一种梯度恒温控制方法
【专利摘要】本发明属于计量【技术领域】，具体涉及一种梯度恒温控制方法。本发明通过将计量标准设备或被检设备制作为：将其内部受温度影响的器件或设备整体，放置于能自身随带或专门定制的恒稳设备中：该恒稳设备为可设定温度值的温控加热装置。且计量标准设备具有自动温度修正能力。使得检定工作不受四季温度波动的影响，不用专用空调设备，不需将室内温度调整到固定不变的检定环境温度；而是根据自然环境温度的变化合理设定环境温度值及设定特定恒温箱的恒温值，使被检设备，标准设备检定环境三者不是处在相同的温度环境，而是可以存在温度梯度。整个检定过程用两个小恒温箱的能量消耗替代大型检定室的能量消耗达到节能的目的。
【专利说明】一种梯度恒温控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于计量【技术领域】，具体涉及一种梯度恒温控制方法。
【背景技术】
[0002]随着目前科学技术的不断进步，检定设备的精度越来越高，因而对环境要求越来越严，为此环境设备能源消耗的负担不断增大，然后，从各方面因素来说，节约能源、降低消耗的需求同时也迫在眉睫。要节能降耗必须打破传统的观念，改变传统的方法。对现有的方法进行创新改革。
[0003]目前国内外计量检定场所的环境温度要求严格，无论是冬天极寒环境还是夏天极热环境，检定人员、被检设备和标准设备三者均处在同一宽大恒温场中，如附图1所示。其场所设定恒温值大都定在20°c，称之为传统恒温值。在极寒或极热的环境条件下，相对传统恒温值最大温差超过20°C。检定场所相对大的温差、大的空间要使其均匀性、偏差,波动性等均满足相应规程要求，必须投入大的空调设备并消耗大量的电能才可。
[0004]由此，因目前检定室或实验室采用固定温度，需配用足够功率的恒温设备，消耗大量的电能。如何实现检定环境不受四季温度变化和波动的影响，从而达到节约能源的目的，是目前主要研究的方向。
【发明内容】
[0005](一)要解决的技术问题
[0006]本发明要解决的技术问题是:如何解决目前在极端温度环境下，必须投入大的空调设备并消耗大量的电能才能够进行精度计量的问题。
[0007](二)技术方案
[0008]为解决现有技术的问题，本发明提供一种梯度恒温控制方法，所述梯度恒温控制方法基于梯度恒温控制系统来实施，所述梯度恒温控制系统包括:被检设备、标准设备；所述被检设备、标准设备与检定人员处于各自不同存在温度温差梯度的恒温场中；所述被检设备和标准设备均设置为递度标准设备，所述递度标准设备设置为带有可设定恒温值的恒温箱，并能在相应温度下进行温度修正的标准设备；将标准设备中能够受温度影响的器件或标准设备整体放在具有自动调节温度、带有加热系统的保温箱体中，且温场均匀恒定，其均匀度、偏差及波动量设置为不超过0.5°C;所述恒温箱设置为其设定温度可在15°C、25°C、35°C三个恒温点上调节；
[0009](I)假若在极寒条件下，环境温度在O?5°C上下波动，波动的上限值5°C，若检定场所的恒温设备、即空调的稳定精度为±2°C ；
[0010](1.1)设定检定场所经空调控温后的恒温值为12°C，则检定场所经恒温后的温度在10?14°C范围内波动，波动的上限值为14°c;分别将被检设备和标准设备所带恒温箱的设定恒温值设定在15°C恒温点上，恒温箱与检定场所最大温差为5°C;将较小空间的恒温箱加热5 °C，并使箱内温度稳定在15±0.5°C上；[0011](1.2)如果不启用检定场所的空调，检定场所温度在O?5°C上下波动，两恒温箱的设定恒温值依然设定为15°C，恒温箱与检定场所最大温差为15°C ;将较小空间的恒温箱加热15°C，并使箱内温度稳定在15±0.5°C以内；由此，两恒温箱加热上升15°C，较之检定场所加热升高20°C节能得多；
[0012](2)若是在极热条件下环境温度在35+5°C上下波动，波动的上限值40°C，因恒温箱的最高恒温温度为35°C，在这个温度下，将检定场所经空调控温后的恒温值设为30°C，让检定场所温度在恒温设备，即在室内空调的控制下稳定在30°C左右，如果检定场所的恒温设备的控温精度为±2°C，则检定场所经恒温后的温度在28?32°C范围波动，波动的上限值为32 °C ；
[0013]将标准设备与被检设备所带恒温箱的设定恒温值设定为35°C，恒温箱与检定场所至多加温TC ;将较小空间的两恒温箱加温TC，并稳定在35±1°C以内；由此，两恒温箱加热上升7°C要比检定场所制冷下降20°C节能得多。
[0014](三)有益效果
[0015]本发明技术方案通过将计量标准设备或被检设备制作为:将其内部受温度影响的器件或设备整体，放置于能自身随带或专门定制的恒稳设备中:该恒稳设备为可设定温度值的温控加热装置。且计量标准设备具有自动温度修正能力。使得检定工作不受四季温度波动的影响，不用专用空调设备，不需将室内温度调整到固定不变的检定环境温度；而是根据自然环境温度的变化合理设定环境温度值及设定特定恒温箱的恒温值，使被检设备，标准设备检定环境三者不是处在相同的温度环境，而是可以存在温度梯度(温差)。最后根据温度情况由标准器所随带的程序自动进行温度修正。整个检定过程用两个小恒温箱的能量消耗替代大型检定室的能量消耗达到节能的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为传统检定方案示意图。
[0017]图2为本发明绿色检定方案在极寒下关闭室内空调的示意图。
[0018]图3为本发明绿色检定方案在极寒下启动室内空调的示意图。
[0019]图4为本发明绿色检定方案在极热下关闭室内空调的示意图。
[0020]图5为本发明绿色检定方案在极热下启动室内空调的示意图。
【具体实施方式】
[0021]为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。
[0022]本发明提出“绿色检定环境方案一梯度恒温法”以解决上述现有技术中存在的问题，‘梯度恒温法’ 一被检设备、标准设备和检定人员三者可以处于各自不同的恒温场中；它们之间可以存在温度梯度(温差)。由于计量检定工作是一项严密的工作，要使所测试的量值准确可靠，就必须保证所处的环境温度均匀稳定，对所测试的数据受环境影响控制在许可范围；但由于四季更迭冬夏变化，室内温度一年内可在0-40°C范围波动。因而为顾全两极，目前检定场所的恒温值取四季的平均温度20°C作为检定场所的温度值；无论冬夏其值固定不变。如果检定场所的恒温值随自然温度变化而改变，那么对于被检设备和标准设备处在相同温度空间，均要受环境温度影响。由于标准设备与被检设备温度特性不同，因而受影响的程度不同。那么温度补偿工作便是一个非常复杂的工作。但如果检定中采用特定的标准设备(称为递度标准设备)，其计量性能不受环境温度影响。检定人员可根据环境温度，合理设定检定场所的恒温值。检定结果只要根据相应的温度，对被检量进行修正。就能达到准确计量的目的。
[0023]“递度标准设备” 一带有可设定恒温值的恒温箱，并能在相应温度下进行温度修正的标准设备。将标准设备中能够受温度影响的器件或标准器的整体放在具有自动调节温度、带有加热系统的保温箱体中，且温场均匀恒定，均匀度、偏差及波动量均不会超过
0.5°C。温度控制系统设定温度可在15°C、25°C、35°C三个恒温点上调节。每调到一恒温点，则标准器的关键部件或整个标准器便以自身的调节精度恒定在该温度点周围，由于标准器内部设置程序对该温度点的量值能够自动进行温度修正，其计量特性不受周围环境的影响。也就是说:用“递度标准设备”作标准设备开展检定工作，只要保证该设备的内设温度控制系统，在三个任一恒温点上都能够正常工作。则该标准设备的计量性能便不受环境温度影响，无需考虑检定场所的温湿度变化。因该恒温系统只有加热系统，要保证标准设备的恒温系统正常工作，其温度范围只有在加热控制的范围，其箱内恒温系统才会发挥作用。也就是必须满足箱外的检定场所温度不高于箱内恒温点的温度。
[0024]设定恒温值一恒温箱或恒温场所每调定一个温度值，则恒温控制系统使恒温箱或恒温场所的温度值在该调定的温度值上下波动。其波动的范围与恒温控制系统的控温精度有关。
[0025]具体而言，本发明提供的梯度恒温控制方法，其基于梯度恒温控制系统来实施，所述梯度恒温控制系统包括:被检设备、标准设备；所述被检设备、标准设备与检定人员处于各自不同存在温度温差梯度的恒温场中；所述被检设备和标准设备均设置为递度标准设备，所述递度标准设备设置为带有可设定恒温值的恒温箱，并能在相应温度下进行温度修正的标准设备；将标准设备中能够受温度影响的器件或标准设备整体放在具有自动调节温度、带有加热系统的保温箱体中，且温场均匀恒定，其均匀度、偏差及波动量设置为不超过
0.5°C;所述恒温箱设置为其设定温度可在15°C、25°C、35°C三个恒温点上调节；因该恒温箱内仅设有加热系统，要保证标准设备的恒温箱正常工作，其温度范围只有在加热控制的范围，其箱内恒温系统才会发挥作用；亦即箱外的检定场所温度设置为不高于箱内恒温点的温度;
[0026]采用梯度恒温控制方法进行检定有两种情况:一种是被检设备和标准设备均是“递度标准设备”；另一种情况是仅标准设备是“递度标准设备”，被检设备处在检定场所中。
[0027]对于前种情况，由于标准设备与被检设备均带恒温箱，两恒温箱的设定恒温值相同，若不考虑检定人员对环境的适应性，则不启用检定场所的恒温设备；两恒温箱的设定恒温值设置为高于或等于检定场所波动的上限值即可，若启用检定场所的恒温设备，其值均需高于或等于经恒温后波动的上限值；由于恒温箱只有加热恒温装置，因此设定检定场所恒温值时，需保证经恒温后的检定场所温度波动的上限值低于恒温箱的设定恒温值，由此确保恒温箱稳定性能达到要求；
[0028](I)假若在极寒条件下，环境温度在O?5°C上下波动，波动的上限值5°C，若检定场所的恒温设备、即空调的稳定精度为±2°C ；[0029](1.1)在这个温度下考虑人的适应能力，设定检定场所经空调控温后的恒温值为12°C，如图3所示，则检定场所经恒温后的温度在10?14°C范围内波动，波动的上限值为14°C ;在这种情况室内温度5°C上升到14°C空调需消耗能源，即便不开展检定工作，从工作人员的适应能力出发也会存在的，因此这部分消耗不能计算在内；
[0030]分别将被检设备和标准设备所带恒温箱的设定恒温值设定在15°C恒温点上，恒温箱与检定场所最大温差为5°C ;将较小空间的恒温箱加热5°C，并使箱内温度稳定在15 ± 0.5 °C上，这是很容易达到的；
[0031](1.2)如果不启用检定场所的空调，如图2所示，检定场所温度在O?5°C上下波动，两恒温箱的设定恒温值依然设定为15°C，恒温箱与检定场所最大温差为15°C;将较小空间的恒温箱加热15°C，并使箱内温度稳定在15±0.5°C以内也一样容易达到；由此，两恒温箱加热上升15°C，较之检定场所加热升高20°C节能得多(检定场所为传统恒温值20°C的情况下比较)；
[0032](2)若是在极热条件下环境温度在35+5°C上下波动，波动的上限值40°C，如图4所示，因恒温箱的最高恒温温度为35°C，在这个温度下，将检定场所经空调控温后的恒温值设为30°C，如图5所示，让检定场所温度在恒温设备，即在室内空调的控制下稳定在30°C左右，如果检定场所的恒温设备的控温精度为±2°C，则检定场所经恒温后的温度在28?32°C范围波动，波动的上限值为32°C ；
[0033]将标准设备与被检设备所带恒温箱的设定恒温值设定为35°C，恒温箱与检定场所至多加温TC ;将较小空间的两恒温箱加温TC，并稳定在35±1°C以内；由此，相比传统检定环境而言，两恒温箱加热上升7°C要比检定场所制冷下降20°C节能得多。当然检定场所降低5°C需要消耗能源，但这种情况即便不开展检定工作，从工作人员的适应能力出发也会存在的，因此这部分消耗不能计算在内。
[0034]另一种情况是被检设备不带恒温箱，而处在检定场所大的环境空间，因此环境温度对被检量会产生影响，这样就要求检定场所温度波动控制在一定的范围内，并且能够确定相应温度下的修正值。由于标准设备带恒温箱，只要检定场所设定恒温值低于恒温箱设定恒温值，符合恒温箱的恒温条件，就不用考虑标准设备的修正问题。这种情况就必须满足以下两个条件:一个是必须确保检定场所的温场波动量在许可的范围内，且保证检定工作时间内检定场所的最高温度低于标准设备恒温值；另一个是要求能够在相应温度下对被检量进行温度修正。前者要求:检定场所的设定恒温值接近自然环境波动的平均温度值，使检定场所的恒温设备在尽可能小的温差下工作；后者要求:经恒温后检定场所波动的上限值低于或等于恒温箱设定恒温值。对被检设备的温度修正问题，由于检定人员必然是被检设备的专业人员(取得相应资格计量检定员证的检定人员必定是对相应的被检器具的计量特性比较熟悉)。而且检定规程也是以被检设备的角度规定操作方法。作为检定人员对被检设备的性能熟知程度要比对标准设备性能认知程度深得多。而大部分规程已给出了被检量的相应温度修正值，即便没有提供还可以用实验的方法求得。因此只要标准设备不受环境温度影响，而环境温度波动不大，被检量就可以修正，检定工作便可以正常进行。
[0035]只要有“递度标准设备”，加之适当的调整方法。可以使传统的检定方法解决不了的因对环境场所大量资金投入和能源消耗得以解决。此外还因温场性能提高而使检定质量大大提闻。[0036]综上，由于目前从事计量检定或精密实验，要求具有特定的环境实验室。传统方法是投入资金建设标准实验室，其实验室首要考虑的是购置并安装大型恒温设备。依照本发明的方法，可以节省专用恒温设备的投入。在计量标准设备中(或外部)设计制作“加热恒温装置”(称专用装置)，根据自然温度的高低调节该专用装置的设定温度值，使专用装置工作在升温恒定状态。工作室的环境温度恒定在适宜的温度下一采用普通空调设备。工作时，室内温度调到:冬季比自然环境温度略高，夏季比自然环境温度略低状态即可。
[0037]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种梯度恒温控制方法，其特征在于，所述梯度恒温控制方法基于梯度恒温控制系统来实施，所述梯度恒温控制系统包括:被检设备、标准设备；所述被检设备、标准设备与检定人员处于各自不同存在温度温差梯度的恒温场中；所述被检设备和标准设备均设置为递度标准设备，所述递度标准设备设置为带有可设定恒温值的恒温箱，并能在相应温度下进行温度修正的标准设备；将标准设备中能够受温度影响的器件或标准设备整体放在具有自动调节温度、带有加热系统的保温箱体中，且温场均匀恒定，其均匀度、偏差及波动量设置为不超过0.5°c ;所述恒温箱设置为其设定温度可在15°C、25°C、35°C三个恒温点上调节; (1)假若在极寒条件下，环境温度在O?5°C上下波动，波动的上限值5°C，若检定场所的恒温设备、即空调的稳定精度为±2°C ； (1.0设定检定场所经空调控温后的恒温值为12°C，则检定场所经恒温后的温度在10?14°C范围内波动，波动的上限值为14°C ;分别将被检设备和标准设备所带恒温箱的设定恒温值设定在15°C恒温点上，恒温箱与检定场所最大温差为5°C;将较小空间的恒温箱加热5 °C，并使箱内温度稳定在15±0.5°C上； (1.2)如果不启用检定场所的空调，检定场所温度在O?5°C上下波动，两恒温箱的设定恒温值依然设定为15°C，恒温箱与检定场所最大温差为15°C ;将较小空间的恒温箱加热15°C，并使箱内温度稳定在15±0.5°C以内；由此，两恒温箱加热上升15°C，较之检定场所加热升高20°C节能得多； (2)若是在极热条件下环境温度在35+5°C上下波动，波动的上限值40°C，因恒温箱的最高恒温温度为35°C，在这个温度下，将检定场所经空调控温后的恒温值设为30°C，让检定场所温度在恒温设备，即在室内空调的控制下稳定在30°C左右，如果检定场所的恒温设备的控温精度为±2°C，则检定场所经恒温后的温度在28?32°C范围波动，波动的上限值为 32。。； 将标准设备与被检设备所带恒温箱的设定恒温值设定为35°C，恒温箱与检定场所至多加温TC ;将较小空间的两恒温箱加温TC，并稳定在35±1°C以内；由此，两恒温箱加热上升7°C要比检定场所制冷下降20°C节能得多。
【文档编号】G05D23/00GK103914090SQ201410125351
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年3月31日 优先权日:2014年3月31日
【发明者】张中华, 寇建政 申请人:湖北江山重工有限责任公司