論溫度傳感器自動檢定系統(tǒng)設(shè)計

王東

哈密市質(zhì)量與計量檢測所 新疆哈密 839000

溫度傳感器在諸多行業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用，起到了重要作用，為了確保溫度傳感器可以穩(wěn)定、可靠運行，需要在國家支持下制定新規(guī)范和制度，積極推動溫度傳感器自動檢定系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化。以往的計量檢定缺少專門設(shè)備，檢定效率不高，加之傳感器接線復雜，需要操作人員具備較強的專業(yè)能力和職業(yè)素養(yǎng)，熟練操作檢定設(shè)備開展工作。傳統(tǒng)的檢定方式局限性較大，難以滿足實際需要，迫切的需要進一步改進和優(yōu)化[1]。

1 系統(tǒng)硬件構(gòu)成

溫度傳感器自動檢定系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化，應(yīng)明確系統(tǒng)設(shè)計目標，優(yōu)化系統(tǒng)硬件構(gòu)成。計算機作為主體，基于USB 接口將檢定設(shè)備連接在一起，溫度標準器屬于SWJ-KB 或是RCY-1A 型精密測溫儀裝置。在系統(tǒng)測量中應(yīng)用掃描采集器，測量溫度傳感器四線制阻值，包括Keithley2000 和ASM-801B 等幾種型號，其中ASM-801B可以接入8 路溫度傳感器，而Keithley2000 可以接入10 路，提供多種輸入擴展模塊，有兩塊7708 模塊，最大接入40 路溫度傳感器[2]。

系統(tǒng)運行中，恒溫槽創(chuàng)設(shè)均勻的溫度場，使用數(shù)字多用表來計算溫度計電阻，多個被檢溫度傳感器基于低電勢轉(zhuǎn)換開關(guān)，借助數(shù)字多用表來檢測溫度傳感器電阻，使用計算機使用數(shù)據(jù)采集卡來獲取數(shù)據(jù)，最后使用計算機來計算溫度值。比較分析溫度傳感器數(shù)值和標準值，綜合評估溫度傳感器性能。

控制計算機作為自動檢定系統(tǒng)的核心內(nèi)容，使用GPIB 接口卡、通訊接口自動化檢定溫度傳感器、低電勢轉(zhuǎn)換開關(guān)通道、校準流程，實現(xiàn)校準數(shù)據(jù)的綜合分析和高效處理。如何確保溫度場均勻，使用內(nèi)部攪拌機攪拌介質(zhì)，控制恒溫槽溫度始終保持恒定狀態(tài)。另外，基于溫度傳感器來調(diào)整恒溫槽中介質(zhì)溫度，可以形成反饋電路創(chuàng)設(shè)均勻的溫度場[3]。

2 系統(tǒng)的偏差分析和處理

溫度傳感器自動檢定系統(tǒng)設(shè)計中，自動化檢定系統(tǒng)不可避免存在誤差，同數(shù)字多用表、溫度場穩(wěn)定性、檢定裝置溫度場不均勻性等因素聯(lián)系較為密切。系統(tǒng)選擇直接比較法來檢定溫度傳感器，此種方法通常是在工業(yè)實驗室和計量實驗室中應(yīng)用。校準溫度傳感器，一個基礎(chǔ)條件則是保證溫度場穩(wěn)定，溫度范圍最小為零點幾mK，最大為幾百mK，被檢定溫度系統(tǒng)溫度和固定點溫度始終保持一致。如果兩個熱力學系統(tǒng)保持不同狀態(tài)，兩個系統(tǒng)相互接觸出現(xiàn)熱交換，一段時間后系統(tǒng)狀態(tài)逐步趨于穩(wěn)定[4]。熱平衡是兩個系統(tǒng)熱交換下實現(xiàn)，在具體檢定工作中要控制標準溫度傳感器、被檢定傳感器在恒溫箱中深度值300mm 以上，偏離檢定點則控制在2℃以內(nèi)，每10 分鐘變化在0.04℃范圍內(nèi)。需要注意的是，為了提升檢定數(shù)據(jù)精準可靠，基于升溫、降溫過程進行一定次數(shù)的復測，最大程度上減少系統(tǒng)誤差，減少溫度場波動可能產(chǎn)生的不良影響[5]。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

軟件設(shè)計中選擇windows 操作系統(tǒng)，在Vc++ 平臺上進行數(shù)據(jù)采集和處理，此種方式集合了標準化平臺和圖形化開發(fā)平臺優(yōu)勢特點，有助于提升系統(tǒng)性能運行可靠性，并且通過靈活的界面設(shè)計，同數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)接口銜接，為后續(xù)的綜合校準系統(tǒng)軟件研制提供依據(jù)和支持。

自檢模塊是系統(tǒng)的一個主要模塊，主要是檢查系統(tǒng)內(nèi)部所有模塊運作情況，反映系統(tǒng)的運行狀態(tài)，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障則會第一時間定位故障位置，協(xié)調(diào)控制個程序模塊，并為各個程序提供軟面板調(diào)用接口；溫度控制模塊，可以實現(xiàn)恒溫槽介質(zhì)溫度有效控制，契合檢定標準要求；開關(guān)通道轉(zhuǎn)換模塊控制程序，基于數(shù)字萬用表輪流測量溫度傳感器；數(shù)據(jù)采集模塊可以測量恒溫槽溫度計電阻值，確定標準溫度值；數(shù)據(jù)采集同步模塊，可以同步控制標定系統(tǒng)計算機和測量系統(tǒng)；數(shù)據(jù)庫管理模塊，可以實現(xiàn)被校準儀器設(shè)備相關(guān)數(shù)據(jù)信息存儲和分析；數(shù)據(jù)處理模塊，統(tǒng)計、處理和對比測量結(jié)果，反映被檢定結(jié)果精準度。

4 解決的問題

4.1 硬件設(shè)計

基于GPIB 卡收集數(shù)據(jù)，接口可以選擇通用的IEEE-488 接口，在實驗室條件下測量裝置應(yīng)用，電氣、機械多多方面呈現(xiàn)突出的兼容性特點?；跍囟瓤刂破鱽砜刂评^電器，控制精度、穩(wěn)定性較為可觀，滿足系統(tǒng)靈活控制需要。

4.2 數(shù)據(jù)采集同步性

基于RS-232 通信功能，實現(xiàn)檢定系統(tǒng)、被檢定系統(tǒng)同步通訊，在發(fā)布采樣指令時立刻采樣，解決數(shù)據(jù)采集不同步問題。

5 結(jié)語

綜上所述，溫度傳感器自動檢定系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化，應(yīng)注重硬件和軟件設(shè)計，優(yōu)化參數(shù)配置，減少檢定偏差和工作強度，切實提升檢定效率，對于溫度傳感器更大范圍應(yīng)用具有積極作用。