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试验结果表明:

  1. 传感器材质及原理结构受介质温度影响很大:
  2. 叶轮式受影响最大:
  3. 超声波式或电磁式影响较小:
  4. 示值误差与温度之间的关系不明确:
  5. 用冷水进行传感器的检定目前不可行:
  6. EN1434对流量传感大的要求不是轻而易举就可满足的。

  1. 温度传感器

  1. 基本原理

热量计算公式中的温度值是由温度传感器测量的。热量表中采用温度传感器是铂热电阻温度计,如PT100,PT500等。在0≤t≤850℃范围内,其计算公式为:

R(t)=R0(1+At+Bt2)

式中:R(t)为t温度下热电阻阻值

R为t=0℃时的热电阻基础值

  1. B为热电阻温度系数,其标准值为:

AN=3.9083�10-3-1

BN=-5.775�10-7-2

R(100℃)/R(0℃)对铂热电阻来讲为1.385。

对PT100来说:

t=0℃: R=100

t=100℃: R=138.5

对PT500来说:

t=0℃ R=500

t=100℃: R=692.5

对于PT1000来说:

t=0℃ R=1000

t=100℃: R=1385

  1. 温差的测量
  2. 对热量表而言,实际温度的测量不是主要目的(按EN1434规定单只温度计温度测量误差为≤2K),而温差的测量确具有十分重要的意义,即每只热电阻基础值R0、温度系数A,B之间的差异有多大。

    如果以脚标V、R分别表示进口、出口热电阻,则温差测量的相对误差可用下式来表达:

    式中

    上式在数学意义上可用下式表达:

    上式表明ET大小与△t大小成反比,即当△t�∞时,ET近似为常数C;△t越小,ET就越大。下面是两只PT500热电阻配对误差的图例,从图中可看出ET在小的温差范围内其大小与实际温度的高低有关。这同时也说明,在低的温度下、低的温差下(如冷量表)温差的测量其误差是很大的。

    2、误差要求

正如上面描述的一样,热电阻对的温差误差要求是与△t值相关的:

    欧洲标准EN1434:

    (2)德国计量法实施细则E022:

    0.1℃ 当温差3℃≤△t<6℃时

    0.2℃ 当温差6℃≤△t<30℃时

    0.3℃ 当温差30℃≤△t<50℃时

    0.5℃ 当温差50℃≤△t<100℃时

    0.7℃ 当温差100℃≤△t时

    二者比较:

    温差(K)

    E022要求

    EN1434要求

    绝对误差(K)

    相对误差(%)

    绝对误差(K)

    相对误差(%)

    3℃≤△t<6℃

    0.1

    3.3-1.6

    0.105-0.12

    3.5-2.0

    6℃≤△t<30℃

    0.2

    3.3-0.66

    0.12-0.24

    2.0-0.8

    30℃≤△t<50℃

    0.3

    1.0-0.6

    0.24-0.34

    0.8-0.68

    50℃≤△t<100℃

    0.5

    1.0-0.5

    0.34-0.59

    0.68-0.59

    100℃≤△t

    0.7.

    0.7-(0.4)

    0.59-(0.99)

    0.59-(0.55)

    按EN1434规定温差的上限与下限其比值不得小于10。下限需由生产都确定,其大小为1,2,3,5或者10K。推荐值为3K。△tmin为什么定为3K其主要原因是热电阻检定装置的扩展不确定度(≤21mk)难以满足更高的要求。

    1. 热电阻的安装

    热电阻的正确安装对热量表的量否准确计量起着至关重要的作用。户用热量表采用的热电阻通常都是标准短探头式的,其长度在45-70mm之间,而允许的最小插入长度通常要求为18-26mm。安装方式一种是球阀式安装的直接接触式,这种方式因探头直接与被测液体接触,所以安装引起的误差影响小;另一种方式是用护套安装的间接接触式(EN1434第二部分对二种方式的结构有严格定义),此方式因探头是非直接接触液体,所以安装用护套必须经实验证明不会对测温带来影响。为保证可靠性(特别是小口径户用表),配件应使用厂方提供配件。具体安装要求见本讲义安装部分。

    1. 计算显示器(热积分仪)

    计算显示器的任务就是按下面公式将热能值累积起来。

    从模拟电路,数字电路到现在的微处理器,计算显示器的原理结构充分体现了电子技术发展的潮流。正是由于智能芯片的引进,计算显示器不仅有了上面的功能,而且还实现了数据的储存和查阅、数据交换及传输等功能。更重要的是提高了热能的计量准确度。

    计算显示器本身在数值的计算上是没有误差的,但是在对被测信号如温差,体积的转换处理过程中带来了误差。其主要原因有下面几点:

      1. 在小温差即小测量信号时,会在信号放大及A/D转换过程引起误差;
      2. 热量系数的计算时是按进、出口温度的线性信号处理的,由此按通常取平均值的办法,也会带来误差。但是如知道热介质的物理特殊性,那么这个误差是可以计算出来的。
      3. 由于测温热电阻的非线性而引起的热电阻与计算显示器共同影响而带来的附加误差。

    按EN1434计算显示器的示值误差限为:

    按德国计量法实施实则E022:

    1.5% 当温差3℃≤△t<20℃

    1% 当温差20℃≤△t

    七、整体式热量表的准确度

    按EN1434标准热量表与流量传感器一样分为1,2,3个级别。

    1级:

    2级:

    3级:

    应用此公式时,一定要注意流量传感器的要求。

    最好分开计算各项误差,然后累加!

    其中级别1对流量传感器qp≥100m3/h是有希望达到的。

    按德国计量实施细则E022:

    8% 当温差△t<10℃ 时

    7% 当温差10℃≤△t<20℃时

    5% 当温差20℃≤△t 时

    对于带有以水表或水表的测量机构为型式的流量传感器的热量表,其示值误差限在流量范围的低限Qmin≤Q<Qt范围内增加2%。

    如同热量表的各组成部分流量传感器、温度传感器对、计算显示器一样,热量表的误差也是指表的相对误差,即按下式定义的值:

    Vd-显示值

    Vc-约定真值


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