基于F18高精密电桥的温度计自动测量检定系统

　　0　引言

　　温度计检定从测量到数据处理是一项量大、繁琐、但有规律的工作。中国计量科学研究院在标定铂电阻温度计时,使用英国自动系统实验室(ASL)的F18高精密自动交流电桥,但一直没有充分发挥其功效,而且数据人工录入,数据处理、分度表计算、证书打印分别进行。本文通过计算机、IEE488数据采集卡、F18电桥及扫描开关的结合,并利用VisualBasic6. 0,Access2000、MicrosoftExcel及水晶报表为主要开发工具,以W indows为开发平台设计出一套完善的温度计自动测量检定系统,使测量,数据处理,证书及分度表打印一体化,提高了测量准确度及温度计检定的工作效率。

　　1　测量系统

　　检定系统框图如图1。

　　该检定系统主要包括:F18高精密电桥、计算机及内置IEE488数据采集卡、扫描开关。F18电桥是八位的高精密自动交流桥,对于高等级温度计的检定工作中,不采用计算机读数,其需要经验估计,这样就带入了人为因素。通过计算机读数,可以多读出两位,取多次测量的统计平均,可以提高测量的精度。计算机内置IEE488采集卡分别和电桥及扫描开关相连,扫描开关有九个通道,一个通道作为标准电阻的连接通道,其余通道可以用来同时测量8支温度计。对于不同温区使用的铂电阻温度计检定时,要选择不同大小的标准电阻,以及在标准铂电阻检定过程中,为了消除温度计自热,要分别给温度计通入1mA和电流, F18电桥都给予支持。计算机通过采集卡根据地址来控制扫描开关和电桥都可自动选择。

　　2　软件开发

　　本软件的全部代码用Vb6来编写的,其中用到了Access数据库、Excel应用程序及Segate公司的水晶报表。采集界面完全模拟F18电桥前面板,界面友好,操作方便,并通过动态曲线监控,该曲线能给出可视区域的最大值、最小值、平均值。使用Ac2cess数据库存储检定信息及结果,以便查询。根据计量院要求,检定的原始记录要保存,并有一定的格式。因此,在本软件中使用Excel建立一个模板文件,其中包括九个温区的原始记录及格式,通过Vb的动态链接功能,采集结果可以传递到模板中并另存。在该模板中嵌入了一些固定的公式,对原始数据根据规程进行一些修正,包括静压、温度、自热修正。打印证书和分度表的时候,可以从该模板把数据导入到程序界面文本框内。证书及分度表的打印需要设计报表,本软件开发用Segate公司的水晶报表设计器及CrystalReport控件,与Vb6自带的报表设计器相比,该设计器功能强大,使用方便,大大简化了报表设计工作,提高了编程效率[1]。

　　F18电桥的初始设置包括:标准电阻、灵敏度、温度计通入电流、频率、带宽等。对于不同的铂电阻温度计,要选择不同的标准电阻。灵敏度在初始状态一般选择最低值,这样是为了保护电桥,在平衡过程中灵敏度逐渐增加。一般温度计放入固定点容器,需要等待温度计和固定点温度平衡后才能测量,在这期间用动态曲线来监控。平衡的判断条件随温度计的种类与等级不同而不同。扫描开关总共有九个通道,考虑多个温度计同时测量,对所有通道同时编程。多通道测量又分固定点测量和比较法测量两种。测量结束时输出测量的平均值,这个平均值是根据初始设定取平均值的。ITS-90温标从平衡氢三相点(13. 8033K)到银凝固点(961. 78℃)按不同的固定点分为九个温区[2],本软件根据不同的固定点及不同的算法对这九个温区都进行了开发。由于在检定过程中,单点温度值和W的相互转化是非常有用,所以本软件也增加了这一功能。对于证书和分度表的格式,本软件完全根据我院的要求来设计的。软件流程图见图2。