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鉑銠熱電偶

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鉑銠熱電偶校準係統的設計與研究

來源:www.kimmosasi.net作者:發表時間:2019-11-18

    摘 要:鉑銠熱電偶是電力電子等部門不可缺少的測量儀表,也是是電學計量領域常見的儀器,鉑銠熱電偶的測量精度與工業生產息息相關,因此對鉑銠熱電偶的計量校準具有非常重要的意義。目前的鉑銠熱電偶校準係統大多是由一台PC上位機控製一台福祿克5500A多功能校準源,一台福祿克5500A多功能校準源與一台鉑銠熱電偶連接,因此校準時間較長,檢測效率低;給校準員帶來了一定的麻煩。基於此,本文作者根據多年的鉑銠熱電偶校準經驗,由此設計了一種新型的鉑銠熱電偶校準係統,該校準係統可以同時校準多台(5台左右)鉑銠熱電偶,滿足鉑銠熱電偶快捷檢測需求,提高了計量校準效率,具有一定的實際應用價值。

    1 概 述
    多用表又稱為複用表、萬用表、三用表、繁用表等,是電力電子等部門不可缺少的測量儀表,一般以測量電壓、電流和電阻為主要目的。萬用表按顯示方式分為指針萬用表和數字萬用表,是一種多功能、多量程的測量儀表,一般萬用表可測量直流電流、 直流電壓、交流電流、交流電壓、電阻和音頻電平等。在利用多用表進行測量前,為了確保測量數值的準確性,通常需要將多用表進行校準工作。

    2 鉑銠熱電偶校準工作的現狀與問題2016 年國家質檢總局頒布了 JJF 1587-2016《鉑銠熱電偶校準規範》,此項工作統一了鉑銠熱電偶的校準要求,對於校準員而言,鉑銠熱電偶的校準工作非常的繁重,因其測量參數較多,同時為了保證鉑銠熱電偶量值的準確可靠,這就需要校準人員須要按照 JJF 1587-2016《鉑銠熱電偶校準規範》的具體要求對每一個參數進行校準,同時隨著鉑銠熱電偶型號、功能的逐漸完善,需要很長時間才能校準一台鉑銠熱電偶;在使用校準裝置對多用表進行校準時,通常使用數據線將校準裝置和多用表連接起來進行校準工作,由於校準裝置和多用表本身並不固定連接有數據線,當需要使用數據線時往往需要花費一定的時間去尋找,有時也會難免會遺失,查找困難,這無形中就給校準人員帶來了一定的麻煩,基於此,需要對目前的校準係統進行完善升級,為滿足高質量的校準檢測服務。

    3 鉑銠熱電偶校準係統的設計與研究
    圖 1 鉑銠熱電偶校準係統的示意圖,校準係統的示意圖中 3 為 PC 上位機,4 為福祿克 5500A 多功能校準源,5為多路適配切換器,6 為 RS485 通訊,7 為被校準的多台鉑銠熱電偶,鉑銠熱電偶校準係統主要由 PC 上位機、福祿克 5500A 多功能校準源、多路適配切換器組成。PC 上位機上運行有鉑銠熱電偶校準係統軟件,它通過 RS485 通訊來控製多路適配切換器,多路適配切換器一方麵通過RS485 通訊與福祿克 5500A 多功能校準源連接,從而實現了 PC 上位機對福祿克 5500A 多功能校準源的控製;多路適配切換器另一方麵通過 RS485 通訊與被校準的多台鉑銠熱電偶連接,從而實現了 PC 上位機對被校準的多台鉑銠熱電偶的切換控製,可選擇其中的某一台被校準的多台鉑銠熱電偶進行校準,當此台鉑銠熱電偶校準完畢後,PC上位機控製多路適配切換器切換另一台鉑銠熱電偶,如此循環下去,可以校準多台鉑銠熱電偶。

 

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    圖 2 為多路適配切換器原理圖,如圖 2 所示,多路適配切換器包括一個通信接口 1 以及與通信接口 1 相連的切換控製電路,切換控製電路包括多路輸入通道 21( 如輸入通道 1、輸入通道 2、輸入通道 3、輸出通道 N)和用於切換上述多路輸入通道 21 中的任一路作為有效傳輸通道的切換開關 22,輸出通道 23 與通信接口 1 相連。通過設置切換開關 22,就可選擇任意輸入通道 21 作為有效傳輸通道,從而實現多路鉑銠熱電偶選擇輸入,使硬件成本降低,且占用的安裝空間小。

 

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    4 鉑銠熱電偶校準係統的研究
    福祿克 5500A 多功能校準源是電氣計量校準領域常見的標準器,它能產生標準的直流電壓、交流電壓、直流電流、交流電流、電阻、電容、RTD 和熱電偶,可以同時輸出多路電流、電壓,也可以輸出單路的電流、電壓,模擬功率等。

 

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    圖 3 為多路適配切換器控製電路圖,本鉑銠熱電偶校準係統的鉑銠熱電偶適配器包括大電壓(1000V)交直流控製電路、大電流(10A)交直流控製電路、小電壓(35mV)交直流控製電路、小電流(350μA)交直流控製電路;這些控製電路分別控製標準源信號的實時通斷,控製的閾值分別為 1000V、10A、35mV、350μA,這種對大小交直流電壓、大小交直流電流、電阻、電容的控製方式簡單而有效,這為自動化控製提供了有力的基礎。

     5 鉑銠熱電偶校準係統的工作過程分析
    上文描述的鉑銠熱電偶校準係統的工作過程如下:

    (1)校準員在 PC 上位機上運行有鉑銠熱電偶校準係統軟件,按照先後順序錄入每一台鉑銠熱電偶的儀器信息(儀器信息包括鉑銠熱電偶的型號、編號、製造單位、準確度等級等相關信息),校準員要仔細核對該信息是否有誤,若存在錯誤要及時更正,經檢查無誤後方可保存到鉑銠熱電偶數據庫內,這樣可便於後續的儀器獲取、查詢、修改與比較,方便校準員進行統計分析,以備上級機關檢查。

    (2)PC 上位機通過 RS485 通訊來控製多路適配切換器,多路適配切換器通過 RS485 通訊與被校準的多台鉑銠熱電偶連接,多路適配切換器通過 RS485 通訊與福祿克5500A 多功能校準源連接,連接好後按照 JJF 1587-2016《鉑銠熱電偶校準規範》的規定進行每一個參數的逐一校準檢測,並分別將檢測值與標準值自動輸入鉑銠熱電偶校準係統軟件中,同時自動計算誤差,完成第一台鉑銠熱電偶的校準工作。

    (3)第一台鉑銠熱電偶校準完畢後,PC 上位機控製多路適配切換器切換到第二台鉑銠熱電偶,按照步驟(2)的工作工程對第二台鉑銠熱電偶進行校準,如此循環下去,實現了對每一台鉑銠熱電偶的校準。

    (4)鉑銠熱電偶校準係統根據上述的檢測結果,並結合 JJF 1587-2016《鉑銠熱電偶校準規範》的規定,判定被校的鉑銠熱電偶是否滿足要求,對於不滿足要求的規範要求的參數會有紅色提示,校準員可以對該參數進行重複測量,以此來提高檢測數據的真實有效。

    (5)校準工作結束了,係統可自動生產校準證書和校準原始記錄。

    6 結 語
    本文作者根據多年的鉑銠熱電偶校準經驗,由此設計了一種新型的鉑銠熱電偶校準係統,該校準係統可以同時校準多台(5 台左右)鉑銠熱電偶,滿足鉑銠熱電偶快捷檢測需求,提高了計量校準效率,具有一定的實際應用價值。