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铂铑热电偶

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铂铑热电偶校准系统的设计与研究

来源:www.wqhhs.com作者:发表时间:2019-11-18

    摘 要:铂铑热电偶是电力电子等部门不可缺少的测量仪表,也是是电学计量领域常见的仪器,铂铑热电偶的测量精度与工业生产息息相关,因此对铂铑热电偶的计量校准具有非常重要的意义。目前的铂铑热电偶校准系统大多是由一台PC上位机控制一台福禄克5500A多功能校准源,一台福禄克5500A多功能校准源与一台铂铑热电偶连接,因此校准时间较长,检测效率低;给校准员带来了一定的麻烦。基于此,本文作者根据多年的铂铑热电偶校准经验,由此设计了一种新型的铂铑热电偶校准系统,该校准系统可以同时校准多台(5台左右)铂铑热电偶,满足铂铑热电偶快捷检测需求,提高了计量校准效率,具有一定的实际应用价值。

    1 概 述
    多用表又称为复用表、万用表、三用表、繁用表等,是电力电子等部门不可缺少的测量仪表,一般以测量电压、电流和电阻为主要目的。万用表按显示方式分为指针万用表和数字万用表,是一种多功能、多量程的测量仪表,一般万用表可测量直流电流、 直流电压、交流电流、交流电压、电阻和音频电平等。在利用多用表进行测量前,为了确保测量数值的准确性,通常需要将多用表进行校准工作。

    2 铂铑热电偶校准工作的现状与问题2016 年国家质检总局颁布了 JJF 1587-2016《铂铑热电偶校准规范》,此项工作统一了铂铑热电偶的校准要求,对于校准员而言,铂铑热电偶的校准工作非常的繁重,因其测量参数较多,同时为了保证铂铑热电偶量值的准确可靠,这就需要校准人员须要按照 JJF 1587-2016《铂铑热电偶校准规范》的具体要求对每一个参数进行校准,同时随着铂铑热电偶型号、功能的逐渐完善,需要很长时间才能校准一台铂铑热电偶;在使用校准装置对多用表进行校准时,通常使用数据线将校准装置和多用表连接起来进行校准工作,由于校准装置和多用表本身并不固定连接有数据线,当需要使用数据线时往往需要花费一定的时间去寻找,有时也会难免会遗失,查找困难,这无形中就给校准人员带来了一定的麻烦,基于此,需要对目前的校准系统进行完善升级,为满足高质量的校准检测服务。

    3 铂铑热电偶校准系统的设计与研究
    图 1 铂铑热电偶校准系统的示意图,校准系统的示意图中 3 为 PC 上位机,4 为福禄克 5500A 多功能校准源,5为多路适配切换器,6 为 RS485 通讯,7 为被校准的多台铂铑热电偶,铂铑热电偶校准系统主要由 PC 上位机、福禄克 5500A 多功能校准源、多路适配切换器组成。PC 上位机上运行有铂铑热电偶校准系统软件,它通过 RS485 通讯来控制多路适配切换器,多路适配切换器一方面通过RS485 通讯与福禄克 5500A 多功能校准源连接,从而实现了 PC 上位机对福禄克 5500A 多功能校准源的控制;多路适配切换器另一方面通过 RS485 通讯与被校准的多台铂铑热电偶连接,从而实现了 PC 上位机对被校准的多台铂铑热电偶的切换控制,可选择其中的某一台被校准的多台铂铑热电偶进行校准,当此台铂铑热电偶校准完毕后,PC上位机控制多路适配切换器切换另一台铂铑热电偶,如此循环下去,可以校准多台铂铑热电偶。

 

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    图 2 为多路适配切换器原理图,如图 2 所示,多路适配切换器包括一个通信接口 1 以及与通信接口 1 相连的切换控制电路,切换控制电路包括多路输入通道 21( 如输入通道 1、输入通道 2、输入通道 3、输出通道 N)和用于切换上述多路输入通道 21 中的任一路作为有效传输通道的切换开关 22,输出通道 23 与通信接口 1 相连。通过设置切换开关 22,就可选择任意输入通道 21 作为有效传输通道,从而实现多路铂铑热电偶选择输入,使硬件成本降低,且占用的安装空间小。

 

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    4 铂铑热电偶校准系统的研究
    福禄克 5500A 多功能校准源是电气计量校准领域常见的标准器,它能产生标准的直流电压、交流电压、直流电流、交流电流、电阻、电容、RTD 和热电偶,可以同时输出多路电流、电压,也可以输出单路的电流、电压,模拟功率等。

 

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    图 3 为多路适配切换器控制电路图,本铂铑热电偶校准系统的铂铑热电偶适配器包括大电压(1000V)交直流控制电路、大电流(10A)交直流控制电路、小电压(35mV)交直流控制电路、小电流(350μA)交直流控制电路;这些控制电路分别控制标准源信号的实时通断,控制的阈值分别为 1000V、10A、35mV、350μA,这种对大小交直流电压、大小交直流电流、电阻、电容的控制方式简单而有效,这为自动化控制提供了有力的基础。

     5 铂铑热电偶校准系统的工作过程分析
    上文描述的铂铑热电偶校准系统的工作过程如下:

    (1)校准员在 PC 上位机上运行有铂铑热电偶校准系统软件,按照先后顺序录入每一台铂铑热电偶的仪器信息(仪器信息包括铂铑热电偶的型号、编号、制造单位、准确度等级等相关信息),校准员要仔细核对该信息是否有误,若存在错误要及时更正,经检查无误后方可保存到铂铑热电偶数据库内,这样可便于后续的仪器获取、查询、修改与比较,方便校准员进行统计分析,以备上级机关检查。

    (2)PC 上位机通过 RS485 通讯来控制多路适配切换器,多路适配切换器通过 RS485 通讯与被校准的多台铂铑热电偶连接,多路适配切换器通过 RS485 通讯与福禄克5500A 多功能校准源连接,连接好后按照 JJF 1587-2016《铂铑热电偶校准规范》的规定进行每一个参数的逐一校准检测,并分别将检测值与标准值自动输入铂铑热电偶校准系统软件中,同时自动计算误差,完成第一台铂铑热电偶的校准工作。

    (3)第一台铂铑热电偶校准完毕后,PC 上位机控制多路适配切换器切换到第二台铂铑热电偶,按照步骤(2)的工作工程对第二台铂铑热电偶进行校准,如此循环下去,实现了对每一台铂铑热电偶的校准。

    (4)铂铑热电偶校准系统根据上述的检测结果,并结合 JJF 1587-2016《铂铑热电偶校准规范》的规定,判定被校的铂铑热电偶是否满足要求,对于不满足要求的规范要求的参数会有红色提示,校准员可以对该参数进行重复测量,以此来提高检测数据的真实有效。

    (5)校准工作结束了,系统可自动生产校准证书和校准原始记录。

    6 结 语
    本文作者根据多年的铂铑热电偶校准经验,由此设计了一种新型的铂铑热电偶校准系统,该校准系统可以同时校准多台(5 台左右)铂铑热电偶,满足铂铑热电偶快捷检测需求,提高了计量校准效率,具有一定的实际应用价值。