基于单片机的恒温式自动量热仪设计

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4 {( Z* q% p, X; G- L+ {9 f. s/ b# P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
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
. N, i" O2 Y1 Z: w6 }, GPT1000为核心器件的高精度恒温式自动量热仪设计。
$ o2 \4 n7 J" w  v关键词:量热仪;单片机;测温精度;发热量
9 p. Q6 y# Z% o* r引言
燃料的价值就在于燃烧过程中能够发热,因此燃烧热量就
# A& Y) e4 c6 Y0 C$ G- g: v. I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
9 t  w. _( V$ r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
电力、煤炭、焦炭石油、化工、水泥、军工、粮食、饲料、木材、木
0 N, x. |6 N: J5 N4 t) Z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
% v: y. m4 ^8 A* `! R5 w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
0 y5 e1 [1 ~, v! d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
' J; M8 ?+ `/ n: x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
% O6 m6 J; H0 {, @. V- P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,
6 H# S& {: Q6 V& 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
( Q9 N% s0 y. a+ H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
0 [! `; ~8 ?' n* Z7 a到客观和人为干扰,准确性受到-定影响。为了解决这- -问题
9 N1 V5 A1 w2 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
  d- K  ~! m  l' @了以单片机为控制单元，选用更高精度的铂电阻PT1000作为
7 I  t8 c" A" E( w8 n. @6 c0 v温度传感器,精心设计相关电路,增加信号处理单元,采用Lab-
# B. a* g6 d3 L+ v$ C$ q0 C! KVIEW设计操作界面等,不仅提升了量热仪的测量精度,而且具
有良好的性价比。
$ Z& N; s5 U5 V/ ?7 @" e- V1基本原理
% A2 S6 H) b5 `$ I& `- c% S恒温式量热仪采用氧弹法来测定发热量。通过放在氧弹内
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
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:
, k: x4 a# M/ G8 i由上述公式可知,只要能准确测量氧弹中水的温度及相关
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