热电偶动态标定装置的研制

　　1　热电偶传统标定方法〔1〕、〔2〕

　　热电偶标定工作原理如图1—1所示。将被标定的热电偶放入恒温器,冷端放入装有冰水混合物的保温瓶内,以保持冷端温度为0℃,并与电位差计连成回路,开启恒温器电源开关,通过调节电接点水银温度计,使恒温器内温度自动控制在所需要的任一温度,同时读出对应点的热电势值E1,E2,…En,记录在表中,

　　这样便得到一系列的温度和热电势的对应值,即标定值。最后以热电势E为纵坐标,温度t为横坐标作出一条标定的热电偶特性曲线,如图1—2所示。

　　2　传统方法所存在的问题

　　2.1　时间较长

　　在标定的过程中需要若干点温度的稳定值,温度的调整是通过调节电接点水银温度计来完成的,但每调节一次,其温度都要波动较长的时间才能逐渐稳定,所以每次标定都需要较长的时间才能完成,因而这种标定方法实质上是一种静态标定方法。

　　2.2　误差较大

　　在标定过程中,由实验者读取温度值与热电势值,将不可避免地引起读数误差;另外,由于温度是通过电加热来改变的,所以极难稳定,波动时间长,更加增加了读数的不准确性。

　　3　热电偶的动态标定

　　随着大规模集成电路工艺技术水平的不断提高,以A/D、D/A为主的数据转换系统得到迅速发展。模拟技术和数字技术相互结合运用是必然趋势。数据采集与处理正是这一发展的重要分支,它在自动测试、自动控制和信号处理等领域中得到广泛应用。

　　3.1　热电偶动态标定原理

　　鉴于如图1—1所示的热电偶标定方法所存在的不足,将计算机数据采集系统引入如图1—1所示的装置中,并在装置中增加一支标准(已标定)热电偶,去掉电位差计,组成热电偶动态标定装置。其工作原理是在测试过程中,在电接点温度上升的任一时刻,被测热电偶和标准热电偶同时在同一温度下给出两个热电势信号,即模拟量,通过A/D转换,由于标准热电偶的温度与热电势的函数关系已知,可将标准热电偶输出的热电势信号转换成温度,然后通过微机绘制出被测热电偶的热电势—温度特性曲线,并实时显示。

　　3.2　数据采集系统〔3〕

　　3.2.1　数据采集硬件配置

　　数据采集系统由硬件和软件两部分组成。硬件配置如图3—1所示。

　　3.2.2　数据采集软件系统

　　数据采集系统软件全部由C语言编程,包括中断采集处理程序、采样数据及波形和图形监视、数据采集和处理3个模块。

　　3.2.2.1　数据采集的定时