热量测量原理幻灯片.ppt

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1、热量测量原理第1页，共32页，编辑于2022年，星期日第一节第一节 热流密度的测量热流密度的测量热流密度：单位时间内通过单位面积的热量。热流密度：单位时间内通过单位面积的热量。两等温面温差，两等温面温差，两等温面之间的两等温面之间的距离，距离，m m。W/m21公式公式一工作原理一工作原理第2页，共32页，编辑于2022年，星期日l2温差的测量温差的测量l采用热电偶采用热电偶带入热流密度公式，带入热流密度公式，热电偶系数热电偶系数C下下降降，对对于于相相同同的的热热流流量量q，升升高高，灵灵敏敏度增加。度增加。C增增加加，对对于于相相同同的的热热流流量量q，减减少少，灵灵敏敏度下降。度下降。第

2、3页，共32页，编辑于2022年，星期日实现的方法：串联热电偶。实现的方法：串联热电偶。l3热热流流计计系系数数C：当当热热流流计计有有单单位位热热电电势输出时，通过它的热流量。势输出时，通过它的热流量。v提高热阻提高热阻降低降低C提高灵敏度的措施提高灵敏度的措施v提高热电偶系数提高热电偶系数C。第4页，共32页，编辑于2022年，星期日l二构造：平板型、圆弧型。二构造：平板型、圆弧型。l以平板型为例：以平板型为例：l选选一一块块，厚厚度度为为1mm的的环环氧氧树树脂脂玻玻璃璃纤纤维维板板，将将中中间间挖挖空空尺尺寸寸为为100*100mm，挖挖下下的的这这块块剪剪成成10*100mm的的小小

3、条条，作作为为热热电电堆堆基基板板，在在这这些些热热电电堆堆基基板板上上绕绕制制热热电电堆堆，再再用用环环氧氧树树脂脂封封于于边边框框内内，将将热热电电堆堆串串联联起起来来，将将两两端端头头焊焊在在接接线线片片上上，在在平平板板两两个个端端面面上上贴贴上上涤涤纶薄膜作为保护层。纶薄膜作为保护层。第5页，共32页，编辑于2022年，星期日l三热电堆的制作三热电堆的制作在基板上按一定间距绕以直径为在基板上按一定间距绕以直径为0.07mm的的康铜丝，将绕好的康铜丝的检测板一半浸在康铜丝，将绕好的康铜丝的检测板一半浸在电镀槽中，电镀槽中，第6页，共32页，编辑于2022年，星期日l测量范围：测量范围：

4、08360kJ/m2hl使用范围：使用范围：40150，极限，极限200l误差：误差：6热电堆式热流传感器框图热电堆式热流传感器框图第7页，共32页，编辑于2022年，星期日l四、安装四、安装：第8页，共32页，编辑于2022年，星期日 多点式热流计多点式热流计测定项目测定项目:热流和温度。热流和温度。测定范围测定范围:热流热流:0-99999W/m2或或kcal/m2h。温度温度:K型热电偶型热电偶-200-1200C。温度温度:T型热电偶型热电偶-200-400C。产品型号产品型号:HFM-215产品展商产品展商:鸿盛科仪有限公司鸿盛科仪有限公司第9页，共32页，编辑于2022年，星期日1

5、.便于携带和数据处理，体积小且重量轻便于携带和数据处理，体积小且重量轻2.5.5英吋彩色显示屏幕，可显示热流图型、英吋彩色显示屏幕，可显示热流图型、棒状图型、数字显示等。棒状图型、数字显示等。3.六个频道的测定，可储存每一秒循环之数六个频道的测定，可储存每一秒循环之数据，共据，共27个小时。个小时。4.数据可储存在内藏式数据可储存在内藏式3.5吋软盘中。吋软盘中。5.可通过标准的网络功能储存数据。可通过标准的网络功能储存数据。6.具有网络卡和收发电子邮件功能。具有网络卡和收发电子邮件功能。7.包含充电电池和包含充电电池和AC电源。电源。多点式热流计多点式热流计第10页，共32页，编辑于2022

6、年，星期日产品名称产品名称:便携式热流计便携式热流计产品型号产品型号:HFM-201测定项目测定项目:热流和温度。热流和温度。测定范围测定范围:热流热流:0-9999W/m2或或kcal/m2h。温度温度:K型热电偶型热电偶-99.9-999.9C。T型热电偶型热电偶-199.9-400C第11页，共32页，编辑于2022年，星期日便携式热流计便携式热流计(HFM-201)1.热流值和温度可切换显示。热流值和温度可切换显示。2.温度感应器可切换成铬温度感应器可切换成铬-铝热电偶或铝热电偶或铜铜-铜镍电偶。铜镍电偶。3.包含包含TR-B热流感应器。热流感应器。4.可储存可储存20组数据档案，总共

7、组数据档案，总共100个数个数据。据。5.二种电源供应方式二种电源供应方式:干电池或干电池或AC电源。电源。6.标准配件标准配件RS-232C界面。界面。7.包括携带式外箱。包括携带式外箱。8.可选购打印机。可选购打印机。第12页，共32页，编辑于2022年，星期日第二节第二节 热量及冷量的测量热量及冷量的测量以热量表为例。以热量表为例。QLmhdt，第13页，共32页，编辑于2022年，星期日第14页，共32页，编辑于2022年，星期日一、热量表的技术现状一、热量表的技术现状 l主要包括叶轮式、超声波式和电磁式三种主要包括叶轮式、超声波式和电磁式三种形式。形式。叶轮式流量传感器因其测量原理和

8、结构相叶轮式流量传感器因其测量原理和结构相对简单，价格较低，在户用表中普遍采用。对简单，价格较低，在户用表中普遍采用。第15页，共32页，编辑于2022年，星期日国内外热量表叶轮式流量传感器对比国内外热量表叶轮式流量传感器对比 结构形式结构形式 小小口口径径表表：单单流流束束干干式式；多多流流束束干干式式 ；大大口口径径表：表：多流束干式多流束干式 小小口口径径表表：单单流流束束干干式式 大大口口径径表表：多流束干式多流束干式 测量精度测量精度 分分界界流流量量至至最最大大流流量量5%5%，分分界界流流量量以以下下至最小流量时至最小流量时3%3%流量范围内流量范围内5%5%流量信号流量信号采集

9、方式采集方式干簧管和磁性表针；干簧管和磁性表针；动态的磁场导通动态的磁场导通率的变化，率的变化，始动流量始动流量较高较高低低压力损失压力损失较高较高低低安装位置安装位置进水或回水进水或回水回水回水第16页，共32页，编辑于2022年，星期日国内外热量表积算仪对比国内外热量表积算仪对比国内国内国外国外热量计量方法热量计量方法焓值法焓值法K K系数法。系数法。温度测量方法温度测量方法两线制、三线制、四两线制、三线制、四线制。线制。与左相同与左相同温度分辨率温度分辨率0.010.010.050.050.010.01数据存储数据存储累积数据定时存储累积数据定时存储与左相同与左相同供电方式供电方式电池（

10、电池（55年），或年），或交流电。交流电。与左相同与左相同通讯方式通讯方式M-BUSM-BUS总线，热量值总线，热量值脉冲输出，脉冲输出，RS485RS485总总线等线等M-BUSM-BUS总线，热量总线，热量值脉冲输出，便值脉冲输出，便携式读表机接口携式读表机接口第17页，共32页，编辑于2022年，星期日目前应用的主要测温敏感元件有目前应用的主要测温敏感元件有PT电阻、电阻、热敏电阻和新型半导体测温元件。热敏电阻和新型半导体测温元件。在热量表中常用的为在热量表中常用的为PT1000、PT100PT100和和PT500PT500作为配对温度传感器。作为配对温度传感器。无论采用何种形式的温度传

11、感器，都需无论采用何种形式的温度传感器，都需要正确配对，满足最小测量温差的要求。要正确配对，满足最小测量温差的要求。第18页，共32页，编辑于2022年，星期日二、系统的硬件设计二、系统的硬件设计 中央控制单元LCD液晶显示单元供回水温度测 量室内温湿度测量流量检测单 元流量控制EEPROM按键通讯端口硬件设计原理图第19页，共32页，编辑于2022年，星期日1 1供水温度和回水温度的测量供水温度和回水温度的测量l选选用用DALLASDALLAS公公司司生生产产的的DS18B20DS18B20单单线线数数字字温温度度传传感感器器，这这种种传传感感器器具具有有微微型型化化、低低功功耗耗、高高性性

12、能能、抗抗干干扰扰能能力力强强等等优优点点，可可直直接接将将温温度度信信号号转转换换成成串串行行数数字字信信号号，通通过过一一根根输输入入口线与微处理器相连。口线与微处理器相连。VDDVDDVDD4.7k+5vP DS18B20DS18B20与微处理器接线与微处理器接线图图DS18B20DS18B20DS18B20第20页，共32页，编辑于2022年，星期日2 2室内温度、湿度测量室内温度、湿度测量 选用选用SENSIRION公公司的司的SHT71温度、温度、湿度复合传感器，湿度复合传感器，该传感器是该公司该传感器是该公司最新推出的数字化最新推出的数字化产品，直接输出数产品，直接输出数字信号，

13、通过一根字信号，通过一根数据线与微处理器数据线与微处理器相连，因此可简化相连，因此可简化硬件电路设计。硬件电路设计。第21页，共32页，编辑于2022年，星期日接口电路图接口电路图电源引脚：供应电压在电源引脚：供应电压在2.42.45.5V5.5V之间。之间。串串口口时时钟钟输输入入引引脚脚（SCKSCK）：同同步步微微控控制制器器和和传传感感器器之间的通信。之间的通信。数数据据引引脚脚（DATADATA）：DATADATA三三态态引引脚脚用用来来向向设设备备输输入入、或输出数据。或输出数据。第22页，共32页，编辑于2022年，星期日3 3、微处理器、微处理器AT89C52AT89C52微微

14、处处理理器器是是ATMELATMEL公公司司生生产产的的8 8位位FlashFlash单单片机系列中的一种，主要性能有：片机系列中的一种，主要性能有：v（1 1）内内部部含含有有8kFlash8kFlash，可可进进行行10001000次次擦擦写写操操作；作；v（2 2）内部含有）内部含有256256字节的字节的RAMRAM；v（3 3）3232条可编程的条可编程的I/OI/O线；线；v（4 4）3 3个个1616位的定时器位的定时器/计数器；计数器；v（5 5）8 8级中断源；级中断源；v（6 6）可编程串行接口；）可编程串行接口；v（7 7）片内时钟振荡器）片内时钟振荡器。第23页，共32

15、页，编辑于2022年，星期日4 4、时钟电路时钟电路 DS1302低功耗带低功耗带RAM实时时钟实时时钟DS1302与微处理器接线图 p P1.6 P1.5 P1.4 RST X1I/O X2SCLK VCC 0 GND 第24页，共32页，编辑于2022年，星期日5 5、数据存储接口电路数据存储接口电路 采采用用ATMEL公公司司的的AT24C02串串行行电电可可改改写写及及可可编编程程只只读读存存储储器器E2PROM，其其存存储储容容量量为为2048位位，即即256字节。信息存取采用字节。信息存取采用2线串行接口。线串行接口。5.1k+5v up P2.4 P2.5 WP A0 SCL A

16、1 SDA A2 AT24C02 AT24C02与微处理器接线图与微处理器接线图第25页，共32页，编辑于2022年，星期日5 5、显示电路设计、显示电路设计选用选用12864A液晶显示模块，液晶显示模块，AT89C5212864A12864A与与AT89C52接线图接线图第26页，共32页，编辑于2022年，星期日BCLR 热热 量量 表表第27页，共32页，编辑于2022年，星期日BCLR 热热 量量 表表第28页，共32页，编辑于2022年，星期日1、PT1000测温更准。测温更准。2、MSP430超低功耗超低功耗MCU，斜率，斜率A/D方式，温度测量方式，温度测量分辨率分辨率0.03，

17、使温差测量精度接近传感器精度。，使温差测量精度接近传感器精度。3、热系数、热系数K动态校正，使热量计算准确动态校正，使热量计算准确4、热量、流量、累积流量、进回水温度、累积工作时、热量、流量、累积流量、进回水温度、累积工作时间、欠电提示、故障显示等内容全面，功能提示完间、欠电提示、故障显示等内容全面，功能提示完备。备。5、静态功耗、静态功耗0.5uA电池使用寿命电池使用寿命5年。年。6、防磁抗干扰性能更加优异。、防磁抗干扰性能更加优异。7、水平安装或垂直安装，供水管、回水管任选、水平安装或垂直安装，供水管、回水管任选8、具有数据远传接口（内置脉冲式接口，外置、具有数据远传接口（内置脉冲式接口，

18、外置RS485接口，无线抄表）。接口，无线抄表）。第29页，共32页，编辑于2022年，星期日型型号号单单位位BCLR-15BCLR-20BCLR-25BCLR-32BCLR-40流流量量m/h0.6/1.52.53.56.010最大流量最大流量m/h1.2/3.05.071220额定工作压力额定工作压力Mpa1.6电子积分仪电子积分仪/温度范围温度范围4-95湿度范围湿度范围%3-90温度分辨率温度分辨率0.03焓焓值值随温度变化随温度变化工作环境条件工作环境条件A级级5-55B级级25-55显显示示KWH8位位LCD液晶显示液晶显示电电源源内部锂电池可工作内部锂电池可工作5年以上年以上IP65（分体）（分体）保护等级保护等级IP54（一体）（一体）温度传感器电缆长度温度传感器电缆长度1.5m/3.0m传感器类型传感器类型PT1000配对精度配对精度0.1能量测量准确度等级能量测量准确度等级2级级/3级（参照热能表标准能量精度）级（参照热能表标准能量精度）第30页，共32页，编辑于2022年，星期日第三节第三节 蒸汽热量的测量蒸汽热量的测量l瞬时热量瞬时热量累积热量累积热量H2为凝水焓值较小，可忽略为凝水焓值较小，可忽略湿蒸汽热量：湿蒸汽热量：干度修正系数湿蒸汽干度第31页，共32页，编辑于2022年，星期日第32页，共32页，编辑于2022年，星期日