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    關于超長型溫度傳感器校準用標準恒溫槽研制的探討

    來源:www.jz82524.com作者:發表時間:2019-10-10 14:18:41

        【摘要】本文主要提出研制一種可校準超長型溫度傳感器的標準恒溫槽的設計要求及設計思路,以供研究探討,希望解決現實存在的超長型溫度傳感器因傳感器太長而浸沒深度不足的校準問題。

        1 引言
        恒溫槽是一種可提供恒定溫場的槽體。廣泛應用于石油、化工、醫藥食品、生物工程、工廠實驗室及計量質檢部門等領域。作為接觸溫度校準工作中最基礎的配套設備,各類玻璃溫度計和溫度傳感器的校準都需要它來完成。然而目前使用的標準恒溫槽工作區域深度一般最大為450mm,對于超長型(一般最長可達到 2000mm)鉑熱電阻、雙金屬溫度計、石油專用玻璃溫度計、鎧裝熱電偶、光纖溫度計等常運用在核電行業、化工場所等重要部位,作為重要的安全生產監測的計量器具,數值的準確可靠是保證設備正常運行的重要手段。使用現有的標準恒溫槽通常無法滿足對感溫元件超出 500m m 部分進行有效的量傳和溯源。

        2 標準恒溫槽的系統組成
        標準恒溫槽主要由槽體、加熱模塊、攪拌機構、控制系統等部分組成。其大致結構如圖 1 所示。

     

    1.jpg

        通過內部電阻絲來加熱或者利用壓縮機來制冷,再配合具有高穩定性的鉑電阻 P R T 或其他溫度傳感器,使恒溫槽同時具備精確控溫和自動保護功能。此外,圖示的標準恒溫槽為雙桶結構,這也正是恒溫槽實現實現其技術性能的核心所在。該裝置將加熱、攪拌與檢定恒溫槽分開使之相對獨立。內桶用于加熱和攪拌,外桶用于測量。介質在內桶經攪拌器進行強烈的攪動后,使溫度不夠均勻的介質在內桶經過充分均勻混合后進而推動介質從底部進入到極少受到外界干擾的工作區 ( 外桶 ),在工作區中形成了一個溫度穩定和均勻的液體空間,以獲得良好的使用性能。

        3 超長型溫度傳感器校準用標準恒溫槽的技術難點超長型溫度傳感器校準用標準恒溫槽既要滿足恒溫槽作為標準的性能要求,又要實現對超長傳感器的檢定要求,就無法避免地要克服以下幾個技術難點:
       (1)超長恒溫槽槽體設計制作:在實驗室條件下,設計具有一定容積及工作深度達 2m 的槽體,同時由于實驗室空間環境的要求,需要槽體盡量減少所占物理空間。
       (2)性能參數上,需滿足水平工作面任意兩點溫差不超過 0.01℃,不同深度任意兩點溫差不超過 0.02℃,槽內任意點波動度不超過 0.02℃,即滿足鉑電阻檢定規程對恒溫槽的最嚴技術要求。
       (3)多段溫度的加熱制冷及其控制:實現溫度補償及溫差控制,滿足恒溫槽作為標準器,槽體溫度均勻性、穩定性需要。
       (4)同時具有加熱、制冷、攪拌、減震、保溫等設計,并具有較好的綜合性能,能夠實現快速加熱、制冷、恒溫等效果,從而實現實驗室的工作需求。

        4 超長型溫度傳感器校準用標準恒溫槽的設計思路
        超長型溫度傳感器校準用標準恒溫槽并非對傳統恒溫槽的完全顛覆,而是通過優化設計及試驗驗證,參考現有恒溫槽結構,保留立式槽體結構,設計并列式多極槽體,通過主副槽并行的架構,斜向開孔的連接方式,從而在盡可能減少增加水平寬度的情況下,加大槽體的工作深度,從而有效地滿足超長傳感器的浸沒深度的要求,此外,采用先進的控溫裝置和攪拌技術,綜合機械減震、保溫等方法,實現快速加熱、制冷,并運用溫差補償、精密控溫等現代控制裝置,保證檢定或校準超長型溫度計時提供穩定、均勻的溫度場。以下是簡化的原理圖:

     

    2.jpg

        5 結語
        本文所討論的超長型溫度傳感器校準用標準恒溫槽的研制思路,是基于計量工作中的實際需求跟認識。該標準槽可滿足各類超長型溫度計及傳感器檢定的工作要求,并可開拓標準恒溫槽市場,達到國內先進水平,成熟之后可推向廣大有計量需求的單位或機構,具有較好的社會和經濟效益,填補國內外空白。

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