一種熱電偶自動(dòng)標(biāo)定系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種新型的熱電偶自動(dòng)標(biāo)定系統(tǒng)，屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及溫度傳感器技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]熱電偶在測(cè)溫領(lǐng)域中是應(yīng)用最為廣泛的溫度傳感器，科學(xué)實(shí)驗(yàn)和工業(yè)中都需要對(duì)溫度進(jìn)行精確的測(cè)量和控制。為了使熱電偶在測(cè)溫過程中能夠得到精確的測(cè)量結(jié)果，必須對(duì)新生產(chǎn)或使用中的精密熱電偶進(jìn)行靜態(tài)標(biāo)定，以保證其測(cè)量溫度的準(zhǔn)確性。傳統(tǒng)的靜態(tài)標(biāo)定過程通常是由人工來操作，將待標(biāo)定熱電偶放在預(yù)先設(shè)定的恒溫場(chǎng)中，記錄數(shù)據(jù)后通過擬合公式求出塞貝克系數(shù)以及線性度等熱電偶特性參數(shù)。
[0003]但是這種人工標(biāo)定熱電偶的方法不僅精度低、數(shù)據(jù)量少，而且存在人為干擾等問題，很難保證標(biāo)定結(jié)果的準(zhǔn)確性等缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于已有技術(shù)存在的缺陷，本實(shí)用新型的目的是要提出一種能夠適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境，實(shí)現(xiàn)標(biāo)定精度高、數(shù)據(jù)采集速率快、可以進(jìn)行多路熱電偶同時(shí)標(biāo)定的新型熱電偶的自動(dòng)標(biāo)定系統(tǒng)。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案:
[0006]一種熱電偶自動(dòng)標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于:
[0007]所述系統(tǒng)包括:
[0008]溫度計(jì)量爐、冰點(diǎn)恒溫器、信號(hào)放大電路、數(shù)據(jù)采集電路以及計(jì)算機(jī)；
[0009]若干待測(cè)熱電偶置于所述溫度計(jì)量爐內(nèi)，并通過補(bǔ)償導(dǎo)線與所述冰點(diǎn)恒溫器連接;
[0010]所述冰點(diǎn)恒溫器通過所述信號(hào)放大電路與所述數(shù)據(jù)采集電路連接；
[0011]所述數(shù)據(jù)采集電路與所述計(jì)算機(jī)連接，用于將采集的數(shù)據(jù)反饋至所述計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)及顯示；
[0012]同時(shí)所述溫度計(jì)量爐還通過RS232通訊接口連接所述計(jì)算機(jī)。
[0013]進(jìn)一步的，所述溫度計(jì)量爐優(yōu)選FLUKE 9144溫度計(jì)量爐。
[0014]進(jìn)一步的，所述信號(hào)放大電路包括AD524精密放大器以及對(duì)應(yīng)的反饋回路；具體的，所述AD524精密放大器采用同向輸入方式，并采用負(fù)反饋形式設(shè)定所述放大器的放大倍數(shù)；對(duì)應(yīng)的，所述的反饋回路由若干不同阻值的精密電阻以及多檔位旋鈕開關(guān)構(gòu)成，其通過切換所述多檔位旋鈕開關(guān)將不同的精密電阻接入到本信號(hào)放大電路中，以實(shí)現(xiàn)輸出不同增益，進(jìn)而達(dá)到適應(yīng)不同標(biāo)定精度、量程的測(cè)量終端的精確測(cè)量需要。
[0015]進(jìn)一步的，所述的數(shù)據(jù)采集電路優(yōu)選USB-4716多通道數(shù)據(jù)采集卡，可實(shí)現(xiàn)8只熱電偶同時(shí)進(jìn)彳丁尚精度、尚速自動(dòng)標(biāo)定。
[0016]所述的計(jì)算機(jī)通過RS232通訊接口獲取溫度計(jì)量爐反饋的數(shù)據(jù)信號(hào)并采集各待標(biāo)定熱電偶相應(yīng)的數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)信號(hào)包括實(shí)時(shí)爐溫獨(dú)居和穩(wěn)定狀態(tài)數(shù)據(jù)，這樣的反饋控制電路結(jié)構(gòu)可有效避免采用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶等其他方法采集溫度計(jì)量爐實(shí)時(shí)溫度所帶來的二次誤差。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果:
[0018]本實(shí)用新型是一種新型熱電偶的自動(dòng)標(biāo)定系統(tǒng)，其能夠進(jìn)行多路熱電偶同時(shí)標(biāo)定且數(shù)據(jù)采集速率快、能夠適應(yīng)不同標(biāo)定精度、量程的測(cè)量終端的精確測(cè)量需要。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型所述熱電偶自動(dòng)標(biāo)定系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為本實(shí)用新型所述熱電偶自動(dòng)標(biāo)定系統(tǒng)的硬件連接示意圖；
[0021]圖3為本實(shí)用新型所述熱電偶自動(dòng)標(biāo)定系統(tǒng)的信號(hào)放大電路部分實(shí)例原理圖。
[0022]圖中:1、溫度計(jì)量爐，2、冰點(diǎn)恒溫器，3、信號(hào)放大電路，4、數(shù)據(jù)采集電路，5、計(jì)算機(jī)，6、RS232通訊接口。
【具體實(shí)施方式】
[0023]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0024]如圖1一圖3所示，本實(shí)用新型所述的熱電偶自動(dòng)標(biāo)定系統(tǒng)，其主要由FLUKE 9144溫度計(jì)量爐1、冰點(diǎn)恒溫器2、信號(hào)放大電路3、USB-4716數(shù)據(jù)采集卡4和客戶端計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱計(jì)算機(jī)5等部分組成；其中冰點(diǎn)恒溫器2分別與待測(cè)熱電偶以及信號(hào)放大電路3連接，信號(hào)放大電路3又與USB-4716數(shù)據(jù)采集卡4連接，同時(shí)客戶端計(jì)算機(jī)分別與USB-4716數(shù)據(jù)采集卡以及FLUKE 9144溫度計(jì)量爐I連接。
[0025]具體的，傳統(tǒng)上靜態(tài)標(biāo)定熱電偶是分別采用恒溫水槽(室溫-100°C )、恒溫油槽(100C -3000C )、坩禍爐(300-2000°C )進(jìn)行分段標(biāo)定。但是由于標(biāo)定時(shí)設(shè)備自身溫度波動(dòng)度很大，且一次標(biāo)定需要大量的附加設(shè)備，標(biāo)定過程復(fù)雜且標(biāo)定結(jié)果精度不高。
[0026]基于上述問題，本實(shí)用新型采用由美國福祿克公司生產(chǎn)的FLUKE-9144溫度計(jì)量爐，該計(jì)量爐采用干式測(cè)量的方法，標(biāo)定范圍為50°C _660°C，同時(shí)溫度波動(dòng)度較小為0.rc /100°C。同時(shí)FLUKE-9144溫度計(jì)量爐能夠與計(jì)算機(jī)通過RS232接口通信，從而實(shí)現(xiàn)當(dāng)計(jì)算機(jī)獲取溫度計(jì)量爐反饋的實(shí)時(shí)爐溫和穩(wěn)定狀態(tài)等數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)，計(jì)算機(jī)開始進(jìn)行采集待標(biāo)定熱電偶相應(yīng)數(shù)據(jù)，可有效避免采用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶等其他方法采集溫度計(jì)量爐實(shí)時(shí)溫度所帶來的二次誤差。
[0027]本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)多只熱電偶同時(shí)進(jìn)行高精度、高速自動(dòng)標(biāo)定。本例優(yōu)選8只，即8只熱電偶同時(shí)分別與冰點(diǎn)恒溫器2連接，并通過信號(hào)放大電路3對(duì)信號(hào)分別進(jìn)行精密放大后再由USB-4716數(shù)據(jù)采集卡4把采集到的熱電勢(shì)數(shù)據(jù)傳給客戶端計(jì)算機(jī)。該USB-4716數(shù)據(jù)采集卡是具有16位分辨率，200KS/S采樣速率的多功能數(shù)據(jù)采集模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的高精度和高速采集；并配備16模擬/8差分輸入通道，兩個(gè)模擬輸出通道，8個(gè)數(shù)字輸入輸出通道，適用于單極和雙極輸入，脈沖輸出，同時(shí)由于熱電偶信號(hào)采集應(yīng)用差分輸入方式，所以，能夠?qū)崿F(xiàn)8只熱電偶同步標(biāo)定。另該模塊同時(shí)具有自動(dòng)校準(zhǔn)功能，支持熱插拔，總線供電，支持USB 2.0等特性。較為適合在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)和實(shí)驗(yàn)室等環(huán)境下進(jìn)行高精度和高速的數(shù)據(jù)采集。
[0028]由于熱電偶輸出的是微弱的毫伏級(jí)電壓信號(hào)，當(dāng)測(cè)量設(shè)備達(dá)不到一定測(cè)量精度要求時(shí)，測(cè)量結(jié)果會(huì)產(chǎn)生很大誤差，難以得到工作端實(shí)際溫度值。為了得到待測(cè)溫度場(chǎng)實(shí)際溫度值，需要對(duì)熱電偶信號(hào)進(jìn)行高精度、線性放大。本實(shí)用新型通過采用AD524精密放大器設(shè)計(jì)了一款多檔調(diào)控運(yùn)算放大電路，以實(shí)現(xiàn)不同放大增益的輸出。如圖3，所述信號(hào)放大電路3采用同向輸入方式，并采用負(fù)反饋形式設(shè)定放大器放大倍數(shù)；其中反饋回路由多個(gè)精密電阻以及以多檔位旋鈕開關(guān)構(gòu)成，其通過切換旋鈕開關(guān)檔位，將不同電阻接入本放大電路中，使得系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)不同級(jí)別的增益輸出，{如六級(jí)(10、100、200、300、500、1000倍)增益輸出等，其具體設(shè)計(jì)可按照實(shí)際需要設(shè)計(jì)反饋回路中的精密電阻阻值}以適應(yīng)不同標(biāo)定精度、量程的測(cè)量終端實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量。
[0029]對(duì)應(yīng)的本實(shí)用新型的工作原理及工作過程:將8只待測(cè)熱電偶放入FLUKE 9144溫度計(jì)量爐中，待測(cè)熱電偶正負(fù)極分別與補(bǔ)償導(dǎo)線連接，并將補(bǔ)償導(dǎo)線插入恒溫冰點(diǎn)器2，使試樣參考端處于0°C ;恒溫冰點(diǎn)器2與信號(hào)放大電路3連接，開啟放大電路，并通過切換旋轉(zhuǎn)開關(guān)將信號(hào)放大電路3調(diào)到相適應(yīng)的增益輸出，信號(hào)放大電路3與8通道USB-4716數(shù)據(jù)采集卡連接，計(jì)算機(jī)5分別與USB-4716數(shù)據(jù)采集卡和FLUKE 9144溫度計(jì)量爐連接；開啟FLUKE 9144溫度計(jì)量爐，通過按鍵設(shè)定待標(biāo)定溫度和相對(duì)應(yīng)溫度的恒溫時(shí)間。升溫過程中客戶端計(jì)算機(jī)將記錄溫度計(jì)量爐溫度數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息，當(dāng)溫度達(dá)到待標(biāo)定溫度且信號(hào)穩(wěn)定時(shí)，用戶設(shè)定采集相應(yīng)數(shù)據(jù)并保存此溫度點(diǎn)下各待標(biāo)定熱電偶的溫度數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫等，以實(shí)現(xiàn)待標(biāo)定熱電偶溫度點(diǎn)的離散式標(biāo)定。
[0030]以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案及其實(shí)用新型構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種熱電偶自動(dòng)標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于: 所述系統(tǒng)包括: 溫度計(jì)量爐、冰點(diǎn)恒溫器、信號(hào)放大電路、數(shù)據(jù)采集電路以及計(jì)算機(jī)； 若干待測(cè)熱電偶置于所述溫度計(jì)量爐內(nèi)，并通過補(bǔ)償導(dǎo)線與所述冰點(diǎn)恒溫器連接； 所述冰點(diǎn)恒溫器通過所述信號(hào)放大電路與所述數(shù)據(jù)采集電路連接； 所述數(shù)據(jù)采集電路與所述計(jì)算機(jī)連接，用于將采集的數(shù)據(jù)反饋至所述計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)及顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱電偶自動(dòng)標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于: 所述溫度計(jì)量爐優(yōu)選FLUKE 9144溫度計(jì)量爐。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱電偶自動(dòng)標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于: 所述信號(hào)放大電路包括AD524精密放大器以及對(duì)應(yīng)的反饋回路；具體的，所述AD524精密放大器采用同向輸入方式，并采用負(fù)反饋形式設(shè)定所述放大器的放大倍數(shù)；對(duì)應(yīng)的，所述的反饋回路由若干不同阻值的精密電阻以及多檔位旋鈕開關(guān)構(gòu)成，其通過切換所述多檔位旋鈕開關(guān)將不同的精密電阻接入到本信號(hào)放大電路中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱電偶自動(dòng)標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于:所述的數(shù)據(jù)采集電路優(yōu)選USB-4716多通道數(shù)據(jù)采集卡。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱電偶自動(dòng)標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于:所述溫度計(jì)量爐通過RS232通訊接口連接所述計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)可通過RS232通訊接口獲取溫度計(jì)量爐反饋的數(shù)據(jù)信號(hào)并同時(shí)采集各待標(biāo)定熱電偶相應(yīng)的數(shù)據(jù)。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種熱電偶自動(dòng)標(biāo)定系統(tǒng)，其包括：溫度計(jì)量爐、冰點(diǎn)恒溫器、信號(hào)放大電路、數(shù)據(jù)采集電路以及計(jì)算機(jī)；若干待測(cè)熱電偶置于所述溫度計(jì)量爐內(nèi)，并通過補(bǔ)償導(dǎo)線與所述冰點(diǎn)恒溫器連接；所述冰點(diǎn)恒溫器通過所述信號(hào)放大電路與所述數(shù)據(jù)采集電路連接；所述數(shù)據(jù)采集電路與所述計(jì)算機(jī)連接，用于將采集的數(shù)據(jù)反饋至所述計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)及顯示；同時(shí)所述溫度計(jì)量爐通過RS232通訊接口連接所述計(jì)算機(jī)，將實(shí)時(shí)爐溫和穩(wěn)定狀態(tài)等數(shù)據(jù)反饋至計(jì)算機(jī)，并開始采集待標(biāo)定熱電偶相應(yīng)數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型能夠進(jìn)行多路熱電偶同時(shí)標(biāo)定且數(shù)據(jù)采集速率快、能夠適應(yīng)不同標(biāo)定精度、量程的測(cè)量終端的精確測(cè)量需要，有效避免了采集溫度計(jì)量爐實(shí)時(shí)溫度所帶來的二次誤差。
【IPC分類】G01K15-00
【公開號(hào)】CN204535890
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520208927
【發(fā)明人】崔云先, 祁洋, 郭立明, 李東明, 張啟翔, 賈穎
【申請(qǐng)人】大連交通大學(xué)
【公開日】2015年8月5日
【申請(qǐng)日】2015年4月8日