自标定温度计在科汉森发酵罐上的应用

笔者公司于2018年推出首款自标定温度计。这是一款在传感器内部加入参比温度计,从而实现固定点全自动标定功能的温度计。本文从介绍产品原理出发,引入在科汉森发酵工艺中的实际应用案例,展示这款产品的先进技术。自标定温度计改变了现有标定格局,并保证了客户的安全生产。

1.8~300 K温区温度计标定平台设计与测试分析

核聚变装置通常在超低温环境下运行,对温度的精确测量有着严苛的要求。超低温环境下的温度精确测量与标定直接影响着核聚变、高能物理、航空航天等涉及超低温环境的研究领域的发展。根据聚变堆主机系统综合研究设施CRAFT的测试条件,设计了液氦温度计标定平台,可开展1.8~300 K温区内的温度标定与实验研究。该平台通过吉福德-麦克马洪循环制冷机(GM制冷机)以及毛细管节流制冷,实现样品腔降温至1.8 K;通过调节加热器功率控制样品腔温度,可实现1.8~20 K温区内±5 mK波动、20~300 K温区内±15 mK波动的温度环境条件。使用低温测量控制设备对标定区域进行不同温度点位的控温和数据采集,最终得到标定精度结果为:1.8~4.2 K时为±9.54 mK;4.2~20 K时为±22.44 mK;20~300 K时为±346.78 mK。

辐照碳化硅测温晶体温度标定试验感温过程分析研究

辐照碳化硅测温晶体是航空发动机研制过程中热端旋转部件温度测量的重要方法,其测量精度依赖于对其温度-缺陷浓度响应关系的精准标定,标定过程可分为温度标定试验、晶体缺陷表征测量、标定曲线建立3个阶段。温度标定试验中,温度场的波动、测温晶体与测温热电偶感温偏差以及非理想因素导致的传热是辐照晶体技术测量误差的重要来源。利用实验和数值方法,研究了辐照测温晶体在温度标定试验过程中不同阶段下主导的传热传质过程,分析了支杆材料的热物理参数、温度过冲以及准热平衡状态下的温度扰动对于测温晶体感温的影响,结果发现测量误差主要由辐射场在轴向方向的不均匀分布所导致,最后对支杆的材料和结构设计提出了相应的改进方案。

1 K以下绝热去磁温度计标定平台的研究

量子技术中的很多研究需要在极低温(<1 K)环境下进行。温度测量是这些研究的基本环节。极低温温度计在使用前必须进行标定。然而1 K以下温区的温度计和温度计标定几乎被国外少数几家公司垄断,价格昂贵、周期长、维护成本高,极大限制了1 K以下温区研究的开展。为此在自行研制的绝热去磁制冷机基础上搭建了1 K以下温度计的标定平台,并在该平台上标定了自制的氧化钌温度计(温度范围770 mK~6.7 K)。实验结果表明该温度计标定平台可以进行1 K以下温度计的标定。

3GPa熔融盐固体介质高温高压三轴压力容器的温度标定

由于新研制的3 GPa熔融盐固体介质高温高压三轴实验系统改进了高压容器的装样方式以及样品的尺寸,需要对新装置的压力容器进行温度标定,为此采用多个NiCr-NiSi热电偶,在围压为0.5 GPa时对样品内部和周围的温度分布进行了研究。实验结果表明,样品外侧相对于样品中心上1/3位置热电偶监测到的温度与其它位置监测到的温度之间具有良好的线性关系,它们之间的斜率大小可以直接反映出温度的高低。样品外侧相对于样品中心上1/3位置与下1/3位置监测温度基本相同,也可以作为实验控制温度;样品中心温度比样品外侧相对于样品中心上1/3位置和下1/3位置监测温度低4%;样品底部温度比样品中心温度低5%;样品内部相对于样品中心下1/4位置温度比样品中心低2%。样品的温度从中间向两端对称式递减,在样品尺寸范围内,样品的垂直温度梯度恒定(900℃为16℃/mm)。本设备样品温度分布和温度控制精度与国际同类型实验设备相类似,达到了国际同类设备的水平。

面向高温的NTC温度检测系统设计优化及标定

为利用负温度系数(NTC)热敏电阻实现定区间高温检测,提出一种基于期望相对温度跟踪控制策略的温度检测系统参数优化调整方法.利用NTC热敏电阻标称值,针对目标温度区间进行温度检测系统参数的初始优化设计;采用期望相对温度跟踪控制策略,确保该测温系统输出的稳态值分别处于上下边界附近;采用标准测温设备测量实际温度,并判断实测温度范围是否满足设计需求;如果不满足要求,计算与实际温度对应的NTC热敏电阻阻值,修订NTC参数,进而实现该温度检测系统的参数再调整;通过熔融沉积成型实验平台,进行了实验验证.实验结果表明,所提优化设计方法是有效的,实现了定区间高温检测系统优化设计,有利于提高温度检测系统的测量精度.

基于铰链式六面顶压机的二级6-8模超高压大腔体内置加热元件的设计与温度标定

首次报道了一种新型的基于铰链式六面顶压机的二级6-8模大腔体静高压装置的内置加热元件的设计与温度标定。此加热组装结构简单,升温快,保温效果好,并有效地解决了国外基于两面顶压机构架下的二级6-8模内加热组装中热电偶在施加压力时易断的问题。以低成本的碳管为加热元件,采用直接和间接两种加热方式,用双铂铑(Pt6%Rh-Pt30%Rt)B型热电偶进行温度测量,并根据实验过程中加热功率与腔内实际温度的关系,对不同压力下腔体内的温度进行了标定。实验结果表明:此加热系统的油压达到40 MPa(腔体压力约10 GPa)时,温度可以达到1 700℃以上;在油压为30 MPa、样品室温度为1 000℃时,保温时间可达2 h,甚至更长;实验中获得样品的直径可达3 mm,高度可达7 mm,实现了在高温超高压条件下大样品的制备,满足了实验对产生高温超高压条件的需要。

基于BP神经网络的红外测温系统温度标定方法

介绍了红外测温系统温度标定方法和BP算法神经网络,将BP算法神经网络应用于温度标定物理实验中的灰度与温度的特性曲线拟合,并在MATLAB下通过训练和仿真验证了应用BP算法神经网络拟合实验曲线的优越性,其拟合精度远高于最小二乘拟合,为测温数据的软件处理提供了新的方法。

铝合金的热电偶单接点快速动态温度标定实验研究

采用比较法对铝合金LF5—康铜和铝合金6063T6—康铜进行了热电偶单接点快速温度标定实验,获得了这两种铝合金材料的理想温度标定曲线。

低温温度计标定装置中测量引线传热分析

介绍了低温温度计标定装置中的热沉问题;建立了数学模型;找出了计算与热沉接触电引线长度的方法;并给出了实例计算。为解决低温装置中的热沉问题提供了理论依据。

基于光纤Bragg光栅传感器温度灵敏系数标定算法的研究

为提高光栅阵列测温仪表的测量精度,使之满足大容量、长距离、高精度的测量要求,采用高低温交变湿热试验箱装置,在恒定湿度、无应力的情况下对光纤Bragg光栅(FBG)传感器的温度传感特性进行了实验研究,温度范围为-20~80℃。结果表明各FBG传感器的中心波长λB与温度T的线性相关系数均低于0.999;若采用二阶拟合曲线,其相关系数均大于0.9998,因此可采用二阶拟合曲线表示FBG传感器中心波长与温度的关系。由于各FBG传感器的二阶拟合曲线系数a、b、c均不同,无法用一组固定系数标定所有FBG传感器,因此提出了一种实用的精确到点的温度灵敏系数标定算法,并对该算法进行了验证,结果表明此算法能有效提高光栅阵列测温仪表的精度,对实际工程应用具有重要意义。

数字图像测温系统温度标定过程中的误差分析

在利用CCD摄像机所摄彩色图像进行温度测量的技术中,需要对CCD摄像机进行温度标定,从而运用相关技术对相关环境下的温度进行测量。在标定过程中,由于设备、环境等因素的不同及其这些因素自身的变化,都会影响温度标定,产生误差。对这些误差产生的原因进行分析,提出相关的减小误差的方法,能使得温度标定有一个稳定的结果。

热容量标定和煤样测定的温度差异对发热量检测结果的影响研究

在不同实验室温度下对热量计的热容量进行标定,研究了热量计的热容量标定和煤样测定时的温度差异对发热量检测的影响,并从理论角度分析了引起发热量检测误差的原因。研究结果表明：热容量标定温度和发热量测定温度相差5K以上时,发热量测定结果间几乎都存在显著性差异,测定结果差值的95%概率置信限均超出发热量测定的重复性限;在室温15℃~30℃范围内,发热量测定温度与热容量标定温度一致时,不同温度下发热量测定结果相差较小;用低温标定的热容量计算高温测定的发热量结果时,其结果偏低。

OPA实验系统的晶体温度标定与光学相位锁定

连续变量纠缠光和压缩光在量子信息处理和量子精密测量领域有着重要的应用,产生连续变量纠缠光和压缩光的主要方法是利用光学参量放大（OPA）过程。在OPA过程中,一个高频的光子转化为两个低频光子,低频光子彼此关联,具有纠缠和压缩的性质。为获得稳定输出的压缩光,我们搭建了OPA系统,实现了腔长的锁定,泵浦光与信号光间相对相位的锁定。并标定了系统的相关参数,晶体最佳工作温度为65.5℃,阈值功率为56mW,测量了信号光增益与泵浦光功率的关系,为后续实验奠定了基础。

多层面理解温度及等压外推标定

温度是科学技术中最基本的物理量之一,也是工农业生产及工程技术中最普遍的最重要的参数之一,温标的概念及温度的测量与控制十分重要。本文从宏观、微观、经典统计和量子统计等各个角度描述了温度的物理意义及标定方法,给出了利用气体等压膨胀实验标定热力学温度的方法和实验验证结果。本文所采用的等压膨胀外推法标定具有操作简便,耗时短,精度高的优点,实验结果表明,热力学温度0K的测量结果为-272.0℃,与公认值-273.15℃相比,其相对误差小于0.42%。

实验高温电炉温度系统的综合标定

介绍了一种高温电炉温度系统综合标定的方法,该方法准确可靠,标定精度高。利用本方法还可以对热电偶和温度控制仪表分别进行标定。

基于PPMS测试系统的低温温度计标定研究

基于无液氦综合物性测量系统(PPMS)搭建了一套3—300 K温区的低温温度计标定系统。利用PPMS提供的低温环境,用Cernox-1030温度计作为标准温度计,对碳电阻温度计进行了标定。结果表明,该标定系统可以实现在3—300 K全范围内的低温温度计标定功能,且能通过编程自动对特定温区进行指定温度间隔标定。基于低温系统和数据采集系统的高度集成,实现了对标定不确定性的量化研究,得到该标定系统在3—7 K温区的标定误差为±8.38 mK,相比基于G-M制冷机的低温标定系统(标定误差约为20 mK)提高了标定精度。

基于OpenCV的温度标定程序的设计与实现

图像像素点在其领域内的灰度变化反映了图像的纹理特征,本文主要是利用图像获取技术、图像阈值分割技术、图像边缘检测技术、图像特征提取技术获取图像信息的参数,建立与图像温度相联系的线性回归方程,并通过Matlab验证该方程,效果良好。结论对图像与反应温度之间存在的关系研究方面具有很好的应用价值。

快速切削温度标定装置的改进

切削温度的标定是机械加工切削理论的重要组成部分。文章主要介绍了改进后的切削温度快 速标定装置结构与试件、刀片结构,通过实验给出了快速标定装置的主要性能指标。

基于G-M制冷机的低温温度计全自动标定系统

基于两级G-M制冷机搭建了低温温度计全自动标定系统。通过PID温控仪和LabVIEW编程,实现了程序化自动控温、数据处理和报表输出一体化标定流程。提出了结合基于热阻尼的稳态控温标定和自然升温动态标定相结合的方法,不仅实现了4.2—290 K宽广温区内±0.05 K以内的标定精度水平,而且有效降低了等温载体控温点的标定时长,使标定效率比现有技术提高了2—4倍。