计量校验仪野外作业恒温系统的设计

第第页计量校验仪野外作业恒温系统的设计【摘要】计量校验仪是一种对互感器进行鉴定的精密型仪表，其受温度、湿度、气压等的影响非常严重，运行环境若不达标就会造成检定结果不具备可参考性。因此保证计量校验仪的运行环境至关重要，而在我国东北地区无霜期仅100至150天，大部分时间气温较低，严重影响了互感器现场检定工作。与此同时，计量校验装置的液晶显示系统对温度的要求也十分苛刻，温度过低液晶粘性就会迅速增大，一旦低于-10℃就可能会发生液晶不流动等不可逆性损坏。鉴于此，急需一种解决冬季环境现场计量校验仪工作条件的装置。本设计是从科学的角度给出一种合理改善计量校验仪现场运行环境的设计。

【关键词】便携式；计量校验仪；野外作业；恒温系统

1引言

我国东北冬季很长，最低温度一般在-20摄氏度以下。而用户现场校验仪表的测量精度、液晶显示以及电子震荡电路的最佳工作温度一般在-10摄氏度。因而严格限制了用户现场计量装置的检定与校验。众所周知，计量装置校验工作非常繁忙，基本上是全天候、全季节进行。为解决此问题，以往的惯用办法是先将仪表在室内、车内用强高温预热，然后用棉被包好，尽快搬到现场行测试。由于环境温度之低，仪表温度很快下降，其可靠工作时间还不到10分钟，然后还要再加温。一个现场可能要重复多次才能完成。此项目的目的就是彻底解决低温环境下校验仪表正常工作的问题。

2计量校验仪液晶屏幕保温的设计

液晶显示器具有功耗低、清晰度高、寿命长、体积小、重量轻、光学特性好等特点，是理想的显示器件，广泛应用在各种仪器仪表上。液晶显示一种被动的显示，它本身不发光，其用来显示的液晶材料是一种见有液态和固体双重性质的有机物，正常工作情况下液晶呈现为液态。当其工作在非正常工作温度环境下时，屏幕就会发生颜色异常、老化加快，液晶屏在低温下使用轻则出现坏点重则造成永久性损坏。

以上情况都会造成计量校验仪工作不正常，屏幕无法正常显示、用户无法对设备进行相关操作，严重影响了计量校验的工作，必须予以解决。具体办法是：对低温下不正常工作的液晶屏幕进行恒温伴热。

本设计采用一种PET电热膜作为液晶屏幕恒温伴热元件。PET膜又名膜耐高温聚酯薄膜。它具有优异的物理性能、化学性能及尺寸稳定性、透明性、可回收性，可广泛的应用于磁记录、感光材料、电子、电气绝缘、工业用膜、包装装饰等领域。PET薄膜的机械性能优良，其强韧性是所有热塑性塑料中最好的，抗张强度和抗冲击强度比一般薄膜高得多；且挺力好，尺寸稳定，适于二次加工。PET薄膜还具有优良的耐热、耐寒性和良好的耐化学药品性和耐油性。

本伴热元件采用175μm低收缩PET薄膜作为透明基膜，表面均匀涂有ITO导电质，通过软带与控制盒连接，方便用于液晶显示器及其他透明加热、除霜、除雾的产品或户外仪器仪表等。560nm波长可见光透光率T≥80%，电极安全可靠，可焊性强，产品耐热性好。详细参数见附表1：

图1、PET加热膜样图

3现场计量校验仪（室外）恒温伴热箱的设计

3.1对需要本体现场加温的计量校验仪，一般采用的是恒温伴热箱，且一般为电伴热。技术要求如下：

（1）箱体应装有保温层，且耐高温、耐腐蚀、表面平整、不发泡等。箱门要装有密封盖以防止系统内热空气与环境冷空气发生强烈对流换热。

（2）保温层内应布置恒温伴热带，伴热带为五面立体布置，性能要求恒温、抗变形、抗压、防爆等。

（3）伴热带内侧应布置有合金传热带，防止恒温伴热带产生的热量无法通过传热带进行辐射换热而产生接触界面传热恶化。

（4）控制系统应采用AC220V50Hz电源系统供电，对目标温度可设定并自动控制设备启停。

（5）整机功耗应小于等于1kW。

（6）装置布局应不妨碍计量校验仪二次出线及正常操作。

（7）恒温箱体积应该适中，方便携带及维护。

图2：恒温箱内部布置示意图

图3：保温盖设计示意图

3.2恒温伴热系统原理

本设计中恒温伴热系统加热元件主要采用硅橡胶发热片、LDB防爆电热板或电热带等薄片状加热材料。加热材料材质为耐热橡胶，绝缘电阻50MΩ，平均表面热负荷0.31W/cm2，防爆性能高。加热材料为面状发热，热效率高，节能省电，升温快，热惯小；材质柔软，使用寿命长，重量轻，耐腐蚀，抗压性能好，安全可靠，元件热转换效率达95%，比常规加热元件节能20%以上。

3.3控制系统原理

现场互感器校验仪防冻保温装置硬件采用先进的16位单片机，配以软、硬件抗干扰技术。配置以高精度温、湿度传感器。该系统控制部分拟分为手动控制及自动控制两种方式，并通过声光提示使用者进行相关操作。软件采用汇编语言编写，稳定性好。硬件焊接工艺采用具有较强抗扰能力的SMT技术。采用数码管作为人机显示界面，耐低温，数据显示醒目。

3.4保温材料相关参数

保温材料一般是指导热系数小于或等于0.2的材料。本设计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。其具有抗压强度高，导热系数小，它具有轻质、防火、遇明火不燃烧、无烟、无毒、无滴落，使用温度围广（-196～+200℃）低温环境下不收缩、不脆化，且由于酚醛泡沫闭孔率高，则导热系数低，隔热性能好，并具有抗水性和水蒸气渗透性，是最理想的防火、绝热、节能、美观的工程绝热材料。

4结论

此项目结合电子技术、传热传质技术、工程流体技术而设计的智能可控恒温系统。它是集设备运行环境测试、目标运行环境设定、宽电源运行环境、设备低温运行条件自动调整为一体的多功能恒温设备。主要应用于低温气候环境下现场仪器的可靠、精准、稳定运行。系统主要由温度传感器；控制系统；恒温系统；气流循环系统；电源系统等组成。装置分为自动、手动两种工作模式。自动模式下可以对现场环境温、湿度数据实时采集，并对所采集的数据进行计算处理同时发出控制指令使设备运行环境达到最优工况。从根本上解决了