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不可缺少的測量儀表，也是是電學(xué)計(jì)量領(lǐng)域常見的儀器，鉑銠熱電偶的測量精度與工業(yè)生產(chǎn)息息相關(guān)，因此對鉑銠熱電偶的計(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PC上位機(jī)控制一臺福祿克5500A多功能校準(zhǔn)源，一臺福祿克5500A多功能校準(zhǔn)源與一臺鉑銠熱電偶連接，因此校準(zhǔn)時間較長，檢測效率低；給校準(zhǔn)員帶來了一定的麻煩。基于此，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)可以同時校準(zhǔn)多臺（5臺左右）鉑銠熱電偶，滿足鉑銠熱電偶快捷檢測需求，提高了計(jì)量校準(zhǔn)效率，具有一定的實(shí)際應(yīng)用價值。

    1?概 述
    多用表又稱為復(fù)用表、萬用表、三用表、繁用表等，是電力電子等部門不可缺少的測量儀表，一般以測量電壓、電流和電阻為主要目的。萬用表按顯示方式分為指針萬用表和數(shù)字萬用表，是一種多功能、多量程的測量儀表，一般萬用表可測量直流電流、 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)行測量前，為了確保測量數(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)狀與問題2016 年國家質(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，因其測量參數(shù)較多，同時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》的具體要求對每一個參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)，同時隨著鉑銠熱電偶型號、功能的逐漸完善，需要很長時間才能校準(zhǔn)一臺鉑銠熱電偶；在使用校準(zhǔn)裝置對多用表進(jìn)行校準(zhǔn)時，通常使用數(shù)據(jù)線將校準(zhǔn)裝置和多用表連接起來進(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)線時往往需要花費(fèi)一定的時間去尋找，有時也會難免會遺失，查找困難，這無形中就給校準(zhǔn)人員帶來了一定的麻煩，基于此，需要對目前的校準(zhǔn)系統(tǒng)進(jìn)行完善升級，為滿足高質(zhì)量的校準(zhǔn)檢測服務(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 RS485 通訊來控制多路適配切換器，多路適配切換器一方面通過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 RS485 通訊與被校準(zhǔn)的多臺鉑銠熱電偶連接，從而實(shí)現(xiàn)了 PC 上位機(jī)對被校準(zhǔn)的多臺鉑銠熱電偶的切換控制，可選擇其中的某一臺被校準(zhǔn)的多臺鉑銠熱電偶進(jìn)行校準(zhǔn)，當(dāng)此臺鉑銠熱電偶校準(zhǔn)完畢后，PC上位機(jī)控制多路適配切換器切換另一臺鉑銠熱電偶，如此循環(huán)下去，可以校準(zhǔn)多臺鉑銠熱電偶。

    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關(guān) 22，輸出通道 23 與通信接口 1 相連。通過設(shè)置切換開關(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)源信號的實(shí)時通斷，控制的閾值分別為 1000V、10A、35mV、350μA，這種對大小交直流電壓、大小交直流電流、電阻、電容的控制方式簡單而有效，這為自動化控制提供了有力的基礎(chǔ)。

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

    （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鉑銠熱電偶的儀器信息（儀器信息包括鉑銠熱電偶的型號、編號、制造單位、準(zhǔn)確度等級等相關(guān)信息），校準(zhǔn)員要仔細(xì)核對該信息是否有誤，若存在錯誤要及時更正，經(jīng)檢查無誤后方可保存到鉑銠熱電偶數(shù)據(jù)庫內(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，以備上級機(jī)關(guān)檢查。

    （2）PC 上位機(jī)通過 RS485 通訊來控制多路適配切換器，多路適配切換器通過 RS485 通訊與被校準(zhǔn)的多臺鉑銠熱電偶連接，多路適配切換器通過 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)行每一個參數(shù)的逐一校準(zhǔn)檢測，并分別將檢測值與標(biāo)準(zhǔn)值自動輸入鉑銠熱電偶校準(zhǔn)系統(tǒng)軟件中，同時自動計(jì)算誤差，完成第一臺鉑銠熱電偶的校準(zhǔn)工作。

    （3）第一臺鉑銠熱電偶校準(zhǔn)完畢后，PC 上位機(jī)控制多路適配切換器切換到第二臺鉑銠熱電偶，按照步驟（2）的工作工程對第二臺鉑銠熱電偶進(jìn)行校準(zhǔn)，如此循環(huán)下去，實(shí)現(xiàn)了對每一臺鉑銠熱電偶的校準(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，對于不滿足要求的規(guī)范要求的參數(shù)會有紅色提示，校準(zhǔn)員可以對該參數(shù)進(jìn)行重復(fù)測量，以此來提高檢測數(shù)據(jù)的真實(shí)有效。

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

    6?結(jié) 語
    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)可以同時校準(zhǔn)多臺（5 臺左右）鉑銠熱電偶，滿足鉑銠熱電偶快捷檢測需求，提高了計(jì)量校準(zhǔn)效率，具有一定的實(shí)際應(yīng)用價值。