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):峰值輻射波長與溫度成反比(λmax=Tb,b為維恩常數(shù))。
水浴鍋校準(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)鉑電阻溫度計(jì),其擴(kuò)展不確定度需優(yōu)于被校水浴鍋的1/3。
2.測溫裝置:配置多通道高精度測溫儀及至少3支均勻分布的測溫探頭,用于檢測水浴鍋內(nèi)溫度均勻性和波動度。
3.輔助工具:專業(yè)支架、高精度計(jì)時器、攪拌器。
2. 環(huán)境條件
1.實(shí)驗(yàn)室溫度穩(wěn)定在(20±5)℃,相對濕度≤70%,避免氣流擾動影響溫度均勻性。
2.水浴鍋放置于水平穩(wěn)固臺面,四周預(yù)留足夠散熱空間,電源接地可靠(接地電阻≤4Ω)。
3.校準(zhǔn)前水浴鍋需注入適量去離子水(液面覆蓋加熱管≥5cm),并提前1小時預(yù)熱至常用溫度點(diǎn)。
3. 被校儀器檢查
1.外觀檢查:鍋體無滲漏、腐蝕,加熱管無破損,溫度控制器顯示屏清晰,按鍵功能正常。
2.性能預(yù)檢:運(yùn)行中溫度波動度≤±0.3℃/10min,均勻性≤±0.5℃(多點(diǎn)測量),攪拌器轉(zhuǎn)速穩(wěn)定(波動≤±10%)。
3.安全功能:測試超溫報(bào)警、低水位自動斷電功能正常,保險(xiǎn)裝置無老化。
4.參數(shù)設(shè)置:鎖定PID控制參數(shù),關(guān)閉自動溫度補(bǔ)償,確保校準(zhǔn)過程中控制模式固定。
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紅外線測溫儀的校準(zhǔn)方法主要有比較法
比較法
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準(zhǔn)備工作
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標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì):選取經(jīng)過校準(zhǔn)且精度更高的標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì),如鉑電阻溫度計(jì),作為比對標(biāo)準(zhǔn)。
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穩(wěn)定環(huán)境:選擇溫度穩(wěn)定、無強(qiáng)氣流、無陽光直射的環(huán)境,避免環(huán)境因素對測量結(jié)果的干擾。
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校準(zhǔn)步驟
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同步測量:將紅外線測溫儀和標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)同時對準(zhǔn)同一物體或同一環(huán)境,確保兩者測量的是相同的溫度源。
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記錄數(shù)據(jù):分別記錄紅外線測溫儀和標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)的測量值。
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校準(zhǔn)調(diào)整:對比兩個測量值,根據(jù)差異對紅外線測溫儀進(jìn)行校準(zhǔn)調(diào)整,如調(diào)整溫度偏差參數(shù)等,使紅外線測溫儀的測量值與標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)的測量值盡量接近。
壓力式溫度計(jì)校準(zhǔn)步驟
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外觀檢查:查看壓力式溫度計(jì)的表盤是否清晰、有無破損,指針是否能靈活轉(zhuǎn)動,感溫包、毛細(xì)管和指示表頭之間的連接是否牢固,有無泄漏等情況。
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安裝固定:將壓力式溫度計(jì)的感溫包與標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)一起放入恒溫槽中,確保感溫包與標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)的感溫元件處于同一水平位置,且與恒溫槽內(nèi)的介質(zhì)充分接觸,并用夾具固定好,防止溫度計(jì)晃動。
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零點(diǎn)校準(zhǔn):將恒溫槽溫度設(shè)定為 0℃,待溫度穩(wěn)定后,觀察壓力式溫度計(jì)的指針是否指在 0 刻度位置。若有偏差,可通過調(diào)整溫度計(jì)的調(diào)零旋鈕使其指針指向 0 刻度。
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多點(diǎn)校準(zhǔn):在壓力式溫度計(jì)的測量范圍內(nèi),均勻選取至少 3 個溫度點(diǎn)進(jìn)行校準(zhǔn),如測量范圍為 0℃~100℃,可選取 25℃、50℃、75℃這三個溫度點(diǎn)。將恒溫槽分別設(shè)定到選定的溫度點(diǎn),每個溫度點(diǎn)穩(wěn)定后,記錄標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)的示值和壓力式溫度計(jì)的示值。
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偏差計(jì)算:計(jì)算壓力式溫度計(jì)在各校準(zhǔn)點(diǎn)的偏差,偏差 = 壓力式溫度計(jì)示值 - 標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)示值。根據(jù)偏差情況判斷壓力式溫度計(jì)是否符合精度要求。
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重復(fù)性測試:對每個校準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行多次測量,一般不少于 3 次,計(jì)算每次測量的偏差,觀察偏差的變化情況,評估壓力式溫度計(jì)的重復(fù)性。重復(fù)性應(yīng)滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)要求,通常要求重復(fù)性誤差不超過其允許誤差
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數(shù)字式溫濕度計(jì)校準(zhǔn)步驟
1.連接與預(yù)熱
將被校溫濕度計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)溫濕度發(fā)生器置于同一測試艙內(nèi),確保兩者探頭處于相同位置且不受氣流干擾
開啟設(shè)備電源,預(yù)熱30分鐘(參考設(shè)備說明書要求)
2.溫度校準(zhǔn)
1.低溫點(diǎn)校準(zhǔn)
設(shè)置恒溫箱溫度為量程下限,濕度保持50%RH,穩(wěn)定30分鐘后
記錄標(biāo)準(zhǔn)溫度值T標(biāo)與被校溫度值T測,計(jì)算誤差ΔT=T測-T標(biāo)
若超差,通過校準(zhǔn)菜單修正零點(diǎn)參數(shù)
2.高溫點(diǎn)校準(zhǔn)
升溫至量程上限,濕度保持50%RH,穩(wěn)定后記錄數(shù)據(jù)
調(diào)整量程增益參數(shù),使上限點(diǎn)誤差符合要求
3.濕度校準(zhǔn)
1.低濕校準(zhǔn)
設(shè)置溫度25℃,濕度調(diào)至下限,穩(wěn)定20分鐘后對比標(biāo)準(zhǔn)濕度計(jì)與被校儀表讀數(shù),修正濕度零點(diǎn)偏差
2.高濕校準(zhǔn)
提高濕度至上限,穩(wěn)定后校準(zhǔn)量程線性度
4.多點(diǎn)測試
1.選取溫濕度組合點(diǎn):低溫低濕(0℃/20%RH)、常溫常濕(25℃/50%RH)、高溫高濕(50℃/85%RH)等
2.每點(diǎn)穩(wěn)定后記錄數(shù)據(jù),計(jì)算非線性誤差(比較大偏差≤±1.5%FS)
5.回程誤差測試
1.溫度回程:25℃→50℃→25℃循環(huán),記錄升/降溫時同一溫度點(diǎn)的濕度偏差
2.濕度回程:30%RH→80%RH→30%RH循環(huán),檢測濕度滯后誤差(應(yīng)≤±2%RH)
6.穩(wěn)定性驗(yàn)證
1.在25℃/50%RH標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)持續(xù)運(yùn)行8小時,每小時記錄1次數(shù)據(jù)
2.計(jì)算溫濕度漂移量
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數(shù)字式溫濕度計(jì)溫度測量原理
(1) 傳感器類型與工作機(jī)制
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熱敏電阻(NTC):
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溫度升高時電阻值下降(負(fù)溫度系數(shù))。
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通過測量電阻分壓值計(jì)算溫度(需線性化校準(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(如12位精度)。
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單總線協(xié)議傳輸,抗干擾強(qiáng),適合多點(diǎn)測量。
(2) 信號處理流程
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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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