平板导热仪加热功率测量问题的探讨

一、平板导热仪加热功率校准问题的提出

平板导热仪主要应用在建筑检测实验室，用于对建筑材料的导热系数进行测量。根据国家标准GB/T10294-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》之3.5.3条款可知，导热系数的计算公式λ=φ×d/A(T1-T2)

其中φ为平均加热功率，d为试件平均厚度，A为计量面积，T1为热面温度平均值，T2为冷面温度平均值。

由此可知，平均加热功率直接影响导热系数的大小，是参与计算的一个重要参数。但是，由于加热功率在测量过程中是一个变化的数值，参与计算的是在平衡时间内的平均值，平板导热仪大多采用软件计算的方式，累积一段时间的功率再参与导热系数的计算，使用者对计算的过程了解甚少，所以在对平板导热仪进行周期检校时只对温度参数进行校准而忽略功率测量的校准。

依据GB/T10294-2008之2.1.4.3，对电功率测量所需的准确度应达到0.1%，因此，为保证检测结果的科学公正，必须对功率测量单元进行校准。

二、加热功率测量的方式

平板导热仪是一种基于傅立叶导热定律而进行材料导热系数测量的仪器。设计的基本原理相同，但对于加热功率测量单元，不同品牌的产品会有较大的差别。目前了解到的功率测量方式可以分为3种。

diyi种，对加热产生的电压、电流通过功率传感器进行测量，然后将传感器输出的电压信号反馈至计算机中，根据传感器的转换关系，利用软件编程显示功率测量值。第二种，采用带有通信功能的数字功率表替代功率传感器，计算机通过与数字功率表通信采集功率数值。第三种，直接对加热电压、电流进行测量和数据采集，功率的计算过程由软件编程来完成。

三、平板导热仪校准方法

1.标准功率源法

适用对象：diyi种和第二种测量方式。

校准依据：JJG780-1994《交流数字功率表检定规程》、JJG126-1995《交流电量变换为直流电量电工测量变送器检定规程》。

校准方法：采用标准功率源对功率传感器或功率表进行直接测量，以系统界面中的功率测量值作为被测表示值，进行整体校准。

具体接线端子通常会标注在传感器或功率表的明显位置，按照数字功率表或功率传感器的信号输入范围，均匀选取测量点，覆盖功率测量全部量程。

加热功率有直流和交流两种。直流功率的校准可以参照交流功率的测量方法，除上述规程外，还可参照JJG124-2005《电流表、电压表、功率表及电阻表检定规程》中关于直流功率部分的测量方法。

调试：校准人员可以通过智能功率表面板或软件，进行零位或线性关系的调整，以满足指标要求。

2.标准表法

适用对象：第三种测量方式。

校准依据：除了前文提到的3个规程，还可以参照JJG315-1983《直流数字电压表试行检定规程》和JJG598-1989《直流数字电流表试行检定规程》。

校准方法：询问厂家工程师找到电压及电流测量线路，将电压表或数字功率计电压端并联在电压测量回路两端，将电流表或数字功率计电流端串联接入电流测量回路。

测量点只能根据实际加热中的功率进行选取，加热过程中功率值始终变化，通常记录刚刚加热时的功率值和稳定后的功率值。

调试：如果出现数值不准的情况，只能由厂家工程师对功率算法进行修正，校准人员无法自行进行数据修正。

四、平板导热仪校准中的问题及建议

1.在使用功率传感器的测量模块中，一般会使用两个功率传感器，用来测量加热过程中大小不同的功率数值。在计量时，应注意软件中关于大小功率传感器的切换，如果选择错误则没有数值显示。

2.关于证书的确认。在GB/T10294-2008之2.1.4.3中要求电功率测量所需的准确度为0.1%。但在实际计量时发现，用于采集功率数值的传感器或功率表的准确度通常都在0.2级或0.5级，按照量值传递的原则，使用0.04%的功率源可以对其进行量值传递。但是，校准时如果示值误差满足0.2级要求但不满足0.1级，使用者会要求进行数据调试，使数值达到0.1%的要求。

此外，以下还有两个建议：

(1)建议统一加热功率测量的方式，尽量避免采用直接测量电压、电流的功率测量方式，而采用功率变送器或功率表采集的方式。

(2)标准中关于电功率测量的要求还应细化，因为0.1级的要求对于直流功率和交流功率的意义是不同的。0.1级交流功率表应在实验室内进行测量，不具备现场校准的条件。相关标准应在技术实现和量值传递两方面进行综合考虑。