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电导率测量仪温度补偿检定方法及其问题 如何挑选购买测量仪

时间:2020-07-20    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     

      电导率测量仪温度补偿的检定方法及问题。使用电导率仪的用户都知道这一点,溶液的电导率与温度密切相关,因为温度发生变化时,电解质的电离度、溶解度、离子迁移速度、溶液黏度等都会发生变化,电导率也会变化。温度升高,电导率增大。而此刻电导率仪的温度补偿功能就是为了克服温度的影响。

  一、什么是电导率测量仪的温度补偿功能:

  将溶液在实际温度下的电导率值转换为参考温度(一般为25℃)下的电导率值,使得溶液在不同温度下的电导率具有可比性,现在市场上所使用的电导率仪都有温度补偿功能,以满足各行各业比对或控制指标的需要。本文以使用电导率仪时,检定过程中需要的温补功能说明,简要的分析讨论。

  在检定过程中增加这一检定项目也很有必要。实现电导率仪温度补偿的检定有两种方法,一种是温补前的KMR为定值,一种是温补后的KMV为定值,两种方法依据的原理相同,具体的检定步骤根据仪器设计的不同也可分为两种方法。检定过程中,我们还发现温度设置会影响电导池常数,分析表明电导率仪的温度补偿本质上和电导池常数补偿是相同的,当仪器的温度补偿缺失或存在故障时,可以利用电导池常数的补偿来实现电导率的温度补偿。

  二、温度补偿的检定方法及问题

  对于电导率大于1×10-4S·cm-1的强电解质,电导率值与温度存在线性关系:

  KT=K0〔1α(T-T0)〕(1);在检定过程中,只要测得不同温度下的电导率值,通过JJG376-2007中的式(5)可求出仪器的温度系数α,从而实现对电导率仪温度补偿系数的检定。

  将电导率仪常数Kcell设为1.00cm-1,输入某一信号的电导率值(如50μS·cm-1),调节温度传感器模拟电阻,使温度示值为25℃和15℃(35℃),再分别读取对应电导率仪测量值KMR和KMV。

  问题:

  1).国产电导率仪都是手动温度补偿,温度系数无法设置,其默认值为2.00%/℃。对于这类仪器,当温度设置为25℃时,为不补偿状态,测得的电导率为KMR,而其他温度下测得的电导率值为补偿后的电导率值KMV,可实现温度补偿的检定。

  2)对于不同的电导率仪,其温度补偿的检定步骤也不尽相同,安徽赛科环保生产的DDS-307为例:后期生产(新型)的DDS-307电导率仪,调整温度示值时,电导率发生显著变化,定义为I型(DDS-308、国外产的电导率仪如con5等也归于此类)。早期生产的DDS-307电导率仪,调整温度示值时,电导率没有任何变化,为了便于区别我们将其定义为II型(大部分数显式DDS-11A/12A也归于此类)。

  对于I型仪器,其温度系数的误差可以按JJG376-2007描述方法来测量,先设置好电导池常数,再调整温度示值。对于II型仪器,温度示值对电导率值没有影响,并不说明温度传感器模拟电阻器发生了故障,因为如果将仪器调到“检查”状态,发现调整温度示值时,电导池常数也发生了变化,当温度示值调整为15℃和35℃时,电导池常数分别变化到1.200cm-1和0.800cm-1左右。

  对于这类仪器温度补偿的检定,应该先将温度调整为目标温度(15℃或35℃),再调节电导池常数为1.00cm-1,然后分别读取对应的电导率值,根据式(3)就能求出仪器的温度系数。但是这一类仪器得到的数据,根据式(3)计算得到的值和标准值(α=2.0%)偏差很大,且不同温度下得到的温度补偿系数值差别很大。这一类仪器具有相似的偏差,并不是由于某台仪器不合格引起的,这个问题有待进一步研究。

  温度补偿与电导池常数补偿的关系前面谈到的一些国产电导率仪,温度设置对电导池常数有显著影响,对于仪器I(如新型DDS-307),当温度示值调整为15℃和35℃时,电导池常数分别变化到1.250cm-1和0.833cm-1左右。这种现象在II型仪器中也能观察到(数值与仪器I有所差别,有待进一步研究)。这表明温度补偿和电导池常数补偿是相通的,两者具有内在的联系。


随着当代科学技术的迅速发展,各种电器、电子设备全面进入社会生活各个领域,成为社会文明进步的重要标志。在我国,人民生活水平不断提高,对家用电器的需求量越来越大。各类电器、电子设备在全国城乡和到迅速普及,给生产带来极大方便。但各类电器、电子设备的广泛使用,由此带来的人身事故也大为增加。给生命财产带来危害,触电伤亡和电气火灾是常见例子。因此,电器、电子设备的使用安全性这一重要问题,成为决定产品质量的各要素中跃居首要地位,安全标准成为重要的技术标准之一。

防触电气是所有安全标准中最基本也是重要的内容,通常列为产品安全的首项。电气安全性能试验项目包括:耐电压试验、泄漏电流试验、绝缘电阻、和接地电阻试验。70年代末期起,各种专用于各类电子、电气器产品电气安全性能试验的仪器迅速发展,形成了一个崭新的电子仪器门类。

电气安全性能试验仪器的发展是贯彻国际国内安全标准的必然结果。自IEC65号公告《电网电源供电的家用和类似一般用途的电子及有关设备的安全要求》于1952年首次颁布并经五版、七次修订以来,全球范围内已形成IEC安全标准和美国UL安全标准两大体系。我国自70年代末期开始制订各类安全标准。80年代迅速形成了采用或等效采用IEC安全标准的国家标准体系。电气安全性能试验在电子测量仪器、广播收音机、电视机、各种音频、视频设备及家电产品、低压电器等电子、电器产品设计、制造、检验、定型、质量认证、创优及进出口等各项工作中,首先成为必须、大量、经常进行的重要项目,随之产生的专用测试仪器的需求,使得电气安全性能试验仪器具有深厚的展基础和广阔的市场。

电气安全性能试验仪器技术指标完全取决于安全标准的要求和规定,测试对象除各类电子产品外,遍及一切电网供电或由指定的额定交直流供电的低压电器设备,这是电气安全性能试验仪器区别所有各类电子测量仪器的特点。因此,仪器的发展依赖于安全标准的发展.

下面,简单地介绍一下电气安全性能试验仪器---耐电压测试仪、泄漏电流测试仪、绝缘电阻测试仪、和接地电阻测试仪。

一. 耐压测试仪

  耐电压强度也可称耐压强度、介电强度、介质强度。绝缘物质所能承受而不致遭到破坏的最高电场强度称耐电压强度。在试验中,被测样品在要求的试验电压作用之下达到规定的时间时,耐压测试仪自动或被动切断试验电压。一旦出现击穿电流超过设定的击穿(保护)电流,能够自动切断试验电压并发出声光报警。以确保被测样品不致损坏。它主要达到如下目的:

i. 检测绝缘耐压受工作电压或过电压的能力。

ii. 检查电气设备绝缘制造或检修质量。

iii. 排除因原材料、加工或运输对绝缘的损伤,降低产品早期失效率。

iv. 检验绝缘的电气间隙和爬电距离。

  耐压测试仪是测量各种电器装置、绝缘材料和绝缘结构的耐电压能力的仪器,该仪器能调整输出需要的交流(或直流)试验电压和设定击穿(保护)电流。在试验中,样品在要求的试验电压作用之下达到规定时间时,耐电压测试仪自动或被动切断试验电压;一旦出现击穿,电流超过设定击穿(保护)电流,能够自动切断输出并同时报警,以确定样品能否承受规定的绝缘强度试验。它可以直观、准确、快速、可靠地测试各种被测对象的受电压、击穿电压、漏电流等电气安全性能指标,并能在IEC或国家安全标准规定的测试条件下,进行工频和直流以及电涌、冲击波等不同形式的介电性能试验。在国内外,此类仪器还有耐压测试仪、介质击穿装置、耐压试验器、电涌绝缘测试仪、高压试验器等不同的名称。

  耐压测试仪的雏形---高压试验器的历史可以追溯到很久以前,但真正形成专门的基本安全试验仪器门类则是70年代后期,世界范围内大力推广安全标准之后。50年代中期,初具定时控制及漏电流测试功能的典型产品如前苏联的UPU-1型介质击穿试验器,为全电子管电路,且量程单一,主要用于测试电工绝缘材料的抗电强度。70年代后期,随着IEC65号公告的发布,日本菊水(KIKUSUI)公司发展了TOS8000系列耐压测试仪,采用晶体管及集成电路,技术文件明确表明其产品以满足IEC、JIS、UL等安全标准规定为目的。80年代初,IEC664(1980)号公告首次颁布进行标准脉冲波耐压试验的新规定,瑞士HAEFELY公司立即发展了P12型冲击`波耐压测试仪。由此可见,基本安全试验仪器的发展与安全标准的发展同步且不可分割。

  整个60年代是我国耐压测试仪的初创时期。由于受技术、工艺、元器件等各种因素的限制,产品品种少,精度低,自身安全性能差,从厂家自我武装用以进行产品或零部件耐压试验的简易试验器起步,少数品种经进一步完善后形成了商品。代表产品是JC-4介质击穿装置,但70年代耐压测试仪的研制和生产一直停滞不前,1970年JC-4竟成为市场上唯一的耐压仪型号。

  我国耐压测试仪转入大批量生产而形成安全试验仪器新门类始于80年代初。在各类国家安全标准全面制订并强制执行的大背景下,生产厂家迅速推出大批型号各异的新产品。现在,我国已形成的安全耐压试验仪器技术指标基本与国外相当。

二、绝缘电阻测试仪

  绝缘电阻测试仪是用来测量绝缘电阻大小的仪器。绝缘电阻是指用绝缘材料隔开的两部分导体之间的电阻称绝缘电阻为了保证电气设备运行的安全,应对其不同极性(不同相)的导电体之间,或导电体与外壳之间的绝缘电阻提出一个最低要求。例如,家用和类似用途电器规定:基本绝缘为2MW;加强绝缘为7MW。影响绝缘电阻测量值的因素有:温度、湿度、测量电压及作用时间、绕组中残存电荷和绝缘的表面状况等。

通过测量电气设备的绝缘电阻,可以达到如下目的:

a. 了解绝缘结构的绝缘性能。由优质绝缘材料组成的合理的绝缘结构(或用绝缘系统)应具有良好的绝缘性能和较高的绝缘电阻;

b. 了解电器产品绝缘处理质量。电器产品绝缘处理不佳,其绝缘性能将明显下降;

c. 了解绝缘受潮及受污染情况,当电气设备的绝缘受潮及受污染后,其绝缘电阻通常会明显下降;

d. 检验绝缘是否承受耐电压试验。若在电气设备的绝缘电阻低于某一限值时进行耐电压测试,将会产生较大的试验电流,造成热击穿而损坏电气设备的绝缘。因此,通常各式各样试验标准均规定在耐电压试验前,先测量绝缘电阻。

三、泄漏电流测试仪

  泄漏电流是指在没有故障施加电压的情况下,电气中带相互绝缘的金属零件之间,或带电零件与接地零件之间,通过其周围介质或绝缘表面所形成的电流称为泄漏电流。按照美国UL标准,泄漏电流是包括电容耦合电流在内的,能从家用电器可触及部分传导的电流。泄漏电流包括两部分,一部分是通过绝缘电阻的传导电流I1;另一部分是通过分布电容的位移电流I2,后者容抗为XC=1/2pfc与电源频率成反比,分布电容电流随频率升高而增加,所以泄漏电流随电源频率升高而增加。例如:用可控硅供电,其谐波分量使泄漏电流增大。

  若考核的是一个电路或一个系统的绝缘性能,则这个电流除了包括所有通过绝缘物质而流入大地(或电路外可导电部分)的电流外,还应包括通过电路或系统中的电容性器件(分布电容可视为电容性器件)而流入大地的电流。较长布线会形成较大的分布容量,增大泄漏电流,这一点在不接地的系统中应特别引起注意。

  测量泄漏电流的原理测量与绝缘电阻基本相同,测量绝缘电阻实际上也是一种泄漏电流,只不过是以电阻形式表示出来的。不过正规测量泄漏电流施加的是交流电压,因而,在泄漏电流的成分中包含了容性分量的电流。在进行耐压测试时,为了保护试验设备和按规定的技术指标测试,也需要确定一个在不破坏被测设备(绝缘材料)的最高电场强度下允许流经被测设备(绝缘材料)最大电流值,这个电流通常也称为泄漏电流,但这个要领只是在上述特定场合下使用。请注意区别。

泄漏电流实际上就是电气线路或设备在没有故障和施加电压的作用下,流经绝缘部分的电流。因此,它是衡量电器绝缘性好坏的重要标志之一,敢是产品安全性能的主要指标。

  将泄漏电流限制在一个很小值,这对提高产品安全性能具有重要作用。

  泄漏电流测试仪用于测量电器的工作电源(或其他电源)通过绝缘或分布参数阻抗产生的与工作无关的泄漏电流,其输入阻抗模拟人体的阻抗。

  泄漏电流测试仪主要由阻抗变换、量程转换、交直流变换、放大、指示装置等组成。有的还具有过流保护、声光报警电路和试验电压调节装置,其指示装置分模拟式和数字式两种。

四、接地电阻

  "接地电阻"这个名词是个定义并不十分明确的词。在有些标准中(如家用电器的安全标准中),它是指设备内部的接地电阻,而在有些标准中(如接地设计规范中),它是指整个接地装置的电阻。我们所讲的是指设备内部的接地电阻,也就是一般产品安全标准中所说的接地电阻(也有叫做接地阻抗的),它所反映的是设备的各处外露可导电部分与设备的总接地端子之间的电阻。一般标准中规定这个电阻不得大于0.1W。接地电阻是指用电器的绝缘一旦失效时,电器外壳等易触及金属部件可能带电,需要有可靠的接地保护电器的使用者的安全,接地电阻是衡量电器接地保护可靠的重要指标。

  接地电阻测试仪 接地电阻可用接地电阻测试仪来测量。由于接地电阻很小,正常一般在几十毫欧姆,因此,必须采用四端测量才能消除接触电阻,得到准确的测量结果。接地电阻测试仪是由测试电源、测试电路、指示器和报警电路组成。测试电源产生25A(或10A)的交流测试电流,测试电路将被测电器取得的电压讯号通过放大、转换,由指示器显示,若所测接地电阻大于报警值(0.1W或0.2W),仪器发出声光报警。

  随着科学技术的发展,各种安全标准的不断完善。电气安全测试仪器门类也随着发展更

温湿度测量仪湿度的测量方法

  温湿度测量仪湿度的测量方法有:动态法(双压法、双温法、分流法),静态法(饱和盐法、硫酸法),露点法,干湿球法和电子式传感器法。

  ①双压法、双温法

    基于热力学P、V、T平衡原理,平衡时间较长,分流法是基于绝对湿气和绝对干空气的精确混合。由于采用了现代测控手段,这些设备可以做得相当精密,却因设备复杂,昂贵,运作费时费工,主要作为标准计量之用,其测量精度可达±2%RH以上。

  ②静态法中的饱和盐法

    是湿度测量中常见的方法,简单易行。但饱和盐法对液、气两相的平衡要求很严,对环境温度的稳定要求较高。用起来要求等很长时间去平衡,低湿点要求更长。特别在室内湿度和瓶内湿度差值较大时,每次开启都需要平衡6~8小时。

  ③露点法

    测量湿空气达到饱和时的温度,是热力学的直接结果,准确度高,测量范围宽。计量用的精密露点仪准确度可达±0.2℃甚至更高。但用现代光-电原理的冷镜式露点仪价格昂贵,常和标准湿度发生器配套使用。

  ④干湿球法

    这是18世纪就发明的测湿方法。历史悠久,使用较为普遍。干湿球法是一种间接方法,它用干湿球方程换算出湿度值,而此方程是有条件的:即在湿球附近的风速必需达到2.5m/s以上。普通用的干湿球温度计将此条件简化了,所以其准确度只有5~7%RH,干湿球也不属于静态法,不要简单地认为只要提高两支温度计的测量精度就等于提高了湿度计的测量精度。

  ⑤电子式湿度传感器法

  电子式湿度传感器产品及湿度测量属于90年代兴起的行业,近年来,国内外在湿度传感器研发领域取得了长足进步。湿敏传感器正从简单的湿敏元件向集成化、智能化、多参数检测的方向迅速发展,为开发新一代湿度测控系统创造了有利条件,也将湿度测量技术提高到新的水平。

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