高溫型鉑銠熱電偶校準(zhǔn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念

淺析

：鉑銠熱電偶是電力電子等部門(mén)不可缺少的測(cè)量?jī)x表，也是是電學(xué)計(jì)量領(lǐng)域常見(jiàn)的儀器，鉑銠熱電偶的測(cè)量精度與工業(yè)生產(chǎn)息息相關(guān)，因此對(duì)鉑銠熱電偶的計(jì)量校準(zhǔn)具有非常重要的意義。目前的鉑銠熱電偶校準(zhǔn)系統(tǒng)大多是由一臺(tái)PC上位機(jī)控制一臺(tái)福祿克5500A多功能校準(zhǔn)源，一臺(tái)福祿克5500A多功能校準(zhǔn)源與一臺(tái)鉑銠熱電偶連接，因此校準(zhǔn)時(shí)間較長(zhǎng)，檢測(cè)效率低；給校準(zhǔn)員帶來(lái)了一定的麻煩?；诖耍疚淖髡吒鶕?jù)多年的鉑銠熱電偶校準(zhǔn)經(jīng)驗(yàn)，由此設(shè)計(jì)了一種新型的鉑銠熱電偶校準(zhǔn)系統(tǒng)，該校準(zhǔn)系統(tǒng)可以同時(shí)校準(zhǔn)多臺(tái)（5臺(tái)左右）鉑銠熱電偶，滿足鉑銠熱電偶快捷檢測(cè)需求，提高了計(jì)量校準(zhǔn)效率，具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

    1?概 述
    多用表又稱(chēng)為復(fù)用表、萬(wàn)用表、三用表、繁用表等，是電力電子等部門(mén)不可缺少的測(cè)量?jī)x表，一般以測(cè)量電壓、電流和電阻為主要目的。萬(wàn)用表按顯示方式分為指針萬(wàn)用表和數(shù)字萬(wàn)用表，是一種多功能、多量程的測(cè)量?jī)x表，一般萬(wàn)用表可測(cè)量直流電流、 直流電壓、交流電流、交流電壓、電阻和音頻電平等。在利用多用表進(jìn)行測(cè)量前，為了確保測(cè)量數(shù)值的準(zhǔn)確性，通常需要將多用表進(jìn)行校準(zhǔn)工作。

    2?鉑銠熱電偶校準(zhǔn)工作的現(xiàn)狀與問(wèn)題2016 年國(guó)家質(zhì)檢總局頒布了 JJF 1587-2016《鉑銠熱電偶校準(zhǔn)規(guī)范》，此項(xiàng)工作統(tǒng)一了鉑銠熱電偶的校準(zhǔn)要求，對(duì)于校準(zhǔn)員而言，鉑銠熱電偶的校準(zhǔn)工作非常的繁重，因其測(cè)量參數(shù)較多，同時(shí)為了保證鉑銠熱電偶量值的準(zhǔn)確可靠，這就需要校準(zhǔn)人員須要按照 JJF 1587-2016《鉑銠熱電偶校準(zhǔn)規(guī)范》的具體要求對(duì)每一個(gè)參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)，同時(shí)隨著鉑銠熱電偶型號(hào)、功能的逐漸完善，需要很長(zhǎng)時(shí)間才能校準(zhǔn)一臺(tái)鉑銠熱電偶；在使用校準(zhǔn)裝置對(duì)多用表進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，通常使用數(shù)據(jù)線將校準(zhǔn)裝置和多用表連接起來(lái)進(jìn)行校準(zhǔn)工作，由于校準(zhǔn)裝置和多用表本身并不固定連接有數(shù)據(jù)線，當(dāng)需要使用數(shù)據(jù)線時(shí)往往需要花費(fèi)一定的時(shí)間去尋找，有時(shí)也會(huì)難免會(huì)遺失，查找困難，這無(wú)形中就給校準(zhǔn)人員帶來(lái)了一定的麻煩，基于此，需要對(duì)目前的校準(zhǔn)系統(tǒng)進(jìn)行完善升級(jí)，為滿足高質(zhì)量的校準(zhǔn)檢測(cè)服務(wù)。

    3?鉑銠熱電偶校準(zhǔn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究
    圖 1 鉑銠熱電偶校準(zhǔn)系統(tǒng)的示意圖，校準(zhǔn)系統(tǒng)的示意圖中 3 為 PC 上位機(jī)，4 為福祿克 5500A 多功能校準(zhǔn)源，5為多路適配切換器，6 為 RS485 通訊，7 為被校準(zhǔn)的多臺(tái)鉑銠熱電偶，鉑銠熱電偶校準(zhǔn)系統(tǒng)主要由 PC 上位機(jī)、福祿克 5500A 多功能校準(zhǔn)源、多路適配切換器組成。PC 上位機(jī)上運(yùn)行有鉑銠熱電偶校準(zhǔn)系統(tǒng)軟件，它通過(guò) RS485 通訊來(lái)控制多路適配切換器，多路適配切換器一方面通過(guò)RS485 通訊與福祿克 5500A 多功能校準(zhǔn)源連接，從而實(shí)現(xiàn)了 PC 上位機(jī)對(duì)福祿克 5500A 多功能校準(zhǔn)源的控制；多路適配切換器另一方面通過(guò) RS485 通訊與被校準(zhǔn)的多臺(tái)鉑銠熱電偶連接，從而實(shí)現(xiàn)了 PC 上位機(jī)對(duì)被校準(zhǔn)的多臺(tái)鉑銠熱電偶的切換控制，可選擇其中的某一臺(tái)被校準(zhǔn)的多臺(tái)鉑銠熱電偶進(jìn)行校準(zhǔn)，當(dāng)此臺(tái)鉑銠熱電偶校準(zhǔn)完畢后，PC上位機(jī)控制多路適配切換器切換另一臺(tái)鉑銠熱電偶，如此循環(huán)下去，可以校準(zhǔn)多臺(tái)鉑銠熱電偶。

    圖 2 為多路適配切換器原理圖，如圖 2 所示，多路適配切換器包括一個(gè)通信接口 1 以及與通信接口 1 相連的切換控制電路，切換控制電路包括多路輸入通道 21( 如輸入通道 1、輸入通道 2、輸入通道 3、輸出通道 N）和用于切換上述多路輸入通道 21 中的任一路作為有效傳輸通道的切換開(kāi)關(guān) 22，輸出通道 23 與通信接口 1 相連。通過(guò)設(shè)置切換開(kāi)關(guān) 22，就可選擇任意輸入通道 21 作為有效傳輸通道，從而實(shí)現(xiàn)多路鉑銠熱電偶選擇輸入，使硬件成本降低，且占用的安裝空間小。

    4?鉑銠熱電偶校準(zhǔn)系統(tǒng)的研究
    福祿克 5500A 多功能校準(zhǔn)源是電氣計(jì)量校準(zhǔn)領(lǐng)域常見(jiàn)的標(biāo)準(zhǔn)器，它能產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的直流電壓、交流電壓、直流電流、交流電流、電阻、電容、RTD 和熱電偶，可以同時(shí)輸出多路電流、電壓，也可以輸出單路的電流、電壓，模擬功率等。

    圖 3 為多路適配切換器控制電路圖，本鉑銠熱電偶校準(zhǔn)系統(tǒng)的鉑銠熱電偶適配器包括大電壓（1000V）交直流控制電路、大電流（10A）交直流控制電路、小電壓（35mV）交直流控制電路、小電流（350μA）交直流控制電路；這些控制電路分別控制標(biāo)準(zhǔn)源信號(hào)的實(shí)時(shí)通斷，控制的閾值分別為 1000V、10A、35mV、350μA，這種對(duì)大小交直流電壓、大小交直流電流、電阻、電容的控制方式簡(jiǎn)單而有效，這為自動(dòng)化控制提供了有力的基礎(chǔ)。

     5?鉑銠熱電偶校準(zhǔn)系統(tǒng)的工作過(guò)程分析
    上文描述的鉑銠熱電偶校準(zhǔn)系統(tǒng)的工作過(guò)程如下：

    （1）校準(zhǔn)員在 PC 上位機(jī)上運(yùn)行有鉑銠熱電偶校準(zhǔn)系統(tǒng)軟件，按照先后順序錄入每一臺(tái)鉑銠熱電偶的儀器信息（儀器信息包括鉑銠熱電偶的型號(hào)、編號(hào)、制造單位、準(zhǔn)確度等級(jí)等相關(guān)信息），校準(zhǔn)員要仔細(xì)核對(duì)該信息是否有誤，若存在錯(cuò)誤要及時(shí)更正，經(jīng)檢查無(wú)誤后方可保存到鉑銠熱電偶數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)，這樣可便于后續(xù)的儀器獲取、查詢、修改與比較，方便校準(zhǔn)員進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以備上級(jí)機(jī)關(guān)檢查。

    （2）PC 上位機(jī)通過(guò) RS485 通訊來(lái)控制多路適配切換器，多路適配切換器通過(guò) RS485 通訊與被校準(zhǔn)的多臺(tái)鉑銠熱電偶連接，多路適配切換器通過(guò) RS485 通訊與福祿克5500A 多功能校準(zhǔn)源連接，連接好后按照 JJF 1587-2016《鉑銠熱電偶校準(zhǔn)規(guī)范》的規(guī)定進(jìn)行每一個(gè)參數(shù)的逐一校準(zhǔn)檢測(cè)，并分別將檢測(cè)值與標(biāo)準(zhǔn)值自動(dòng)輸入鉑銠熱電偶校準(zhǔn)系統(tǒng)軟件中，同時(shí)自動(dòng)計(jì)算誤差，完成第一臺(tái)鉑銠熱電偶的校準(zhǔn)工作。

    （3）第一臺(tái)鉑銠熱電偶校準(zhǔn)完畢后，PC 上位機(jī)控制多路適配切換器切換到第二臺(tái)鉑銠熱電偶，按照步驟（2）的工作工程對(duì)第二臺(tái)鉑銠熱電偶進(jìn)行校準(zhǔn)，如此循環(huán)下去，實(shí)現(xiàn)了對(duì)每一臺(tái)鉑銠熱電偶的校準(zhǔn)。

    （4）鉑銠熱電偶校準(zhǔn)系統(tǒng)根據(jù)上述的檢測(cè)結(jié)果，并結(jié)合 JJF 1587-2016《鉑銠熱電偶校準(zhǔn)規(guī)范》的規(guī)定，判定被校的鉑銠熱電偶是否滿足要求，對(duì)于不滿足要求的規(guī)范要求的參數(shù)會(huì)有紅色提示，校準(zhǔn)員可以對(duì)該參數(shù)進(jìn)行重復(fù)測(cè)量，以此來(lái)提高檢測(cè)數(shù)據(jù)的真實(shí)有效。

    （5）校準(zhǔn)工作結(jié)束了，系統(tǒng)可自動(dòng)生產(chǎn)校準(zhǔn)證書(shū)和校準(zhǔn)原始記錄。

    6?結(jié) 語(yǔ)
    本文作者根據(jù)多年的鉑銠熱電偶校準(zhǔn)經(jīng)驗(yàn)，由此設(shè)計(jì)了一種新型的鉑銠熱電偶校準(zhǔn)系統(tǒng)，該校準(zhǔn)系統(tǒng)可以同時(shí)校準(zhǔn)多臺(tái)（5 臺(tái)左右）鉑銠熱電偶，滿足鉑銠熱電偶快捷檢測(cè)需求，提高了計(jì)量校準(zhǔn)效率，具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。