智能化工業熱電阻自動檢定系統的應用

要：本文介紹了智能化工業熱電阻自動檢定系統的組成及功能特點，詳細闡述了系統的使用方法及注意事項。
       工業熱電阻是一種最常用的溫度傳感器之一，廣泛應用于電力、冶金、化工、航天等眾多行業中；其數量多，測量精度高，穩定性強，在過程測量控制中起到關鍵性作用。為保證溫度一次元件數據傳遞的正確可靠，必須按照國家檢定規程對熱電阻進行定期檢定。
       傳統熱電阻的檢定，完全依靠人工記錄、處理數據，更換接線等，存在檢定時間長、勞動強度大、數據采集處理復雜繁瑣、效率低、容易出錯等問題。
ZRJ-03智能化工業熱電阻自動檢定系統，是集計算機技術、微電測技術和自動測試技術于一體的新型智能化計量標準裝置，可實現檢定過程自動化和數據自動采集處理，檢定程序及結果完全符合國家現行檢定規程JJG229—2010《工業鉑、銅熱電阻檢定規程》和JJF1098-2003《熱電偶、熱電阻自動測量系統校準規范》要求。
1、自動檢定系統
1.1系統組成
       系統是由計算機、打印機、精度高數字多用表、多通道低電勢掃描器和數字表通訊接口卡等組成的，包括數據采樣、處理等部分，系統的結構組成如圖1所示。

       熱電阻檢定時，將二等標準鉑電阻溫度計和被檢熱電阻同時置于恒溫槽中，待溫度穩定后，由自動檢定系統分別讀出標準和被檢溫度計的值，根據標準溫度計示值算出實際溫度，再通過計算公式計算出被檢的實際值溫度值。
1.2系統功能
1.2.1數字多用表
       系統允許配置多種常用型號的數字多用表，如KEITHLEY2010、HP34420A和FLUKE8508A等。
1.2.2多通道低電勢掃描器
       10個采集通道，可同時接入10支四線制熱電阻；開關基片采用大面積敷銀材料，機電一體化結構，高可靠性，專用的低電勢接線端子，串接的換向開關可消除測量時雜散寄生電勢對測量結果的影響，保證滿足轉換開關的指標要求。
1.2.3綜合接線臺
       綜合接線臺用于連接掃描器與標準和被檢熱電阻。內含三線電阻轉換器，可依據檢定規程自動實現包含一根內引線和包含一根內引線之間的切換測量和計算，無須人工拆接測試線，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。
       熱電阻可分兩線、三線、四線制的接線方式。其中A級及以上的熱電阻必須是三線制或四線制。
       專用的綜合接線臺將二、三、四線制被測熱電阻從接線端開始，統一轉換為四線制接線方法，裝置的外接引線長短、電阻大小、溫度環境變化等對被測電阻的測量不產生影響，大大減小了電阻測量不確定度，明顯改善了測量重復性。
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100支。各組可設置為不同接線方式和等級的熱電阻。
2）標準器設置：同一組檢定中，可設置不同的檢定點采用不同的標準鉑電阻溫度計。同時開啟0℃恒溫槽和100℃恒溫油槽，采用兩支標準鉑電阻溫度計，可實現分組同時檢定兩個檢定點，利用不同組的被檢熱電阻的熱平衡時間間隙，通過統籌安排，實現工作效率利用的最大化。
同時0℃恒溫槽和100℃恒溫油槽內介質一般不同，分別為防凍液和硅油。標準鉑電阻溫度計由于其結構特點及保護管為石英，極其易損壞。不同的恒溫槽配置相應的標準鉑電阻溫度計，可減少對標準鉑電阻溫度計的機械震動及污染，確保其數據正確性，延長保用壽命。
3）程序可自動采集處理數據，生成原始記錄表、證書。大大降低檢定人員的勞動強度，減少了數據處理的出錯率。
4）系統具有斷電保護功能，異常出錯或斷電后，可自動保存檢定數據，再次啟動檢定程序后可選擇繼續檢定，防止檢定過程中的數據丟失。
系統還具有異常保護報警功能，包括數字表讀數異常，如開路、短路、通訊異常，溫度波動大等。
1.3系統操作方法
       將二等標準鉑電阻溫度計和被檢熱電阻同時置于恒溫槽中，并將引線正確接至綜合接線臺，打開所有設備電源。
1）打開程序，按照彈出“功能選擇對話框”，選擇當前檢定功能及被檢熱電阻信息等，可選擇多組并設置每組的型號等信息。“系統參數配置對話框”中設置硬件配置的相關信息，和標準參數信息。
2）進入程序主界面，執行啟動命令，選擇要檢定的分組、檢定點和等待測量方式。
3）檢定完成以后，程序自動生成原始記錄表、證書，并打印。
4）關閉恒溫槽、數字多用表、多通道低電勢掃描器等設備電源，切斷總電源。
1.4注意事項
1.4.1接口設置
      數字多用表與計算機串行接口，掃描器與計算機串行接口應根據實際接口，在軟件系統配置—硬件配置中正確設置。否則無法正常通訊。
1.4.2參數更新
      標準器送檢取回后，應根據上級計量機構的檢定證書，及時更新系統中標準器參數；
1.4.3抗干擾措施
1）電源專用線路，避免于其他大型動力設備共線。
2）確保供電系統，各種硬件設備外殼、電源插頭可靠接地；
3）信號線與電源線應分開走，盡量避免纏繞；
4）各接線端和銅導線應用砂紙打磨去掉表面氧化層，用酒精將各接觸點清潔干凈，確保接觸良好。
1.4.3被檢熱電阻與綜合接線臺的接線
      兩線制引線方法很簡單，檢定時接成四線制，也只能消除熱電阻端子到電測儀器間的引線電阻的影響，而感溫元件連接點到熱電阻端子間內引線的電阻值是無法消除。曾見過某種型號熱電阻，感溫元件連接點到端子間內引線較長，約500mm，密封在保護管內，而熱電阻端子則為三線制。廠家提供的引線電阻值高達1Ω，換算成溫度約2.6℃，遠遠大于熱電阻的允許誤差。因此，要在測量結果扣除引線電阻值。否則，引線電阻應包括在感溫元件內。
      其中三線時，由于綜合接線臺內含三線電阻轉換器，可自動實現包含一根內引線和包含一根內引線之間的切換測量和計算。應注意按下綜合接線臺上的三線電阻開關。
1.4.4恒溫槽使用前應加滿液體介質，以防燒壞加熱器。
1.4.5環境溫度應恒定，均勻，無空氣對流。恒溫槽應遠離空調風扇，周圍無機械震動及電磁干擾。檢定室內嚴禁擺放易燃易爆物品。
1.5系統校準
      為保證整套系統的正確性和可靠性，根據JJF1098-2003《熱電偶、熱電阻自動測量系統校準規范》要求，定期應對自動檢定系統進行整體校準。
選擇經近期檢定的穩定性好A級鉑熱電阻，經自檢一組數據后，外送具有資質的計量檢定部門檢定或校準。選用FLUKE公司的8508A型81/2數字多用表，精度等級：OHM：±（0.00075Rdg+0.000025FS），來測量掃描開關寄生電勢和各通道的數據采樣值。
      校準點選在常用的檢定點100℃附近。恒溫性能的測試可與系統校準結果不確定度驗證同時進行。在校準過程中，應注意以下事項：電測儀表預熱時間足夠，環境溫濕度合適，溫度應恒定，盡量少開關門窗，人員少走動，減少熱交換，無空氣對流，周圍無機械震動及電磁干擾。校準結果如表1。