計量校驗儀野外作業(yè)恒溫系統(tǒng)的設(shè)計

第第頁計量校驗儀野外作業(yè)恒溫系統(tǒng)的設(shè)計【摘要】計量校驗儀是一種對互感器進行鑒定的精密型儀表，其受溫度、濕度、氣壓等的影響非常嚴重，運行環(huán)境若不達標就會造成檢定結(jié)果不具備可參考性。因此保證計量校驗儀的運行環(huán)境至關(guān)重要，而在我國東北地區(qū)無霜期僅100至150天，大部分時間氣溫較低，嚴重影響了互感器現(xiàn)場檢定工作。與此同時，計量校驗裝置的液晶顯示系統(tǒng)對溫度的要求也十分苛刻，溫度過低液晶粘性就會迅速增大，一旦低于-10℃就可能會發(fā)生液晶不流動等不可逆性損壞。鑒于此，急需一種解決冬季環(huán)境現(xiàn)場計量校驗儀工作條件的裝置。本設(shè)計是從科學的角度給出一種合理改善計量校驗儀現(xiàn)場運行環(huán)境的設(shè)計。

【關(guān)鍵詞】便攜式；計量校驗儀；野外作業(yè)；恒溫系統(tǒng)

1引言

我國東北冬季很長，最低溫度一般在-20攝氏度以下。而用戶現(xiàn)場校驗儀表的測量精度、液晶顯示以及電子震蕩電路的最佳工作溫度一般在-10攝氏度。因而嚴格限制了用戶現(xiàn)場計量裝置的檢定與校驗。眾所周知，計量裝置校驗工作非常繁忙，基本上是全天候、全季節(jié)進行。為解決此問題，以往的慣用辦法是先將儀表在室內(nèi)、車內(nèi)用強高溫預(yù)熱，然后用棉被包好，盡快搬到現(xiàn)場行測試。由于環(huán)境溫度之低，儀表溫度很快下降，其可靠工作時間還不到10分鐘，然后還要再加溫。一個現(xiàn)場可能要重復(fù)多次才能完成。此項目的目的就是徹底解決低溫環(huán)境下校驗儀表正常工作的問題。

2計量校驗儀液晶屏幕保溫的設(shè)計

液晶顯示器具有功耗低、清晰度高、壽命長、體積小、重量輕、光學特性好等特點，是理想的顯示器件，廣泛應(yīng)用在各種儀器儀表上。液晶顯示一種被動的顯示，它本身不發(fā)光，其用來顯示的液晶材料是一種見有液態(tài)和固體雙重性質(zhì)的有機物，正常工作情況下液晶呈現(xiàn)為液態(tài)。當其工作在非正常工作溫度環(huán)境下時，屏幕就會發(fā)生顏色異常、老化加快，液晶屏在低溫下使用輕則出現(xiàn)壞點重則造成永久性損壞。

以上情況都會造成計量校驗儀工作不正常，屏幕無法正常顯示、用戶無法對設(shè)備進行相關(guān)操作，嚴重影響了計量校驗的工作，必須予以解決。具體辦法是：對低溫下不正常工作的液晶屏幕進行恒溫伴熱。

本設(shè)計采用一種PET電熱膜作為液晶屏幕恒溫伴熱元件。PET膜又名膜耐高溫聚酯薄膜。它具有優(yōu)異的物理性能、化學性能及尺寸穩(wěn)定性、透明性、可回收性，可廣泛的應(yīng)用于磁記錄、感光材料、電子、電氣絕緣、工業(yè)用膜、包裝裝飾等領(lǐng)域。PET薄膜的機械性能優(yōu)良，其強韌性是所有熱塑性塑料中最好的，抗張強度和抗沖擊強度比一般薄膜高得多；且挺力好，尺寸穩(wěn)定，適于二次加工。PET薄膜還具有優(yōu)良的耐熱、耐寒性和良好的耐化學藥品性和耐油性。

本伴熱元件采用175μm低收縮PET薄膜作為透明基膜，表面均勻涂有ITO導(dǎo)電質(zhì)，通過軟帶與控制盒連接，方便用于液晶顯示器及其他透明加熱、除霜、除霧的產(chǎn)品或戶外儀器儀表等。560nm波長可見光透光率T≥80%，電極安全可靠，可焊性強，產(chǎn)品耐熱性好。詳細參數(shù)見附表1：

圖1、PET加熱膜樣圖

3現(xiàn)場計量校驗儀（室外）恒溫伴熱箱的設(shè)計

3.1對需要本體現(xiàn)場加溫的計量校驗儀，一般采用的是恒溫伴熱箱，且一般為電伴熱。技術(shù)要求如下：

（1）箱體應(yīng)裝有保溫層，且耐高溫、耐腐蝕、表面平整、不發(fā)泡等。箱門要裝有密封蓋以防止系統(tǒng)內(nèi)熱空氣與環(huán)境冷空氣發(fā)生強烈對流換熱。

（2）保溫層內(nèi)應(yīng)布置恒溫伴熱帶，伴熱帶為五面立體布置，性能要求恒溫、抗變形、抗壓、防爆等。

（3）伴熱帶內(nèi)側(cè)應(yīng)布置有合金傳熱帶，防止恒溫伴熱帶產(chǎn)生的熱量無法通過傳熱帶進行輻射換熱而產(chǎn)生接觸界面?zhèn)鳠釔夯?/p>

（4）控制系統(tǒng)應(yīng)采用AC220V50Hz電源系統(tǒng)供電，對目標溫度可設(shè)定并自動控制設(shè)備啟停。

（5）整機功耗應(yīng)小于等于1kW。

（6）裝置布局應(yīng)不妨礙計量校驗儀二次出線及正常操作。

（7）恒溫箱體積應(yīng)該適中，方便攜帶及維護。

圖2：恒溫箱內(nèi)部布置示意圖

圖3：保溫蓋設(shè)計示意圖

3.2恒溫伴熱系統(tǒng)原理

本設(shè)計中恒溫伴熱系統(tǒng)加熱元件主要采用硅橡膠發(fā)熱片、LDB防爆電熱板或電熱帶等薄片狀加熱材料。加熱材料材質(zhì)為耐熱橡膠，絕緣電阻50MΩ，平均表面熱負荷0.31W/cm2，防爆性能高。加熱材料為面狀發(fā)熱，熱效率高，節(jié)能省電，升溫快，熱慣??；材質(zhì)柔軟，使用壽命長，重量輕，耐腐蝕，抗壓性能好，安全可靠，元件熱轉(zhuǎn)換效率達95%，比常規(guī)加熱元件節(jié)能20%以上。

3.3控制系統(tǒng)原理

現(xiàn)場互感器校驗儀防凍保溫裝置硬件采用先進的16位單片機，配以軟、硬件抗干擾技術(shù)。配置以高精度溫、濕度傳感器。該系統(tǒng)控制部分擬分為手動控制及自動控制兩種方式，并通過聲光提示使用者進行相關(guān)操作。軟件采用匯編語言編寫，穩(wěn)定性好。硬件焊接工藝采用具有較強抗擾能力的SMT技術(shù)。采用數(shù)碼管作為人機顯示界面，耐低溫，數(shù)據(jù)顯示醒目。

3.4保溫材料相關(guān)參數(shù)

保溫材料一般是指導(dǎo)熱系數(shù)小于或等于0.2的材料。本設(shè)計主要采用聚苯乙烯泡沫塑料和聚氨酯泡沫塑料酚醛泡沫材料。其具有抗壓強度高，導(dǎo)熱系數(shù)小，它具有輕質(zhì)、防火、遇明火不燃燒、無煙、無毒、無滴落，使用溫度圍廣（-196～+200℃）低溫環(huán)境下不收縮、不脆化，且由于酚醛泡沫閉孔率高，則導(dǎo)熱系數(shù)低，隔熱性能好，并具有抗水性和水蒸氣滲透性，是最理想的防火、絕熱、節(jié)能、美觀的工程絕熱材料。

4結(jié)論

此項目結(jié)合電子技術(shù)、傳熱傳質(zhì)技術(shù)、工程流體技術(shù)而設(shè)計的智能可控恒溫系統(tǒng)。它是集設(shè)備運行環(huán)境測試、目標運行環(huán)境設(shè)定、寬電源運行環(huán)境、設(shè)備低溫運行條件自動調(diào)整為一體的多功能恒溫設(shè)備。主要應(yīng)用于低溫氣候環(huán)境下現(xiàn)場儀器的可靠、精準、穩(wěn)定運行。系統(tǒng)主要由溫度傳感器；控制系統(tǒng)；恒溫系統(tǒng)；氣流循環(huán)系統(tǒng)；電源系統(tǒng)等組成。裝置分為自動、手動兩種工作模式。自動模式下可以對現(xiàn)場環(huán)境溫、濕度數(shù)據(jù)實時采集，并對所采集的數(shù)據(jù)進行計算處理同時發(fā)出控制指令使設(shè)備運行環(huán)境達到最優(yōu)工況。從根本上解決了