量热仪电能标定装置的先容
发布时间：2014-08-04 来源：www.4166.com 浏览：11450次
一、项目概况
1、提高量热仪的外桶控温精度，试验过程中外桶温度波动量控制在±0.06℃，外桶温度最好控制在一个或几个固定温度点，减少内外桶试验时环境温度变化导致电能转化热量的转换因子的不确定；
2、完善外桶包围内桶的结构布局，或采用新型绝热材料减少内外桶热量的交换；
3、加热棒合理设计；选用高稳定性、高导热系数的加热材料制成新型的加热棒，封装加热棒时采用新型的电镀与热处理工艺，保证电能转换成热量，热量稳定传递给量热仪温度检测系统过程的可靠性；本项目采用碳纤维加热方式。碳纤维加热方式具有电气性能稳定、热效率电热转换效率达95%以上，升温迅速、热滞后小、发热均匀、热辐射传递距离远、热交换速度快等优势。加热棒长期至于仪器内桶水中，其绝缘性、安全性是碳纤维考虑的重点，因此碳纤维需要依据使用情况进行封装处理；
4、加热电路与采集电路的稳定。采用稳定的加热电源，电压的纹波控制在1×10-3V以内；选用高稳定性能的电子元器件，设计出高稳定性可靠的采集电路；
5、密集同步采集加热电路的电压与电流，实时计算加热电能；
6、依据采集的量热仪环境参数（内桶温度、外桶温度、试验环境温度、试验环境湿度），建立一个电能转换热量的转换因子的数学模型。
三、项目意义：
1、本项目的成功研制，有助于形成采用电能代替苯甲酸标定量热仪热容量的新理论常识体系；通过标定方式的研究也有助于提升量热仪的准确性与稳定性，提升量热仪的整体质量水平。
2、本项目的标定装置与传统标定方式，更具经济性、环保性；有利于仪器使用者的健康，节约仪器运行成本。
3、本项目的成功研制，有助于完善的量热仪检定规程，仪器测试方法的国标等技术标准，逐步更新和扩展现有相关技术标准，本项目的成功研制，可以考虑逐步产业化，在煤质行业得以推广。
量热仪电能标定装置的设计思路是用电能标定装置代替二级标准物质，控制电能标定的精度（δ<0.1%）与二级标准物质的精度相近；量热仪电能标定系统原理框图如下图所示，电能标定系统由电能标定电路、电能采集电路、电能转换热量的数据处理三大部分组成，相当于国家二级标准物质，可以用来标定工业量热仪。电能标定系统的精度，特别是电能转换为热量的转换因子与环境温度、外桶温度、内桶温度的关系由一级标准物质实验标定得出。
量热仪的电能标定系统原理框图
量热仪电能标定装置
二、关键技术
参照国家基准量热仪的设计，结合本项目的设计要求，大家采用了如下几个关键技术：1、提高量热仪的外桶控温精度，试验过程中外桶温度波动量控制在±0.06℃，外桶温度最好控制在一个或几个固定温度点，减少内外桶试验时环境温度变化导致电能转化热量的转换因子的不确定；
2、完善外桶包围内桶的结构布局，或采用新型绝热材料减少内外桶热量的交换；
3、加热棒合理设计；选用高稳定性、高导热系数的加热材料制成新型的加热棒，封装加热棒时采用新型的电镀与热处理工艺，保证电能转换成热量，热量稳定传递给量热仪温度检测系统过程的可靠性；本项目采用碳纤维加热方式。碳纤维加热方式具有电气性能稳定、热效率电热转换效率达95%以上，升温迅速、热滞后小、发热均匀、热辐射传递距离远、热交换速度快等优势。加热棒长期至于仪器内桶水中，其绝缘性、安全性是碳纤维考虑的重点，因此碳纤维需要依据使用情况进行封装处理；
4、加热电路与采集电路的稳定。采用稳定的加热电源，电压的纹波控制在1×10-3V以内；选用高稳定性能的电子元器件，设计出高稳定性可靠的采集电路；
5、密集同步采集加热电路的电压与电流，实时计算加热电能；
6、依据采集的量热仪环境参数（内桶温度、外桶温度、试验环境温度、试验环境湿度），建立一个电能转换热量的转换因子的数学模型。
三、项目意义：
1、本项目的成功研制，有助于形成采用电能代替苯甲酸标定量热仪热容量的新理论常识体系；通过标定方式的研究也有助于提升量热仪的准确性与稳定性，提升量热仪的整体质量水平。
2、本项目的标定装置与传统标定方式，更具经济性、环保性；有利于仪器使用者的健康，节约仪器运行成本。
3、本项目的成功研制，有助于完善的量热仪检定规程，仪器测试方法的国标等技术标准，逐步更新和扩展现有相关技术标准，本项目的成功研制，可以考虑逐步产业化，在煤质行业得以推广。