溫度數(shù)據(jù)采集儀基本結(jié)構(gòu)與**組件
溫度數(shù)據(jù)采集儀通常由以下模塊構(gòu)成:
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溫度傳感器:熱電偶(K/J/T型)、熱電阻(PT100、PT1000)、熱敏電阻(NTC/PTC)、紅外傳感器等。
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信號(hào)調(diào)理電路:包括放大、濾波、冷端補(bǔ)償(針對(duì)熱電偶)、線(xiàn)性化處理等。
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模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC):將模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),決定分辨率和采樣率。
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微處理器(MCU):控制采集時(shí)序、數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)及通訊。
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存儲(chǔ)模塊:內(nèi)置存儲(chǔ)器(SD卡、Flash)或外接存儲(chǔ)設(shè)備。
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通訊接口:USB、RS-485、Wi-Fi、藍(lán)牙、4G等(用于數(shù)據(jù)傳輸)。
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電源管理:電池或外部供電,支持低功耗模式。
溫度數(shù)據(jù)采集器校準(zhǔn)步驟
1.設(shè)備連接與預(yù)熱
1.將標(biāo)準(zhǔn)溫度源(如干體爐/恒溫槽)與被校數(shù)據(jù)采集器各通道連接,確保傳感器浸入深度≥80mm。
2.通電預(yù)熱30分鐘,開(kāi)啟采集軟件并清空歷史數(shù)據(jù)。
2.通道一致性檢測(cè)
1.設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)源至25℃,穩(wěn)定后(波動(dòng)≤±0.1℃)同步讀取所有通道數(shù)據(jù)。
2.通道間比較大偏差應(yīng)≤±0.2℃(典型要求),超差時(shí)校準(zhǔn)基準(zhǔn)電壓源。
3.零點(diǎn)校準(zhǔn)
1.設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)源至量程下限(如-20℃),穩(wěn)定10分鐘后記錄各通道數(shù)據(jù)。
2.通過(guò)軟件校準(zhǔn)模塊修正零點(diǎn)偏移,確保示值誤差≤±0.3℃。
4.量程校準(zhǔn)
1.升溫至量程上限(如150℃),調(diào)整各通道增益系數(shù)使誤差≤±0.5%FS。
2.帶熱電偶通道需同步補(bǔ)償冷端溫度(參考冰點(diǎn)器0℃基準(zhǔn))。
5.多點(diǎn)線(xiàn)性校準(zhǔn)
1.選取校準(zhǔn)點(diǎn):-20℃、0℃、50℃、100℃、150℃(覆蓋全量程)。
2.每點(diǎn)穩(wěn)定后采集10組數(shù)據(jù),計(jì)算非線(xiàn)性誤差(要求≤±0.2%FS)。
6.動(dòng)態(tài)響應(yīng)測(cè)試
1.以2℃/min速率從50℃升溫至100℃,記錄數(shù)據(jù)采集頻率與溫度變化同步性。
2.比較大延遲時(shí)間應(yīng)≤3秒(采樣周期1秒時(shí))。
7.長(zhǎng)期穩(wěn)定性驗(yàn)證
1.在80℃恒溫點(diǎn)連續(xù)運(yùn)行8小時(shí),每小時(shí)記錄各通道數(shù)據(jù)。
2.漂移量應(yīng)≤±0.5℃(工業(yè)級(jí)設(shè)備典型指標(biāo))。
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工作用輻射溫度計(jì)**結(jié)構(gòu)與工作流程
(1) 光學(xué)系統(tǒng)
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紅外透鏡/反射鏡:聚焦目標(biāo)物體發(fā)出的紅外輻射至探測(cè)器。透鏡材料需透紅外光(如鍺、硒化鋅),避免普通玻璃對(duì)紅外線(xiàn)的吸收。
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視場(chǎng)角與距離系數(shù)(D:S):決定測(cè)量區(qū)域大小,例如D:S=12:1表示在12cm距離下測(cè)量1cm直徑區(qū)域。
(2) 探測(cè)器
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熱電堆(Thermopile):利用溫差電效應(yīng)將紅外輻射轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào),無(wú)需制冷,成本低(常用類(lèi)型)。
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光電導(dǎo)型探測(cè)器(如InGaAs、HgCdTe):對(duì)特定波長(zhǎng)敏感,需制冷以提高靈敏度,用于高精度場(chǎng)合。
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熱釋電探測(cè)器:響應(yīng)速度快,適合動(dòng)態(tài)測(cè)溫。
(3) 信號(hào)處理與溫度計(jì)算
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信號(hào)放大與濾波:探測(cè)器輸出的微弱電信號(hào)經(jīng)放大和濾波(抑制環(huán)境干擾)。
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發(fā)射率(ε)校正:實(shí)際物體非理想黑體(ε<1),需根據(jù)材料設(shè)置發(fā)射率(如拋光金屬ε≈0.1,氧化金屬ε≈0.8,人體皮膚ε≈0.98)。
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溫度反演算法:通過(guò)斯特藩-玻爾茲曼公式或分波長(zhǎng)亮度法計(jì)算溫度值。
(4) 顯示與輸出
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溫度顯示:LCD屏幕直接顯示溫度值(℃/℉可切換)。
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數(shù)據(jù)接口:RS-232、USB或無(wú)線(xiàn)傳輸至計(jì)算機(jī)或PLC系統(tǒng)。
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
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熱敏電阻(NTC):
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溫度升高時(shí)電阻值下降(負(fù)溫度系數(shù))。
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通過(guò)測(cè)量電阻分壓值計(jì)算溫度(需線(xiàn)性化校準(zhǔn))。
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數(shù)字溫度傳感器(如DS18B20):
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內(nèi)部集成ADC,直接輸出數(shù)字信號(hào)(如12位精度)。
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單總線(xiàn)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
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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。
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ADC轉(zhuǎn)換:將模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字量(如10位ADC)。
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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。
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標(biāo)準(zhǔn)Hg溫度計(jì)校準(zhǔn)步驟
1.校準(zhǔn)前準(zhǔn)備
1.環(huán)境與設(shè)備檢查:校準(zhǔn)環(huán)境溫度控制在(15~35)℃,濕度≤75%RH,檢查溫度計(jì)玻璃管無(wú)裂紋、汞柱無(wú)斷裂或氣泡,刻度線(xiàn)清晰可見(jiàn)。
2.標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備配置:準(zhǔn)備冰?。?/span>0℃)和沸水浴(100℃)作為基準(zhǔn)溫源,或采用恒溫槽,配備二等標(biāo)準(zhǔn)Hg溫度計(jì)作為參考。
2.零點(diǎn)校準(zhǔn)
1.冰浴校準(zhǔn):將溫度計(jì)垂直浸入冰水混合物中,浸沒(méi)深度≥40mm,待汞柱穩(wěn)定后讀取示值。重復(fù)測(cè)量3次取均值,允差±0.1℃。
2.零點(diǎn)穩(wěn)定性驗(yàn)證:將溫度計(jì)在量程上限加熱15min后自然冷卻至室溫,兩次測(cè)定零點(diǎn)位置差值≤0.05℃。
3.溫度點(diǎn)校準(zhǔn)
1.恒溫槽校準(zhǔn):在目標(biāo)校準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)置恒溫槽,溫度波動(dòng)≤±0.05℃/10min。將標(biāo)準(zhǔn)與被校溫度計(jì)垂直插入槽體,浸沒(méi)至規(guī)定刻度線(xiàn)。
2.數(shù)據(jù)采集:穩(wěn)定10min后,按“標(biāo)準(zhǔn)→被檢1→被檢2→…→標(biāo)準(zhǔn)”順序讀取數(shù)據(jù),計(jì)算均值偏差ΔT=被校值-標(biāo)準(zhǔn)值。
4.誤差修正與判定
1.允差判定:工業(yè)級(jí)溫度計(jì)允許誤差±0.2℃,高精度型允差±0.1℃。若超差,通過(guò)調(diào)整內(nèi)部金屬片或標(biāo)記修正值。
2.非線(xiàn)性修正:對(duì)多點(diǎn)校準(zhǔn)計(jì)算非線(xiàn)性誤差,需滿(mǎn)足ΔT≤±0.3℃。
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溫濕度計(jì)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(jì)正確連接,確保氣路或電路連接正常。
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準(zhǔn)備測(cè)量?jī)x器:配備高精度的溫度測(cè)量?jī)x器和壓力測(cè)量?jī)x器,用于測(cè)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(jì)的測(cè)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:?jiǎn)?dòng)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(cè)量:將被校溫濕度計(jì)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(jì)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(jìn)行比較,計(jì)算誤差
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