基于单片机的恒温式自动量热仪设计

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# r* Z" `9 B% D& l! {# X. m摘要:量热仪是能源生产和能耗企业必备的重要测量仪器,其测量精度和效率直接影响着经济效益。为了提高量热仪的测量
) m, K; g9 p: @! Q( P精度，整个量热系统的测温精度、准确性、稳定性等诸多方面都需要得到改善和提高。本文给出了采用单片机及铂电阻
PT1000为核心器件的高精度恒温式自动量热仪设计。
" p7 t$ A: ~3 U. s关键词:量热仪;单片机;测温精度;发热量
( c& q  B5 R7 `  ~# v0 ?1 Z引言
5 @- d3 A7 _+ s% ^+ M燃料的价值就在于燃烧过程中能够发热,因此燃烧热量就
成为评估燃料质量最重要的指标,而燃烧热量通常是由量热仪
来测量的。因此,量热仪是能源生产和能耗企业必备的重要仪
$ \4 ^# }: c" v6 A器,其测量精度和效率直接影响着经济效益。量热仪可分别用于
  |) Q5 J. o% B电力、煤炭、焦炭石油、化工、水泥、军工、粮食、饲料、木材、木
; d& t" K0 ~$ K7 P# E9 y& c炭以及科研等行业测量固体、液体等可燃物资的发热量。由于
4 n. N, q8 M9 C+ g7 J( G$ \其应用范围很广,因此研制出更高测量精度和效率的量热仪具
7 A# u: |/ I* ^# H6 F2 P- U4 a4 }有很好的发展前景及经济效益。
我国是产煤大国,而衡量煤炭质量的最重要指标之一是其
燃烧发热量。因而,目前国内普遍采用以发热量作为动力煤计
价的主要依据。由于煤炭的发热量主要是利用量热仪来测定,
7 T( d1 T% i2 s# _4 U- U! Q- S! @因此,目前恒温式自动量热仪在包括煤炭生产以及用煤单位如
4 E: P, z( p0 |- G5 v4 b0 s; b电力等系统广泛应用。但由于其在测温过程中不可避免地会受
' P  r( F4 C9 y9 L% ?到客观和人为干扰,准确性受到-定影响。为了解决这- -问题
8 n! ~- I4 h% G% B+ \- c, q并根据现有量热仪存在的其它缺点,本文所设计的量热仪采用
5 N+ T' M- e, `8 l% t6 H了以单片机为控制单元，选用更高精度的铂电阻PT1000作为
温度传感器,精心设计相关电路,增加信号处理单元,采用Lab-
VIEW设计操作界面等,不仅提升了量热仪的测量精度,而且具
5 D/ U: ?7 L: L有良好的性价比。
" Q+ m7 w* Y$ ^$ h; k1基本原理
恒温式量热仪采用氧弹法来测定发热量。通过放在氧弹内
9 P$ T* d! |( |7 R. j4 a! Y样品煤的燃烧发热引起水温变化,由温度传感器检测该温度变
化,其对应电信号通过运放电路送到CPU控制中心(单片机)后
# |/ \" x' `8 d+ e进行AD转换。利用自行设计的测量控制软件对采样数据进行
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滤波、计算与分析,并利用经验公式进行修正,最后得出单位煤
的发热量。
根据氧弹法测量的基本原理,煤的发热量(高位发热量、低
位发热量)计算公式如下:
3 Q9 v, X7 h0 Q  w8 \由上述公式可知,只要能准确测量氧弹中水的温度及相关
& ?* g$ n0 Z  u* S1 n) y参数(煤重、包纸热等),就能较准确地测出煤的发热量。
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Monika

恒温式量热仪采用氧弹法来测定发热量