恒温槽是温度计量校准工作中最重要的设备之一,它的稳定性和均匀性对校准结果的不确定度有非常大的影响。
比例带参数是恒温槽的控温系统的重要参数,它可能会因为各种情况而需要进行调节。比例带(PB)值是用户可设置的参数,可通过调节来实现最大程度的温度稳定性。简单来说,PB调节控制器响应温度变化的速度。PB值越大,响应速度越慢;PB值越小,响应速度越快。
理解比例带的最好途径是对其进行试验。需要一定的耐心和时间才能准确地知道如何调节比例带。
最佳PB设置取决于以下因素
1. 设置点温度。
2. 加热器设置。
a. 较大加热器功率
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较大的加热器功率会使恒温槽响应较快。
b. 较小加热器功率
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较小的加热器功率会使恒温槽响应较慢。
c. 占空比
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规定温度下,较大的加热器功率(如果可用)会降低恒温槽的占空比
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规定温度下,较小的加热器功率(如果有多种设置可用)会增大恒温槽的占空比
3. 液体黏度(如适用)液体是造成混乱和稳定性问题的最大因素,通过正确调节比例带往往很容易解决这些问题。
a. 黏度
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黏度较大(较稠)的液体通常要求较大的比例带。
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黏度较小(较稀)的液体在相同温度下通常要求较小的比例带。
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液体的黏度随温度变化
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温度越低,液体的黏度变得越高(越稠)
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温度越高,液体的黏度变得越低(越稀)
b. 液体温度
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一般来说,温度较高时要求降低比例带(假设在某个范围内使用相同的液体)。
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温度较低时通常导致液体变稠,要求增大比例带。
c. 液体纯度
4. 热损耗
a. 热损耗通常与设置点有关。
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接近环境温度的设置点具有较低的热损耗
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高于环境温度的设置点具有较高的热损耗
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低于环境温度的设置点存在相反的问题,从周围环境吸收热量。
b. 无冷却系统时的占空比和热损耗
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一般而言,如果热损耗较高(恒温槽无盖子),占空比将较高
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一般而言,如果热损耗较低(恒温槽有盖子),占空比则较低
c. 有冷却系统时的占空比和热损耗
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通常情况下,如果使用冷却系统,打开冷却时可在环境温度附近实现更好的稳定度。
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在此类条件下,比例带的调节依赖于上述讨论的因数,例如液体和加热器设置。
通过降低PB值,直到温度开始振荡,可找到最佳PB。利用带有图形显示的参考测温仪,很容易观察到何时发生了振荡(参见图1)。如果不能以图形方式观察温度,则可改用控制器的“加热器功率百分比”。使用加热器功率百分比,百分比值将保持在0至100%之间循环。通常情况下,同时按下“Set”(设置)键和“Exit”(退出)键,可显示加热器功率百分比。在调整完比例带之后,恒温槽需要15至45分钟才能达到稳定。调节比例带就好像恒温槽刚达到温度点,需要时间进行稳定。
在温度开始以正弦方式进行振荡时,在当前比例带设置上增加25%,直到振荡刚好停止。
如果温度略有不稳(非正弦),表明比例带设置值过大(见图2)。
以小于25%的步距降低比例带设定值,温度最终将达到稳定(参见图3)。
这将是最佳PB设置。确定最佳PB之后,将该值记录下来,便于下次再次设置并使用相同的温度。在+/- 25°C范围之内,有可能使用相同的PB设置,而无需进行调节。这将取决于以上所述的4项因素。如果恒温槽、干式炉校准器或独立控制器具有较宽的温度范围,创建比例带查找表可能非常有用。