全自动热电偶检定系统的设计与实现

　　热电偶作为温度传感器从19世纪发展至今,已广泛用于石油、化工、水利、航天、电力、核电等行业领域。高效、准确、可靠已成为热电偶的检定工作的发展趋势和需要。传统的热电偶检定系统一般是静态标定形式,数据采集和处理需要人工完成,标定时间长,劳动强度高、计算重复繁琐、效率低、容易出错。针对传统手动控温、手动检测的方式存在的缺点,当前的热电偶检定工作主要采用自动检定系统,但一般的自动检定系统可移植差,不够灵活,限制了其使用。

　　笔者长期和浙江洞头自动化仪表厂合作,从温度计量的实际出发,研制开发出VSTR-100系列热电偶自动检定系统,高精度硬件的组成和强大的软件配合保证了检测结果的准确性。利用该系统进行热电偶检定,只要装好炉,接好线,在软件中设定有关参数后,系统根据要求自动实现升温、恒温、检定误差计算、数据存储等工作,检定结束后系统自动切断检定炉主回路电源,整个检定过程不需要人工干预。该系统完全符合相应国家检定规程JJG75—95、JJG351—96、JJG141—2000、JJF1098—2003和相应国家标准的各项技术要求,是各计量部门、科研单位及相关行业内生产企业实现计量检定和产品检验自动化的理想设备。

　　1　系统组成及工作原理

　　1·1　系统硬件组成

　　系统主要由三大模块组成:温度伺服控制模块(检定炉、控温偶、伺服器)、数据采集模块(接线台、扫描开关和数字万用表)、数据处理模块(计算机、打印机)。VSTR-100系列热电偶自动检定系统的硬件组成如图1所示。

　　在系统的组成中,伺服器的关键部件控温仪表采用了日本岛电的高精度控温表头FP93,该控温仪表不仅控温精度可以高达0·06℃/min,并且具有AT自整定功能,可以控制不同种类的检定炉。接线台是和热电偶自动检定系统相配套的,为10通道2线制,自带冷端补偿器,主要目的是为了方便接线,提高检定效率。扫描开关采用专为本系统自行设计的低热电势开关,开关的寄生电势小于0·4μV,可以进行自动控制和手动控制,带大屏幕LCD显示,可靠性高,寿命长。为保证系统的不确定度,对不同系统分别采用不同等级的数字电压表,标准偶系统采用七位半数字电压表(HP34420A),工作偶系统采用六位半数字电压表(HP34401A或K2000)。计算机采用工控机或品牌商用机以保证系统的稳定性。整个系统用到3个串口,由于当前主流计算机只有1个或没有串口,所以必须借助1拖4串口卡实现多串口的应用功能。

　　1·2　系统软件设计

　　VSTR-100系列热电偶自动检定系统的软件采用微软的VC++6·0进行设计开发,主要是考虑到系统的可扩展性和日后的可维护性,以及C++语言强大的面向对象的特性和MFC的强大功能。软件设计基于面向对象设计理念,整个软件系统都是由不同的类型组成的,根据系统不同的功能随时可以通过现有的类型进行组合、扩展,编写出新的功能软件。目前,该软件可以适应基于Windows平台的不同的操作系统。主要功能包括:系统自检、自动检定、温场测试、不确定度测试、90温标查询、数据报表查询和打印等。