推荐厂家
暂无
暂无
[color=#cc0000] 摘要:本文主要针对超低导热系数和大热阻样品材料,如各种真空绝热板、多层防辐射屏隔热材料和大厚度多层复合隔热材料等,同时考虑单样品和双样品两种测量模式,设计计算了防护热板法装置对温度不平衡传感器的灵敏度要求,并最终给出设计指标和相应的技术改进。[/color][color=#cc0000] 关键词:防护热板法,温度不平衡,传感器,灵敏度[/color][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][b][color=#cc0000] 1. 概述[/color][/b] 针对不同被测材料类型,防护热板法导热仪一般分为单样品和双样品两种测量模式,如图1-1所示。[align=center][img=,690,255]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/11/201811232126417209_8902_3384_3.png!w690x255.jpg[/img][/align][color=#cc0000][/color][align=center]图1-1 防护热板法导热仪样品结构形式。(a)双样品模式;(b)单样品模式[/align][align=center][/align] 防护热板法的测量原理就是采用护热手段保证计量板发出的热量全部通过被测样品而达到一维稳定状态,因此护热手段是保证防护热板法导热系数测量准确的核心。防护热板法中的护热基本上采用的都是等温绝热原理,即各种护热板的温度要与计量板温度一致,从而减少计量板上的热量以各种传热方式进行散失。 温度不平衡传感器是检测计量板与各个护热板之间温度差的探测装置,传感器探测到的温差传递给控制器,控制器控制护热板温度变化使得温度不平衡传感器的输出值最小,从而构成闭环控制回路形成有效的护热控制。温度不平衡传感器的输出值越小,说明护热板与计量板之间的温差越小,护热效果就越好。 由此可见,温度不平衡传感器的灵敏度是防护热板法装置护热效果好坏的重要评判依据。由于诸如安装和可靠性等诸多因素的影响,植入在计量板和护热板之间的温度不平衡传感器不可能无限制提升灵敏度,灵敏度需要根据防护热板法导热系数测量范围和测量精度要求、所用控制器和数据采集器的分辨率以及测试温度范围等因素进行优化和设计,以选择合适的温度不平衡传感器灵敏度。 本文主要针对超低导热系数和大热阻样品材料,如各种真空绝热板、多层防辐射屏隔热材料和大厚度多层复合隔热材料等,来设计计算防护热板法测试中温度不平衡传感器的灵敏度要求,并同时考虑单样品和双样品测量模式下防护热板法装置对温度不平衡传感器的要求,最终给出设计指标和相应的技术改进。[b][color=#cc0000]2. 建模[/color][/b] 针对图1-1所示的防护热板法导热系数测试结构,首先进行了建模。无论是单样品还是双样品模式,防护热板法装置都是圆形或正方形的轴对称结构,所以建模只考虑了正方形结构。另外为了便于更直观的进行分析和说明问题,本文只描述了上海依阳实业有限公司的部分建模分析内容,即仅介绍了基于导热传热的建模分析,在实际建模分析中还需要针对对流和辐射传热进行建模,分析模型如图2-1所示。 在图2-1所示的护热分析模型中,同时兼顾了单样品和双样品测量模式。当隔热材料更换成样品,底部护热板温度控制在冷板温度时,则是双样品测量模式。 在图2-1所示的护热分析模型中,只考虑了侧向护热和底部护热所引起的漏热问题,而温差探测器的指标设计也只要依据这两方面的考虑,并未考虑狭缝处样品内的传热漏热影响。在双样品测量模式中,只考虑侧向护热时狭缝中温度不平衡传感器技术指标。而在单样品测量模式中,还需另外考虑底部护热板与计量板之间的温度不平衡传感器技术指标。[align=center][img=,690,975]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/11/201811232132159957_5150_3384_3.png!w690x975.jpg[/img][/align][align=center][img=,690,975]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/11/201811232132165728_1784_3384_3.png!w690x975.jpg[/img][/align][align=center][img=,690,975]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/11/201811232132168894_1769_3384_3.png!w690x975.jpg[/img][/align][align=center][img=,690,975]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/11/201811232132173004_918_3384_3.png!w690x975.jpg[/img][/align][align=center][img=,690,975]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/11/201811232132177185_3520_3384_3.png!w690x975.jpg[/img][/align][align=center][img=,690,975]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/11/201811232132182949_3584_3384_3.png!w690x975.jpg[/img][/align][align=center][img=,690,975]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/11/201811232132187076_4077_3384_3.png!w690x975.jpg[/img][/align][align=center][img=,690,975]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/11/201811232132191686_5352_3384_3.png!w690x975.jpg[/img][/align][align=center][img=,690,975]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/11/201811232132196851_8619_3384_3.png!w690x975.jpg[/img][/align] (5)在无法提高仪表测量和控制分辨率时,可以设法增大热电堆中的热电偶数量,如将8对热电偶增多到16对热电偶构成8对的温差热电堆,温度不平衡精度可以提高到0.5℃,但这种改进效果十分有限,同时也带来其他严重问题。目前上海依阳实业有限公司已经开发出新型的温度不平衡传感器,可以将现有传感器的灵敏度提升到40~50的水平,比现有热电偶式热电堆的灵敏度搞出2个量级,由此可以用五位半控制器很轻易的实现0.01℃和更高水平的温度不平衡精确控制。 (6)另外一个提高和保证测量精度的途径,就是降低侧向护热的热交换面积,采用薄加热器形式。这种思路经美国橡树岭国家实验室针对多层辐射隔热材料和真空绝热板进行的测试验证了可行性,由此相继建立了A-S-T-M C1044和A-S-T-M C1114标准等。但由于薄加热器很难制作应用到高温,薄加热器形式的防护热板法设备主要应用于温度不高的导热系数测试。 (7)需要特别指出的是,目前国内绝大多数大热阻和超低导热系数的测试,很多都是采用稳态热流计法这种相对法,而热流计法导热仪中的热流计在超低导热系数测试中的低热流测量时误差巨大,而且还无法对热流计进行校准以及采用超低导热系数的标准材料进行校准,而真正的热流计校准则是采用防护热板法设备,由防护热板法提供精确的可控热量。[b][color=#cc0000]5. 参考文献[/color][/b] (1) Zarr R R, Flynn D R, Hettenhouser J W, et al. Fabrication of a guarded-hot-plate apparatus for use over an extended temperature range and in a controlled gas atmosphere. Thermal Conductivity, 2006, 28: 235. (2) Zarr R R. Assessment of uncertainties for the NIST 1016 mm guarded-hot-plate apparatus: extended analysis for low-density fibrous-glass thermal insulation. Journal of research of the national institute of standards and technology, 2010, 115(1): 23.[align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]
[align=center][/align]力传感器在大家的生活中是无处不在的,力传感器是一种相对比较耐用的机电类产品,在使用力传感器的时候需要注意保证它的测试精度,如果这个没办法把握的话那测量的结果就不准确了,也没有可参考的价值,那么在使用力传感器的时候这个精度要怎么去注意呢?力传感器周围应尽量设置一些“挡板”,甚至用薄金属板把力传感器罩起来。这样可防止杂物玷污力传感器及某些可动部分,而这种“沾污”往往会使可动部分运动不爽,而影响称量精度。系统有无运动不爽现象,可以用以下方法判别。即在秤台上加或减大约千分之一额定负荷看看显示仪是否有反映,有反映,说明可动部分未受“沾污”。力传感器所有通向显示电路或从电路引出的导线,均应采用屏蔽电缆。屏蔽线的联接及接地点应合理。若未通过机械框架接地,则在外接地,但屏蔽线互相联接后未接地,是浮空的。注意:有3只力传感器是全并联接法,力传感器本身是4线制,但在接线盒内换成6线制接法。力传感器输出信号读出电路不应和能产生强烈干扰的设可”控硅,接触器等)及有可观热量产生的设备放在同一箱体中,若不能保证这一点,则应考虑在它们之间设置障板隔离之,并在箱体内安置风扇。用以测量力传感器输出信号的电子线路,应尽可能配置独立的供电变压器,而不要和接触器等设备共用同一主电源。力传感器应采用铰合铜线(截面积约50mm2)形成电气旁路,以保护它们免受电焊电流或雷击造成的危害。力传感器使用中,必须避免强烈的热辐射,尤其是单侧的强烈热辐射。力传感器电气连接方面备(如力传感器的信号电缆,不和强电电源线或控制线并行布置(例如不要把力传感器信号线和强电电源线及控制线置于同一管道内)。若它们必须并行放置,那么,它们之间的距离应保持在50CM以上,并把信号线用金属管套起来。尽量采用有自动定位(复位)作用的结构配件,如球形轴承、关节轴承、定位紧固器等。他们可以防止某些横向力作用在力传感器上。要说明的是:有些横向力并不是机械安装引起的,如热膨胀引起的横向力,风力引起的横向力,及某些容器类衡器上的搅拌器的振动引起的横向力即不是机械安装引起的。某些衡器上有些必须接到秤体上的附件(如容器秤的输料管道等),我们应让他们在力传感器加载主轴的方向上尽量柔软一些,以防止他们“吃掉”传感器的真实负荷合而引起误差。要轻拿轻放尤其是由合金铝制作弹性体的小容量力传感器,任何冲击、跌落,对其计量性能均可能造成极大损害。对于大容量的测力传感器,一般来说,它具有较大的自重,故而要求在搬运、安装时,尽可能使用适当的起吊设备(如手拉葫芦、电动葫芦等)。安装传感器的底座安装面应平整、清洁,无任何油膜,胶膜等存在。安装底座本身应有足够的强度和刚性,一般要求高于力传感器本身的强度和刚度。测力传感器虽然有一定的过载能力,但在测力系统安装过程中,仍应防止力传感器的超载。要注意的是,即使是短时间的超载,也可能会造成力传感器永久损坏。在安装过程中,若确有必要,可先用一个和力传感器等高度的垫块代替力传感器,到最后,再把力传感器换上。在正常工作时,力传感器一般均应设置过载保护的机械结构件。若用螺杆固定力传感器,要求有一定的紧固力矩,而且螺杆应有一定的旋入螺纹深度。一般而言,固定螺杆因采用高强度螺杆。力传感器包含范围:[color=#333333]气体流量传感器丨微型压力传感器丨绝对压力变送器丨微量氧传感器丨[/color][color=#333333]数字温湿度[/color][color=#333333]传感器丨[url=http://mall.ofweek.com/category_54.html]力传感器[/url]丨煤气检测传感器丨气压感应器丨一氧化碳传感器丨h2传感器丨压阻式压力变送器丨硫化氢传感器丨co2气体传感器丨光离子传感器丨ph3传感器丨百分氧传感器丨bm传感器[/color][color=#333333]丨[/color][color=#333333]风速传感器丨voc传感器丨[/color][color=#333333]光纤应变传感器[/color][color=#333333]丨位置传感器丨[/color][color=#333333]meas压力[/color][color=#333333]传感器丨[/color][color=#333333]称重传感[/color][color=#333333]器丨甲烷传感器丨微流量传感器丨光纤应变传感器丨称重传感器丨三合一传感器丨sst传感器丨gss传感器丨ch4传感器丨氟利昂传感器丨硫化物传感器丨o3传感器丨双气传感器丨压电薄膜传感器丨一氧化氮传感器丨透明度传感器丨二氧化硫传感器丨氰化氢传感器丨煤气检测传感器丨燃气检测传感器丨电流氧传感器[/color]
传感器有很多种,包括位移传感器,称重传感器,压力传感器,光电传感器,超声波传感器……每一种都有专用术语: 1.测量范围 在允许误差限内被测量值的范围。 2.量程 测量范围上限值和下限值的代数差。 3.精确度 被测量的测量结果与真值间的一致程度。 4.重复性 在所有下述条件下,对同一被测的量进行多次连续测量所得结果之间的符合程度:相同测量方法、相同观测者、相同测量仪器、相同地点、相同使用条件、在短时期内的重复。 5.分辨力 传感器在规定测量范围圆可能检测出的被测量的最小变化量。 6.阈值 能使传感器输出端产生可测变化量的被测量的最小变化量。 7.零位 使输出的绝对值为最小的状态,例如平衡状态。 8.激励 为使传感器正常工作而施加的外部能量(电压或电流)。 9.最大激励 能够施加到传感器上的激励电压或电流的最大值。 10.输入阻抗 在输出端短路时,传感器输入的端测得的阻抗。 11.输出 有传感器产生的与外加被测量成函数关系的电量。 12.输出阻抗 在输入端短路时,传感器输出端测得的阻抗。 13.零点输出 所加被测量为零时传感器的输出。 14.滞后 在规定的范围内,当被测量值增加和减少时,输出中出现的最大差值。 15.迟后 输出信号变化相对于输入信号变化的时间延迟。 16.漂移 在一定的时间间隔内,传感器输出中与被测量无关的不需要的变化量。 17.零点漂移 在规定的时间间隔及室内条件下零点输出时的变化。 18.灵敏度 传感器输出量的增量与相应的输入量增量之比。 19.灵敏度漂移 由于灵敏度的变化而引起的校准曲线斜率的变化。 20.热灵敏度漂移 由于灵敏度的变化而引起的灵敏度漂移。 21.热零点漂移 由于周围温度变化而引起的零点漂移。 22.线性度 校准曲线与某一规定只限一致的程度。 23.非线性度 校准曲线与某一规定直线偏离的程度。 24.长期稳定性 传感器在规定的时间内仍能保持不超过允许误差的能力。 25.固有频率 在无阻力时,传感器的自由(不加外力)振荡频率。 26.响应 输出时被测量变化的特性。 27.补偿温度范围 使传感器保持量程和规定极限内的零平衡所补偿的温度范围。 28.蠕变 当被测量机器多有环境条件保持恒定时,在规定时