數(shù)字溫度二次儀表的檢定方法和故障排除

王金鑫 趙錫欽 祁旺

海門市綜合檢驗檢測中心,江蘇 海門 226100

在溫度測量中，根據(jù)各測量單元所發(fā)揮作用的不同，可將溫度儀表劃分為一次與二次儀表，其中熱電偶、熱電阻等測量溫度時與被測對象直接接觸的傳感器為一次儀表；而根據(jù)溫度一次儀表所輸出的信號量顯示溫度并提供控制功能的儀表裝置稱作二次儀表。數(shù)字式溫度二次儀表能夠快速精準(zhǔn)地測量與顯示溫度數(shù)值，并且提供數(shù)據(jù)信息進(jìn)行打印與數(shù)據(jù)處理。溫度二次儀表作為根據(jù)一次儀表輸出電量信號值而對被測溫度展開測量、顯示以及控制的溫度儀表，在眾多工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[1]。由此可見，數(shù)字溫度二次儀表的性能指標(biāo)會對溫度測量與控制產(chǎn)生直接影響，所以需要做好對數(shù)字溫度二次儀表的定期檢定與校準(zhǔn)工作。

1 數(shù)字溫度二次儀表的檢定研究

1.1 檢定方法

（1）檢定前需對溫度二次儀表進(jìn)行預(yù)熱15分鐘，然后短接數(shù)字溫度二次儀表的信號輸入端，電源接通后儀表數(shù)值顯示為室溫值，如果存在偏差則需要對冷端補償板上的電位器進(jìn)行調(diào)整，確保其與室溫值相等。

（2）在溫度正確的前提下，從起始量程逐漸增大輸入信號，向溫度二次儀表輸入不同被檢定點的溫度所對應(yīng)的標(biāo)稱電量值，讀取溫度二次儀表中的顯示數(shù)值，直到達(dá)到上限；然后不斷減小輸入信號，向溫度二次儀表輸入不同被檢定點的溫度所對應(yīng)的標(biāo)稱電量值，讀取溫度二次儀表中的顯示數(shù)值，直至達(dá)到下限。其中下限值只能夠?qū)ο滦谐踢M(jìn)行檢定，而上限值也只能對上行程進(jìn)行檢定，并且每相隔100℃便需要標(biāo)記校驗點（此做法以配熱電偶的XMZ-101型號數(shù)字溫度二次儀表為例），確定溫度二次儀表全部量程的基本誤差。

（3）倘若誤差超出允許值，需要對相應(yīng)溫度段的折線補償電位器進(jìn)行調(diào)整，直到滿足要求。由于溫度電勢線的變化主要是通過分段折線逼近溫度的電勢函數(shù)近似方法予以實現(xiàn)，所以在調(diào)整高溫校驗點時，會導(dǎo)致低溫校驗點的顯示數(shù)值受到影響，所以實際檢定工作中一定要多次反復(fù)進(jìn)行，確保所有校驗點的誤差都在允許范圍之內(nèi)，才能夠認(rèn)定該數(shù)字溫度二次儀表合格。

1.2 檢定系統(tǒng)

數(shù)字溫度二次儀表的檢定系統(tǒng)主要由溫度二次儀表、信號校準(zhǔn)器、PC機以及打印機構(gòu)成，同時還可以結(jié)合實際需求對系統(tǒng)進(jìn)一步拓展。在整個檢定系統(tǒng)當(dāng)中，PC機屬于關(guān)鍵核心，控制系統(tǒng)的有序運轉(zhuǎn)，主要基于虛擬儀器的測試系統(tǒng)，在控制信號校準(zhǔn)器與打印機工作的同時，也能夠結(jié)合本身的系統(tǒng)資源展開數(shù)據(jù)處理與存儲等工作。由此可見，PC機自身性能會對整個檢定系統(tǒng)的性能產(chǎn)生直接影響[2]。整個數(shù)字溫度二次儀表的檢定系統(tǒng)主要實現(xiàn)測試功能與測試數(shù)據(jù)管理功能，前者能夠完成對數(shù)字溫度二次儀表的自動化檢定，結(jié)合被檢定儀表型號與用戶所選擇的檢定點，系統(tǒng)經(jīng)由串口控制信號源所傳輸?shù)募钚盘枌?shù)字溫度二次儀表予以激勵，從而獲得儀表的實際響應(yīng)量，之后對所獲得的數(shù)據(jù)展開分析處理且得出結(jié)論。同時，結(jié)合用戶需求對原始的測試數(shù)據(jù)信息進(jìn)行歸檔保存，方便用戶對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索、查詢與打印，滿足各種生產(chǎn)需求。測試數(shù)據(jù)管理功能主要是結(jié)合測試過程中存檔入數(shù)據(jù)庫中的測試信息，對需用到測試歷史數(shù)據(jù)與結(jié)果數(shù)據(jù)展開檢索、打印等工作，獲得相關(guān)報表，滿足生產(chǎn)實際所需。

信號校準(zhǔn)器在整個系統(tǒng)硬件構(gòu)成中屬于關(guān)鍵組成，在檢定系統(tǒng)中發(fā)揮的作用極為重要。具體來講，信號校準(zhǔn)器主要負(fù)責(zé)數(shù)字溫度二次儀表所需各類激勵信號的產(chǎn)生，從而替代一次儀表熱電偶或熱電阻等傳感器的模擬輸入，一般這類信號均為電阻或是電壓，同時輸入信號為標(biāo)準(zhǔn)化信號，對精準(zhǔn)度要求較高。信號校準(zhǔn)器通常自帶總線接口，能夠在與計算機相接后對輸入激勵信號的大小與類別進(jìn)行控制調(diào)整。

檢定系統(tǒng)軟件部分的主要作用為驅(qū)動與控制硬件、存儲與處理數(shù)據(jù)信息、生成人機交互操作界面等。其中數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)是基于數(shù)據(jù)庫訪問軟件的應(yīng)用子系統(tǒng)，通過構(gòu)建底層數(shù)據(jù)庫引擎以及管理數(shù)據(jù)庫連接，在相關(guān)操作下確保所有子系統(tǒng)的各項功能得以實現(xiàn)。

如此看來，基于虛擬儀器技術(shù)的數(shù)字溫度二次儀表檢定系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)如下功能：①電子電位差計、電子平衡電橋的自動化檢定；②數(shù)字溫度二次儀表（配熱電偶、熱電阻）的自動化檢定；③可檢定一切不同分度號儀表，此處分度號涵蓋K、E、S、T、J、R、B、N、Pt100等；④實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的自動化；⑤能夠?qū)邆淅涠俗詣踊a償?shù)臏囟榷蝺x表進(jìn)行溫度的自動化修正，之后再進(jìn)行檢定；⑥誤差計算以及誤差合格與否判定的自動化。

2 數(shù)字溫度二次儀表的故障排除方法

盡管在溫度測量過程中數(shù)字溫度二次儀表具有精準(zhǔn)度高、穩(wěn)定性好、使用壽命長等一系列優(yōu)勢，但具體使用中會受到應(yīng)用環(huán)境與操作手法等因素影響，不可避免地會出現(xiàn)一定故障，本文針對常見故障提出具體的排除方法。

（1）溫度二次儀表接通電源之后顯示不穩(wěn)定。出現(xiàn)這一情況的原因可能有兩方面，一方面是熱電偶或是熱電阻的工作環(huán)境溫度或是接線不穩(wěn)定所導(dǎo)致，另一方面可能是因為電源電壓不穩(wěn)定、調(diào)零或是調(diào)滿電位器出現(xiàn)接觸不良、A/D轉(zhuǎn)換器質(zhì)量不佳、±5V電源穩(wěn)定性不佳以及基準(zhǔn)電容質(zhì)量不佳等因素[3]。所以，需要根據(jù)可能存在的原因一一檢查并排除。

（2）溫度二次儀表接通電源之后無顯示。首先要對電源接通狀況進(jìn)行確認(rèn)，之后仔細(xì)觀察有無元件損壞或聞到燒焦氣味，查看所有接插部件是否存在接觸不良情況?？捎萌f能表檢測，倘若出現(xiàn)損壞則需要及時更換。

（3）溫度二次儀表顯示溢出信號為“1”，表明輸入信號值已經(jīng)超過了測量范圍。針對這一故障應(yīng)當(dāng)對A/D轉(zhuǎn)換器與驅(qū)動器外圍電容進(jìn)行檢查，確認(rèn)有無損壞，倘若存在損壞需要及時更換。

（4）溫度二次儀表顯示亂碼。出現(xiàn)這一故障的主要原因是電位器內(nèi)部接觸不良導(dǎo)致可選用萬能表檢查，如有損壞及時更換。

（5）溫度二次儀表數(shù)碼顯示缺段。這一故障表明此段發(fā)光二極管受損，或是驅(qū)動輸出電壓值不夠。采用萬能表檢測，找到不通之處重新焊接，確保線路暢通。

（6）溫度二次儀表顯示數(shù)值較標(biāo)準(zhǔn)值小，可能存在電容被擊穿或是漏電情況。

（7）溫度二次儀表顯示器全黑屏，可能存在A/D轉(zhuǎn)換器與驅(qū)動器損壞情況，需要立即更換。

3 結(jié)語

綜上所述，數(shù)字溫度二次儀表在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，屬于極為關(guān)鍵的測溫劑量器具，為保證儀表測溫的精準(zhǔn)性，需要做好必要的檢定工作才能投入使用。本文簡述了數(shù)字溫度二次儀表的檢定方法，并對基于虛擬儀器技術(shù)的檢定系統(tǒng)展開分析，同時提出針對性的溫度二次儀表常見故障排除方法，以期提高數(shù)字溫度二次儀表的檢定可靠性，以高精準(zhǔn)率投入生產(chǎn)，給生產(chǎn)帶來便利。