智能化工業(yè)熱電阻自動(dòng)檢定系統(tǒng)的應(yīng)用

要：本文介紹了智能化工業(yè)熱電阻自動(dòng)檢定系統(tǒng)的組成及功能特點(diǎn)，詳細(xì)闡述了系統(tǒng)的使用方法及注意事項(xiàng)。
       工業(yè)熱電阻是一種最常用的溫度傳感器之一，廣泛應(yīng)用于電力、冶金、化工、航天等眾多行業(yè)中；其數(shù)量多，測(cè)量精度高，穩(wěn)定性強(qiáng)，在過程測(cè)量控制中起到關(guān)鍵性作用。為保證溫度一次元件數(shù)據(jù)傳遞的正確可靠，必須按照國家檢定規(guī)程對(duì)熱電阻進(jìn)行定期檢定。
       傳統(tǒng)熱電阻的檢定，完全依靠人工記錄、處理數(shù)據(jù)，更換接線等，存在檢定時(shí)間長、勞動(dòng)強(qiáng)度大、數(shù)據(jù)采集處理復(fù)雜繁瑣、效率低、容易出錯(cuò)等問題。
ZRJ-03智能化工業(yè)熱電阻自動(dòng)檢定系統(tǒng)，是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電測(cè)技術(shù)和自動(dòng)測(cè)試技術(shù)于一體的新型智能化計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置，可實(shí)現(xiàn)檢定過程自動(dòng)化和數(shù)據(jù)自動(dòng)采集處理，檢定程序及結(jié)果完全符合國家現(xiàn)行檢定規(guī)程JJG229—2010《工業(yè)鉑、銅熱電阻檢定規(guī)程》和JJF1098-2003《熱電偶、熱電阻自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)校準(zhǔn)規(guī)范》要求。
1、自動(dòng)檢定系統(tǒng)
1.1系統(tǒng)組成
       系統(tǒng)是由計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、精度高數(shù)字多用表、多通道低電勢(shì)掃描器和數(shù)字表通訊接口卡等組成的，包括數(shù)據(jù)采樣、處理等部分，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成如圖1所示。

       熱電阻檢定時(shí)，將二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)和被檢熱電阻同時(shí)置于恒溫槽中，待溫度穩(wěn)定后，由自動(dòng)檢定系統(tǒng)分別讀出標(biāo)準(zhǔn)和被檢溫度計(jì)的值，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)示值算出實(shí)際溫度，再通過計(jì)算公式計(jì)算出被檢的實(shí)際值溫度值。
1.2系統(tǒng)功能
1.2.1數(shù)字多用表
       系統(tǒng)允許配置多種常用型號(hào)的數(shù)字多用表，如KEITHLEY2010、HP34420A和FLUKE8508A等。
1.2.2多通道低電勢(shì)掃描器
       10個(gè)采集通道，可同時(shí)接入10支四線制熱電阻；開關(guān)基片采用大面積敷銀材料，機(jī)電一體化結(jié)構(gòu)，高可靠性，專用的低電勢(shì)接線端子，串接的換向開關(guān)可消除測(cè)量時(shí)雜散寄生電勢(shì)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，保證滿足轉(zhuǎn)換開關(guān)的指標(biāo)要求。
1.2.3綜合接線臺(tái)
       綜合接線臺(tái)用于連接掃描器與標(biāo)準(zhǔn)和被檢熱電阻。內(nèi)含三線電阻轉(zhuǎn)換器，可依據(jù)檢定規(guī)程自動(dòng)實(shí)現(xiàn)包含一根內(nèi)引線和包含一根內(nèi)引線之間的切換測(cè)量和計(jì)算，無須人工拆接測(cè)試線，徹底解決了檢定工作中繁瑣的接線問題，大大提高工作效率，減少人為出錯(cuò)。
       熱電阻可分兩線、三線、四線制的接線方式。其中A級(jí)及以上的熱電阻必須是三線制或四線制。
       專用的綜合接線臺(tái)將二、三、四線制被測(cè)熱電阻從接線端開始，統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為四線制接線方法，裝置的外接引線長短、電阻大小、溫度環(huán)境變化等對(duì)被測(cè)電阻的測(cè)量不產(chǎn)生影響，大大減小了電阻測(cè)量不確定度，明顯改善了測(cè)量重復(fù)性。
1.2.4軟件
1）可混合檢定及分組檢定，一批最多處理10組，每批檢定最多可達(dá)100支。各組可設(shè)置為不同接線方式和等級(jí)的熱電阻。
2）標(biāo)準(zhǔn)器設(shè)置：同一組檢定中，可設(shè)置不同的檢定點(diǎn)采用不同的標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)。同時(shí)開啟0℃恒溫槽和100℃恒溫油槽，采用兩支標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)，可實(shí)現(xiàn)分組同時(shí)檢定兩個(gè)檢定點(diǎn)，利用不同組的被檢熱電阻的熱平衡時(shí)間間隙，通過統(tǒng)籌安排，實(shí)現(xiàn)工作效率利用的最大化。
同時(shí)0℃恒溫槽和100℃恒溫油槽內(nèi)介質(zhì)一般不同，分別為防凍液和硅油。標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及保護(hù)管為石英，極其易損壞。不同的恒溫槽配置相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)，可減少對(duì)標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)的機(jī)械震動(dòng)及污染，確保其數(shù)據(jù)正確性，延長保用壽命。
3）程序可自動(dòng)采集處理數(shù)據(jù)，生成原始記錄表、證書。大大降低檢定人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了數(shù)據(jù)處理的出錯(cuò)率。
4）系統(tǒng)具有斷電保護(hù)功能，異常出錯(cuò)或斷電后，可自動(dòng)保存檢定數(shù)據(jù)，再次啟動(dòng)檢定程序后可選擇繼續(xù)檢定，防止檢定過程中的數(shù)據(jù)丟失。
系統(tǒng)還具有異常保護(hù)報(bào)警功能，包括數(shù)字表讀數(shù)異常，如開路、短路、通訊異常，溫度波動(dòng)大等。
1.3系統(tǒng)操作方法
       將二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)和被檢熱電阻同時(shí)置于恒溫槽中，并將引線正確接至綜合接線臺(tái)，打開所有設(shè)備電源。
1）打開程序，按照彈出“功能選擇對(duì)話框”，選擇當(dāng)前檢定功能及被檢熱電阻信息等，可選擇多組并設(shè)置每組的型號(hào)等信息。“系統(tǒng)參數(shù)配置對(duì)話框”中設(shè)置硬件配置的相關(guān)信息，和標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)信息。
2）進(jìn)入程序主界面，執(zhí)行啟動(dòng)命令，選擇要檢定的分組、檢定點(diǎn)和等待測(cè)量方式。
3）檢定完成以后，程序自動(dòng)生成原始記錄表、證書，并打印。
4）關(guān)閉恒溫槽、數(shù)字多用表、多通道低電勢(shì)掃描器等設(shè)備電源，切斷總電源。
1.4注意事項(xiàng)
1.4.1接口設(shè)置
      數(shù)字多用表與計(jì)算機(jī)串行接口，掃描器與計(jì)算機(jī)串行接口應(yīng)根據(jù)實(shí)際接口，在軟件系統(tǒng)配置—硬件配置中正確設(shè)置。否則無法正常通訊。
1.4.2參數(shù)更新
      標(biāo)準(zhǔn)器送檢取回后，應(yīng)根據(jù)上級(jí)計(jì)量機(jī)構(gòu)的檢定證書，及時(shí)更新系統(tǒng)中標(biāo)準(zhǔn)器參數(shù)；
1.4.3抗干擾措施
1）電源專用線路，避免于其他大型動(dòng)力設(shè)備共線。
2）確保供電系統(tǒng)，各種硬件設(shè)備外殼、電源插頭可靠接地；
3）信號(hào)線與電源線應(yīng)分開走，盡量避免纏繞；
4）各接線端和銅導(dǎo)線應(yīng)用砂紙打磨去掉表面氧化層，用酒精將各接觸點(diǎn)清潔干凈，確保接觸良好。
1.4.3被檢熱電阻與綜合接線臺(tái)的接線
      兩線制引線方法很簡單，檢定時(shí)接成四線制，也只能消除熱電阻端子到電測(cè)儀器間的引線電阻的影響，而感溫元件連接點(diǎn)到熱電阻端子間內(nèi)引線的電阻值是無法消除。曾見過某種型號(hào)熱電阻，感溫元件連接點(diǎn)到端子間內(nèi)引線較長，約500mm，密封在保護(hù)管內(nèi)，而熱電阻端子則為三線制。廠家提供的引線電阻值高達(dá)1Ω，換算成溫度約2.6℃，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于熱電阻的允許誤差。因此，要在測(cè)量結(jié)果扣除引線電阻值。否則，引線電阻應(yīng)包括在感溫元件內(nèi)。
      其中三線時(shí)，由于綜合接線臺(tái)內(nèi)含三線電阻轉(zhuǎn)換器，可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)包含一根內(nèi)引線和包含一根內(nèi)引線之間的切換測(cè)量和計(jì)算。應(yīng)注意按下綜合接線臺(tái)上的三線電阻開關(guān)。
1.4.4恒溫槽使用前應(yīng)加滿液體介質(zhì)，以防燒壞加熱器。
1.4.5環(huán)境溫度應(yīng)恒定，均勻，無空氣對(duì)流。恒溫槽應(yīng)遠(yuǎn)離空調(diào)風(fēng)扇，周圍無機(jī)械震動(dòng)及電磁干擾。檢定室內(nèi)嚴(yán)禁擺放易燃易爆物品。
1.5系統(tǒng)校準(zhǔn)
      為保證整套系統(tǒng)的正確性和可靠性，根據(jù)JJF1098-2003《熱電偶、熱電阻自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)校準(zhǔn)規(guī)范》要求，定期應(yīng)對(duì)自動(dòng)檢定系統(tǒng)進(jìn)行整體校準(zhǔn)。
選擇經(jīng)近期檢定的穩(wěn)定性好A級(jí)鉑熱電阻，經(jīng)自檢一組數(shù)據(jù)后，外送具有資質(zhì)的計(jì)量檢定部門檢定或校準(zhǔn)。選用FLUKE公司的8508A型81/2數(shù)字多用表，精度等級(jí)：OHM：±（0.00075Rdg+0.000025FS），來測(cè)量掃描開關(guān)寄生電勢(shì)和各通道的數(shù)據(jù)采樣值。
      校準(zhǔn)點(diǎn)選在常用的檢定點(diǎn)100℃附近。恒溫性能的測(cè)試可與系統(tǒng)校準(zhǔn)結(jié)果不確定度驗(yàn)證同時(shí)進(jìn)行。在校準(zhǔn)過程中，應(yīng)注意以下事項(xiàng)：電測(cè)儀表預(yù)熱時(shí)間足夠，環(huán)境溫濕度合適，溫度應(yīng)恒定，盡量少開關(guān)門窗，人員少走動(dòng)，減少熱交換，無空氣對(duì)流，周圍無機(jī)械震動(dòng)及電磁干擾。校準(zhǔn)結(jié)果如表1。