数字式温湿度计湿度测量原理
(1) 电容式湿度传感器(主流技术)
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结构:高分子薄膜(如聚酰亚胺)作为介电质,两侧镀金属电极形成电容器。
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工作机制:
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环境湿度变化→薄膜吸/脱附水分子→介电常数变化→电容值改变。
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电容值与相对湿度(%RH)成近似线性关系(需温度补偿)。
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典型传感器:Honeywell HIH4030、Sensirion SHT系列。
(2) 信号处理流程
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电容-频率/电压转换:通过振荡电路将电容变化转换为频率或电压信号。
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ADC转换:数字量化湿度信号。
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温度补偿:湿度传感器受温度影响,需用温度测量值修正湿度读数(算法内置)。
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温度数据采集仪校准步骤
1. 连接与预热
1.将标准温度计与数据采集仪探头同置于恒温槽,确保充分接触介质。
2.连接设备电源及信号线,预热30分钟至系统稳定。
2. 零点/量程校准
1.零点:恒温槽设为量程下限(如-50℃),稳定后对比标准值与采集仪读数,调整零点参数至误差≤±0.2℃。
2.量程:升温至上限(如200℃),调整增益参数使误差≤±0.1%FS。
3. 多点线性校准
1.均匀选取5-7个校准点(如-50℃、0℃、50℃…200℃),依次测试并记录数据。
2.计算各点误差(采集值-标准值),要求≤设备标称精度(如±0.5℃)。
4. 回程误差测试
1.升降温循环测试,计算同一点正反向比较大偏差,应≤0.3%FS。
5. 稳定性测试
1.恒温槽固定中间点(如100℃),持续4小时,每15分钟记录一次数据。
2.输出波动应≤稳定性指标(如±0.2℃/4h)。
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温度变送器校准前准备
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标准器及配套设备
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选用高精度的标准温度计,如二等标准铂电阻温度计或标准热电偶,其不确定度要优于被校温度变送器不确定度的 1/3。
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配备恒温槽,根据校准温度范围选择油恒温槽或水恒温槽,温度波动度应在 ±0.05℃以内,均匀度在 ±0.1℃以内。
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准备过程校验仪或高精度数字电压表、电流表,用于测量和提供标准信号,其分辨率和准确度应满足校准要求,如电流测量误差不超过 ±0.05%。
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环境条件
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校准环境温度应保持在(20±5)℃,相对湿度在 45% - 75%。
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环境应无强电磁场干扰、无振动,确保校准工作的准确性和稳定性。
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被校仪器检查
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检查温度变送器的外观,确保无破损、变形,铭牌标识清晰完整。
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检查各接线端子是否完好,连接是否牢固,信号传输线有无破损、老化等问题。
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查看变送器的显示面板(如有),显示是否正常,按键操作是否灵活。
热电偶温度计校准
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校准前准备
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标准器:选用标准热电偶或高精度温度校准仪作为标准。
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配套设备:准备温度控制炉,能提供稳定的温度环境,温度均匀性和稳定性符合要求;还需配备测量热电偶电势的电位差计或数据采集器,精度满足校准需求。
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校准步骤
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外观及线路检查:检查热电偶外观有无损坏、接线是否牢固,线路是否导通。
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校准点设置:根据热电偶的测量范围和使用要求,选择校准点,一般至少选择 3 个点,如 K 型热电偶常用校准点为 400℃、600℃、800℃。
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校准操作:将热电偶插入温度控制炉,设置炉温至校准点温度,待温度稳定且热电偶电势稳定后,记录标准器和被校热电偶的电势值,根据热电偶分度表计算对应的温度值,与标准温度值比较,得出误差
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温湿度记录仪校准步骤
1.设备连接与预平衡
1.将标准铂电阻温度计和精密露点仪与被校记录仪传感器并列置于恒温恒湿箱中心区,间距≤5cm。
2.通电预热30分钟,初始设定温度25℃、湿度50%RH,静置1小时消除传感器滞后效应。
2.校准点选择
1.温度校准点:量程下限、常温点、上限。
2.湿度校准点:在20℃环境下选取20%RH、50%RH、80%RH三点。
3.温度校准
1.设置箱体至-20℃,稳定后记录标准值与记录仪数据,修正零点偏差。
2.升温至60℃,调整量程增益使误差≤±0.5℃。
4.湿度校准
1.设定20℃/20%RH,稳定30分钟后校准低湿点,调整湿度零点参数。
2.升湿至80%RH,修正量程线性度,允差≤±3.0%RH。
5.多点验证
1.组合校准点测试:-10℃/30%RH、25℃/60%RH、50℃/85%RH。
2.每点稳定后记录10组数据,计算非线性误差。
6.回程误差测试
1.温度循环:-20℃→60℃→-20℃,检测同温度点升/降温偏差。
2.湿度循环:20%RH→80%RH→20%RH,验证滞后误差。
7.长期稳定性验证
1.在40℃/75%RH工况下连续运行8小时,每小时记录数据。
2.比较大漂移量:温度≤±0.5℃,湿度≤±3%RH。
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工业铂热电阻的校准步骤
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安装与连接:将工业铂热电阻和标准铂电阻温度计放入恒温槽的插口中,确保感温元件处于恒温槽的有效工作区域,且两者的插入深度一致。
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零点校准:将恒温槽温度设定为 0℃,开启搅拌装置,使恒温槽内温度均匀。待温度稳定后,一般稳定时间不少于 15 分钟,读取标准铂电阻温度计和工业铂热电阻的电阻值。通过调整测量仪器的零点或工业铂热电阻的调整机构,使工业铂热电阻在 0℃时的电阻值符合标称值,即 R0 值,对于 Pt100 型铂热电阻,R0 应为 100.00Ω。
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多点校准:在工业铂热电阻的测量范围内,均匀选取至少 3 个温度点进行校准,如对于测量范围为 - 50℃ - 150℃的铂热电阻,可选取 - 25℃、50℃、100℃三个温度点。
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偏差计算:根据各校准点的测量数据,计算工业铂热电阻在各点的温度偏差。首先根据工业铂热电阻的电阻值,通过其分度公式或分度表计算出对应的温度值,然后与标准温度值相减,得到温度偏差。
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重复性测试:对每个校准点进行多次测量,一般不少于 3 次,计算每次测量的温度偏差,观察偏差的变化情况。重复性应满足相关标准要求,通常要求重复性误差不超过其允许误差的 1/3。
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