探讨导热误差对热量表配对温度传感器的影响

热量表在我国是-种新的计量器具。随着城镇供热体制改革，热量表生产企业迅速发展。作为贸易结算的热量表，属于强制检定的计量器具，其准确与否直接关系百姓的利益和节能减排的成效。本文主要研究热量表配对温度传感器的测试方法，通过理论分析和实验数据，提出全浸式方法的弊端是忽略了导热误差。

l 热量表配对温度传感器测试方法(1)热量表计量原理热量表是-种测量在热交换环路中载热液体所吸收或释放热能的计量器具，其测量对象限定为以水为载体的供热或供冷系统。热量表主要由流量传感器、配对温度传感器和计算器三部分组成。计算器同时采集流量传感器信号和配对温度传感器温差信号，通过热量计算公式 (1)进行计算：tqJg ·Ah·dt (1)JO式中：Q为释放 (吸收)的热量值，kJ；g 为流经热量表中载热液体的质量流量，kg/s；Ah为热交换系统中入口温度与出口温度对应的载热液体的比焓值差，kJ/kg；t为时间，S。

(2)全浸式热量表配对温度传感器测试方法的弊端热量表配对温度传感器的测试采用比较法～配对温度传感器和标准铂电阻温度计放在同-个恒温槽内，待热平衡后，记录标准铂电阻温度计和被检热量表的温度值，要求配对温度传感器在各温度点测量的温度值与标准温度计测量的温度值之差的绝对值不大于2C；配对温度传感器在同-温度点测量的温度值之差应小于配对温度传感器温差最大允许误差的规定 。

从上可知：恒温槽是检定配对温度传感器的必备设备。目前，国内满足规程要求的恒温槽的工作区域都在液面以下 100～580mm之间。而配对温度传感器的长度-般是 25～50mm，为了在恒温槽工作区域内测试，必须把配对温度传感器全部浸入恒温槽中，包括密封螺纹和部分电缆，如图 1中 A传感器的放置。

但配对温度传感器的实际安装只有传感器部分在工作液体中，如图1中的B传感器的放置。由于外界条件不同，在不同液体温度下，温度传感器沿温度计轴向的导热不同，由导热引起的测量误差普遍存在。传感器的材料、工艺、温差、外部环境 (自然对流以及对流换热)等因素都直接影响导热误差 J。

图1 传感器放置位置图[收稿日期]2012-08-29[基金项目]十-五”国家科技支撑计划标准专项 (2009BAK66B01)[作者简介]王佩君 (1980-)，男，浙江宁波人，副研究员，毕业于中国计量学院，主要从事温度计量标准的研究和温度计校准工作。

工业计量 2013年第 23卷第3期 ·37·MEASUREMENT EQUlPMENT AND APPLICATION2 导热误差的分析和试验验证(1)导热误差的分析根据EN1434，每对温度传感器的同步误差是人口和出口之间的最小温差的3.5%，测量的最大不确定度是同步误差的 1/5。取 △ j 3C，则同步误差为：△ △ i X 3.5% 0.105oC，那么测量 的最大不确定度为：UAT/50.021℃。由于配对温度传感器总是2支传感器同时使用，所以在考虑最大不确定度后，配对误差在 (0.105-0.021×2)℃ 0.06oC内，才能保证配对温度传感器合格L3]。即导热误差最大不能超过0.06℃。

(2)导热误差试验验证选取6个厂家的热量表配对温度传感器，按照图1中A、B两种位置放置在特殊结构的恒温槽 中，确保恒温槽 A、B两种位置的波动度和均匀度都小于0.01 oC，然后进行测试，计算同-传感器在A、B两位置测试结果之差，如表 1，同时选取 2号和4号厂家的传感器，隔天重复测试，计算 2次测试结果之差，如表2。

表 1 不同厂家温度传感器在 A、B位置之差数据表 ℃2号厂家 4号厂家温度点 A位置 B位置 A位置 B位置2次人口 2次出口 2次入 口 2次出El 2次入 口 2次出口 2次人口 2次出口由表 1可以看出，由于不同厂家的热量表配对温度传感器的结构、材料、填充以及工艺各不相同，因此在深插入和浅插人检定的差值也相距甚远，最大差值超过 0.2C，最小差值在 0.01 oC以内。所以深插入检定不能完全反映配对温度传感器的性能，其结构产生的导热误差需要在浅插入深度下检定才能更接近实际使用状态，满足测量要求。

对比表 1和表 2可以发现：2号厂家的出口传感器在 85C点，导热误差具有很大的随机性；4号厂家的人口、出口传感器在 5C点，导热误差具有很大随机性；在50℃和 85C温度点，导热误差比较大。从表2还可以发现即使导热误差很大，那么在深插入(A位置)的情况下，其配对误差和重复性误差都很校3 结论从以上分析和试验可以得出以下结论 ：(1)因导热误差的存在，传统的恒温槽不适合热量表配对温度传感器测试；(2)由于以上测试都是在相同温差、相同环境下进行的，所以对于热量表配对温度传感器而言，导热误差主要由传感器的材料和工艺造成的。