好,確保溫度計與恒溫槽內(nèi)的介質(zhì)充分接觸,且不與槽壁、槽底接觸。
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零點校準(zhǔn):將恒溫槽溫度設(shè)定為 0℃,待溫度穩(wěn)定后,觀察雙金屬溫度計的指針是否指在 0 刻度位置。若有偏差,可通過調(diào)整雙金屬溫度計的調(diào)零機構(gòu),使指針指向 0 刻度。
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多點校準(zhǔn):根據(jù)雙金屬溫度計的測量范圍,均勻選取至少 3 個校準(zhǔn)點,例如測量范圍為 0℃ - 100℃,可選取 25℃、50℃、75℃三個點。將恒溫槽分別升溫或降溫至選定的校準(zhǔn)溫度點,每個溫度點穩(wěn)定保持 10 - 15 分鐘,待溫度穩(wěn)定后,記錄標(biāo)準(zhǔn)溫度計的示值和雙金屬溫度計的示值。
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偏差計算:計算雙金屬溫度計在各校準(zhǔn)點的偏差,偏差 = 雙金屬溫度計示值 - 標(biāo)準(zhǔn)溫度計示值。將偏差與雙金屬溫度計的允許誤差進行比較,判斷是否符合精度要求。一般工業(yè)用雙金屬溫度計的允許誤差為量程的 ±1.0% - ±1.5%。
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回程誤差測試:在完成升溫校準(zhǔn)后,按照與升溫校準(zhǔn)相反的順序,將恒溫槽溫度依次降至各校準(zhǔn)點,再次記錄雙金屬溫度計和標(biāo)準(zhǔn)溫度計的示值,計算各校準(zhǔn)點的回程誤差。回程誤差 = 升溫時示值 - 降溫時示值,回程誤差應(yīng)不大于允許誤差
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熱敏電阻測溫儀的校準(zhǔn)前準(zhǔn)備
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標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)備選擇
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選用二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計作為標(biāo)準(zhǔn)器,其具有高精度和穩(wěn)定性,不確定度通常優(yōu)于 ±0.05℃,可滿足對熱敏電阻測溫儀校準(zhǔn)的精度要求。
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配備高精度的恒溫槽,如油恒溫槽或水恒溫槽,溫度范圍應(yīng)覆蓋熱敏電阻測溫儀的常用測量范圍,溫度波動度應(yīng)在 ±0.01℃以內(nèi),均勻度在 ±0.02℃以內(nèi),確保提供穩(wěn)定且均勻的溫度場。
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準(zhǔn)備高精度的數(shù)字多用表或直流電橋,用于測量電阻值,其分辨率應(yīng)達到 0.01Ω,測量誤差不超過 ±0.05%。
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環(huán)境條件檢查
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校準(zhǔn)環(huán)境溫度應(yīng)保持在(20±2)℃,以減少環(huán)境溫度對校準(zhǔn)結(jié)果的影響,確保校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性。
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相對濕度應(yīng)控制在 40% - 60%,避免濕度過高導(dǎo)致儀器受潮,影響測量精度。
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環(huán)境應(yīng)無強電磁場干擾、無振動,防止對測量信號產(chǎn)生干擾和影響儀器的穩(wěn)定性。
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被校儀器檢查
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檢查熱敏電阻測溫儀的外觀,確保外殼無破損、變形,顯示屏清晰完整,無缺劃、漏顯等問題。
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檢查各按鍵、旋鈕操作是否靈活,功能是否正常,連接導(dǎo)線是否破損、接觸良好。
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查看熱敏電阻探頭是否有損壞、氧化等現(xiàn)象,如有問題應(yīng)及時更換或處理。
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