智能温度校验系统的设计

　　0 引言

　　在现代化电力、 化工、 矿产、 粮食等各工农业部门都有成千上万个需要测量的温度信号， 这些温度信号是关系到各部门生产运行的重要指标。 这就需要大量的热电阻、 热电偶来测量这些温度信号， 相应的需要大量的热工二次仪表， 而其测量热工参数的准确度和运行的可靠性直接关系到设备运行的安全性， 所以必须进行定期校验。 温度检验仪是用来对测量现场热电阻、 热电偶的二次仪表进行精度校验的工具。 随着科技的进步， 含有微计算机或微处理器的智能仪器极大的促进了测量仪器的发展。 作为计算机与测量仪器相结合的产物， 除了测量功能， 智能仪器还具有对数据的存储、 运算逻辑判断及自动化操作等功能。 本文设计的智能温度校验系统，可以测量和模拟 8 种分度号热电偶和 4 种分度号热电阻输出电压、 电流、 电阻信号， 并且实现了自动冷端温度补偿和自动校准， 提高了测量及输出准确度[1]。

　　1 系统总体设计

　　智能温度校验仪通常都有测量和输出两大功能， 由用户选择电流、 电阻、 电压模拟各种热电偶和热电阻的输出信号， 作为对应热工二次仪表计量检定、 校验的标准信号源， 或者用来测量对应被测参数。 在本文的设计中， 依照低功耗和尽量减少不必要的元器件的原则， 分为以下几个部分： 微处理器控制电路、 测量电路、 模拟输出电路 (即校验电路)、 冷端温度补偿电路、 自动校准电路、 数据存储电路、 键盘及显示电路、 与 PC 接口电路、 电源电路。 系统的总体设计如图 1 所示。

　　2 系统硬件设计

　　2.1 微处理器的选用

　　微处理器是整个电路工作的核心， 是完成所有功能的指挥者， 其性能的稳定可靠是整机功能实现的基础。在本系统中选用 AT89S52 单片机作为控制器， 它的产品成熟度高、 应用广泛、 应用实例很多而便于借鉴、 兼容性好、 便于编程、 性价比高， 而且支持 ISP 在系统编程， 节约设计成本[2]。 本设计充分是利用单片机软件编程灵活、 自由度大的特点， 力求用软件完善各种控制算法和逻辑控制。

　　2.2 信号测量模块

　　信号的测量主要是对传感器输入信号的测量和更高精度校验仪对仪器本身的校验。 输入信号包括电压、 电流、 电阻 3 种信号。 由于输入电压信号一般都在几十毫伏左右， 电流也是在几到几十毫安， 这样的小信号稍有误差或者干扰， 信号本身将被淹没， 需要进行放大。电压信号的测量采用双列直插式的高精度斩波自稳零集成运算放大器ICL7650 作为一级放大电路，I-CL7650 是现行性能很优越的集成运放 ， 内部设有时钟(约 200HZ)、 误差检测校零电路， 从而实现自稳。电流信号的测量采用集成运放 OP37， 它是一种高精度放大器， 具有较高共模抑制比。 输入的电流信号经过典型 OP37 电流测量电路后， 在放大的同时实现 I/V变换， 成为电压信号。