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关于超长型温度传感器校准用标准恒温槽研制的探讨

来源:www.wqhhs.com作者:发表时间:2019-10-10 14:18:41

    【摘要】本文主要提出研制一种可校准超长型温度传感器的标准恒温槽的设计要求及设计思路,以供研究探讨,希望解决现实存在的超长型温度传感器因传感器太长而浸没深度不足的校准问题。

    1 引言
    恒温槽是一种可提供恒定温场的槽体。广泛应用于石油、化工、医药食品、生物工程、工厂实验室及计量质检部门等领域。作为接触温度校准工作中最基础的配套设备,各类玻璃温度计和温度传感器的校准都需要它来完成。然而目前使用的标准恒温槽工作区域深度一般最大为450mm,对于超长型(一般最长可达到 2000mm)铂热电阻、双金属温度计、石油专用玻璃温度计、铠装热电偶、光纤温度计等常运用在核电行业、化工场所等重要部位,作为重要的安全生产监测的计量器具,数值的准确可靠是保证设备正常运行的重要手段。使用现有的标准恒温槽通常无法满足对感温元件超出 500m m 部分进行有效的量传和溯源。

    2 标准恒温槽的系统组成
    标准恒温槽主要由槽体、加热模块、搅拌机构、控制系统等部分组成。其大致结构如图 1 所示。

 

1.jpg

    通过内部电阻丝来加热或者利用压缩机来制冷,再配合具有高稳定性的铂电阻 P R T 或其他温度传感器,使恒温槽同时具备精确控温和自动保护功能。此外,图示的标准恒温槽为双桶结构,这也正是恒温槽实现实现其技术性能的核心所在。该装置将加热、搅拌与检定恒温槽分开使之相对独立。内桶用于加热和搅拌,外桶用于测量。介质在内桶经搅拌器进行强烈的搅动后,使温度不够均匀的介质在内桶经过充分均匀混合后进而推动介质从底部进入到极少受到外界干扰的工作区 ( 外桶 ),在工作区中形成了一个温度稳定和均匀的液体空间,以获得良好的使用性能。

    3 超长型温度传感器校准用标准恒温槽的技术难点超长型温度传感器校准用标准恒温槽既要满足恒温槽作为标准的性能要求,又要实现对超长传感器的检定要求,就无法避免地要克服以下几个技术难点:
   (1)超长恒温槽槽体设计制作:在实验室条件下,设计具有一定容积及工作深度达 2m 的槽体,同时由于实验室空间环境的要求,需要槽体尽量减少所占物理空间。
   (2)性能参数上,需满足水平工作面任意两点温差不超过 0.01℃,不同深度任意两点温差不超过 0.02℃,槽内任意点波动度不超过 0.02℃,即满足铂电阻检定规程对恒温槽的最严技术要求。
   (3)多段温度的加热制冷及其控制:实现温度补偿及温差控制,满足恒温槽作为标准器,槽体温度均匀性、稳定性需要。
   (4)同时具有加热、制冷、搅拌、减震、保温等设计,并具有较好的综合性能,能够实现快速加热、制冷、恒温等效果,从而实现实验室的工作需求。

    4 超长型温度传感器校准用标准恒温槽的设计思路
    超长型温度传感器校准用标准恒温槽并非对传统恒温槽的完全颠覆,而是通过优化设计及试验验证,参考现有恒温槽结构,保留立式槽体结构,设计并列式多极槽体,通过主副槽并行的架构,斜向开孔的连接方式,从而在尽可能减少增加水平宽度的情况下,加大槽体的工作深度,从而有效地满足超长传感器的浸没深度的要求,此外,采用先进的控温装置和搅拌技术,综合机械减震、保温等方法,实现快速加热、制冷,并运用温差补偿、精密控温等现代控制装置,保证检定或校准超长型温度计时提供稳定、均匀的温度场。以下是简化的原理图:

 

2.jpg

    5 结语
    本文所讨论的超长型温度传感器校准用标准恒温槽的研制思路,是基于计量工作中的实际需求跟认识。该标准槽可满足各类超长型温度计及传感器检定的工作要求,并可开拓标准恒温槽市场,达到国内先进水平,成熟之后可推向广大有计量需求的单位或机构,具有较好的社会和经济效益,填补国内外空白。

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