异型温度传感器校准装置研制方案608剖析Word下载.docx
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4所需设备11
5进度安排11
6相关文档12
1系统要求
132厂的异型温度传感器种类繁多，应用范围广。
这些温度传感器测量温度准确与否直接影响飞行试验参数的准确可靠及产品质量。
为保证传感器测量温度的准确性，必须对其进行周期检定（校准）。
这些异型温度传感器有的外形较大，且不能置于检定槽液中。
有的是超短型，无法在一般的检定炉中检定。
异型传感器的校准若由人工操作，难免造成人为误差较大，计算繁琐，容易出错，且校准人员劳动强度大。
为解决异型温度传感器的校准问题，特按使用方要求，提出本解决方案，供讨论。
1.1系统设计目标
系统设计目标是研制一套异型温度传感器校准装置，用于各种异型温度传感器包括热电偶、热电阻的自动校准以及其它温度仪表（如水银温度计、表面温度计、点温计等）的校准。
该装置应能提供-40℃至+850~C的恒定温场，能自动检测标准温度计及被校温度传感器的电量值。
由计算机进行数据处理，得到校准数据，并自动生成校准原始记录及打印。
1.2主要技术指标
测量准确度：
+（0.005×
Reading+0.0035×
Range）%/年；
最小分辨率：
0.1μV；
扫描开关寄生电势：
≤0.4μV；
扫描开关通道：
4路12通道；
7位半数字表精度要求：
电压：
0.1μV/0.01%RD，电阻：
0.0001Ω/0.01%RD
校准数量：
7只；
计算机基本配置：
戴尔P42.8G，512M内存,160G硬盘；
打印机：
HP3015一台；
热电偶冷端温度补偿范围：
0～50℃，精度0.02℃；
校验炉1：
温度发生范围：
一20℃～+125℃，准确度：
±
0.1℃；
温度波动：
<
=±
0．02℃／15min；
水平温差：
0．05℃：
50mm范围内每10mm温度变化不大于O．2℃，外附标准铂电阻。
校验炉2：
50℃～+850℃，准确度：
0.3℃；
0．06℃／20min；
0．1℃：
50mm范围内温度变化不大于1℃，外附标准铂电阻。
高精度恒温箱：
温度范围：
一40℃～+100℃，
0．06℃／30min，
温度均匀度：
0．5℃，外附标准铂电阻。
表面温度校验器：
35~C～400~C，
准确度：
1℃，
稳定性：
0．3℃。
1.3依据的检定规程
本检定系统的设计参照如下国家检定规程：
●JJG141-2000工作用贵金属热电偶检定规程
●JJG351-1996工作用廉金属热电偶检定规程
●JJG229-1998工作用铂、铜热电阻检定规程
1.4应具备的性能特点
研制的校准装置是由计算机为核心的自动校准装置。
该装置具有以下特点：
（1）可提供符合校准要求的稳定温场，温度范围宽，通过更换大小不同的恒温块即可插入不同大小、不同形状的温度传感器。
（2）低电势扫描器采用机电一体化结构（由步进电机控制），可实现程控功能，寄生热电势小，开关接触电阻小且一致性好。
（3）可实现数据自动采集处理，减少人为误差，提高工作效率，设置各种工作参数，生成打印各种报表。
（4）对热电偶校准可自动测量参考端温度，进行自动补偿。
（5）具有温度过限等保护功能。
2工作原理
2.1系统原理方案框图
系统的核心部分是由计算机、打印机、数字多用表、低电势扫描开关、温控配电箱等构成。
数字多用表、低电势扫描开关、温控配电箱、程控扫描器配套机电切换控制器、接线端子排及冷端补偿器安装在控制机柜中。
外围恒温设备由校验炉1、校验炉2、高精度恒温箱、表面温度校验炉构成，系统结构如下图所示：
计算机是整个系统的核心，负责整个系统的测量通道切换控制、数据采集、数据处理。
被校信息（如标准及被校的电压、电阻类传感器）在计算机及程控切换控制器控制下，经低电势扫描器（扫描开关），送到数字万用表测量，数字万用表通过RS232接口把测量结果传送到计算机。
它的主要功能：
1、是软件运行的平台，提示用户输入各种参数，显示温度曲线，进行数据处理。
2、控制扫描开关的工作，使标准及被检多路信号及冷端补偿信号逐一进入数字多用表，完成模数转换。
3、通过RS232接口与数字多用表进行数据通讯，控制数字多用表进行功能转换，并读取由各路信号转换而成的数字量，送入计算机进行处理，有关结果及检定证书自动存盘并可打印输出。
系统结构图
打印机完成原始记录及检定证书的输出，考虑到打印效果的差别及检定工作的重要性，我们推荐使用激光打印机。
低电势扫描器／控制器提供可程控的低电势、隔离切换通道（多点转换行关），并可对参考端温度进行测量。
数字万用表是本系统的电测部分的标准，是系统中关系到量值传递准确性的核心仪器，它直接决定了检定数据的可靠性。
建议使用安捷伦34401A或吉时利KEITHLEY2000数字多用表，它性能稳定，分辨率高，满足国家规程中相应的指标。
数字多用表接受来自计算机的指令，按要求进行功能转换，并将信号对应的数字量送入计算机。
校验炉、恒温箱提供适用各种形状温度传感器、提供较宽校准温度的恒定温度源。
为各种传感器检定提供到-40℃到850℃检定温度环境。
根据检定工作实际需要设立控制机柜和接线盒，接线简单清楚，更便于操作。
2.2检定的工作过程
被检传感器放入检定炉，在设定好恒定温度源上控制仪表的工作参数，炉温稳定在我们所需要设定值上。
恒定温度源正常工作后，通过检定员用鼠标点击开始按钮，计算机在对线路进行有无开路、短路、接反等检查。
由于温度源的温度控制无需微机干涉，因而只要扫描开关与数字多用表进行工作，并从数字多用表读取相关数据。
工作过程中，计算机始终通过读取标准传感器的温度值来监控炉温，当炉温在绝对偏差及稳定度均符合要求时，计算机控制扫描开关及数字多用表，完成对标准及被检温度传感器的多遍检测。
计算机对测得的数据进行扫描，如认为稳定性达到要求，则开始控制系统进行下一个点的控温、检测。
读数完成后，如发现读数的稳定性未达到要求，可等待一段时间后重新进行该点的检定，将原来的数据覆盖。
检定完毕后保存数据，原始数据及运算结果可在微机上预览。
全部设定点检测完毕后，在微计算机上可预览原始数据及运算结果，需要时可输出至打印机。
3软件设计
3.1功能说明
（1）校准软件参照1.3所述国家检定规程编制。
通过对低电势扫描器及数字多用表的控制实现标准及被校传感器电量的自动采集。
对热电偶校准可自动测量参考端温度，进行自动补偿。
（2）软件基于Windows/XP平台，提供标准的Windows菜单、工具条、状态行、对话框、多文档窗口的用户介面等，允许检定过程中同时打开多个历史记录的操作,方便操作。
方便输入各种校准所需信息，对不常改变的信息（如标准参数等）具有记忆功能。
界面直观，升温曲线显示，各种参数任意设置，原始记录数据自动处理，自动打印测试证书（格式需要使用方确定）。
（3）提供完整、灵活、方便的在线文档。
用户在使用软件过程中遇到问题时，可以通过“帮助’’按钮在最短的时间内获得帮助。
（4）校准过程的有关参数可分别在计算机上直观、形象地显示。
（5）具有掉电保护功能。
在校准过程中若突然停电或因故人为退出程序，再次启动校准程序时将提示您选择在原校准的基础上接续检定还是重新开始检定，继续校准能节省校准时间，提高工作效率。
（6）具有较好的容错能力，对校准过程中出现的异常情况及时提示。
（7）确保数据安全，测试数据不得更改。
（8）按要求生成原始记录，打印校准结果。
3.2使用方面的考虑
1）设定检定装置参数
A、单击菜单中的选项，则进入参数设定画面。
设置数字多用表参数、通信端口、波特率。
用户在发现故障后，首先进行该项检查，查看设定值是否被人为改动。
B、传感器检定参数设定，如稳定参数设定、温度偏差（其判断依据为传感器读数的平均值与设定值之间的差）；
稳定判断时间，其判断依据为在控温过程中，连续多长时间内读数的差值在温度稳定范围内，即认为是控温已经稳定，单位为秒。
读数滤波次数指微机以多少次的读数为基础进行数字滤波，从而取得稳定读数效果。
2）测试功能的使用
如需要进行对硬件的测试，单击查看菜单中的测试项，进入测试画面。
单击退出按钮，则返回主画面。
3）数据的保存
既可点击保存按钮，输入文件命名后保存，也可设置时间并自动保存。
4）原始记录的预览
在测量数据保存完毕后，单击预览则可见到原始记录。
5）报表及证书自动生成
在预览之后可以选原始记录上方的报表或证书自动生成按钮或打印按钮，可选择将原始记录或报表及证书打印出来，打印前可以设置纸张的大小，以达到满意的效果。
4所需设备
计算机
七位半数字表
激光打印机
低电势扫描器（扫描开关）
程控扫描器配套机电切换控制器
热电偶冷端温度补偿
恒温设备：
校验炉1外附标准铂电阻。
校验炉2外附标准铂电阻。
高精度恒温箱
表面温度校验器
附加恒温块8
机柜
5进度安排
（1）2006年7月～2006年9月收集资料、调研，确立设计方案。
（2）2006年9～10月确立详细设计方案。
（3）2006年10月～2006年12月设备采购设计、制造。
（4）2007年1-5月软件设计。
（5）2007年5～7月软件、硬件系统安装、调试，校准方法编写。
（6）2007年8～9月装置验收，评审，各种资料归档。
6相关文档
设计完成后将提供的设计文档包括所有软件设计的源代码、测试文件、使用说明和其他相关文档。
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