CN102620862A - 一种温度校验仪 - Google Patents
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Abstract
一种温度校验仪，它是模拟温度传感器所产生的毫伏信号，对现场运行中的温度测量仪表的显示值进行比较校验，从而判断该温度测量仪表是否存在故障。本系统直接采用单片机定时器产生脉宽调制信号的方法，把恒定的直流电源电压调制成频率一定、宽度可变的脉冲电压序列，并使输入设定值与温度校验点一一对应，还通过补偿值来校正设定值，获得校验毫伏信号输出。
Description
(一)技术领域：
本发明涉及一种温度校验仪，它是模拟温度传感器所产生的毫伏信号，对现场运行中的温度测量仪表的显示值进行比较校验，从而判断该温度测量仪表是否存在故障。
(二)背景技术：
工业生产过程中广泛使用电阻炉，每一个电阻炉都安装有温度传感器和温度测量仪表，如果生产过程中产生温度测量仪表故障，导致仪表的显示值错误，轻则产品全部报废，重则产品和电阻炉都要报废，因此须经常在生产过程中对温度测量仪表的显示值进行校验，判断该温度测量仪表是否存在故障，以便及时处理。现有的温度校验仪表主要是UJ36等型号电子电位差计和新出现基于D/A转换的数字式校验仪表，但前者笨重功能差，后者极昂贵。
(三)发明内容：
温度校验仪表主要是生成高精度高分辨率的直流校验毫伏信号。现有产生直流稳压电压信号的方法，大多采用串联反馈式稳压方式，在其输出端支路设置有取样电阻和电位器，通过调节电位器来调节输出电压，但是由于电位器阻值变化的非线性及其调节范围窄及分辨率极差，使采用该稳压方式的稳压电压信号难以实现输出电压的精确调节。另一种方式是采用CPU将设定值的数字量经D/A转换成模拟量，再经放大电路处理后输出，但是由于采用这种方式电路复杂，模拟量易受噪声干扰处理复杂，因此产品昂贵。
本发明介绍一种温度校验仪，具有电路简单较少模拟量环节，它是用于在现场对运行中的温度测量仪表的显示值进行校验，判断该温度测量仪表是否存在故障。该温度校验仪是模拟温度传感器在温度环境中所产生的热电势毫伏信号进行校验。系统是将用于生成校验毫伏信号的恒定的直流电源电压经脉宽调制电路和电容滤波放大电路处理后成为平滑的直流毫伏信号，其中放大电路是采用低噪声运算放大器IC，再经电子开关输出产生校验毫伏信号，脉宽调制变换的作用是用脉冲宽度调制的方法把恒定的直流电源电压调制成频率一定、宽度可变的脉冲电压序列，从而可以改变平均输出电压的大小，以调节校验毫伏信号。其脉宽调制信号是由单片机的两个定时器配合产生，并经光电耦合器隔离输出，再由电子开关对该直流电源电压按预置的脉宽调制信号的占空比进行开关操作，其中一个定时器用于产生固定周期的方波信号，其定时器的初值设置是依据所采用的温度传感器及其分度号的温度/热电势对照表，依其热电势值并按温度范围及系统对分辨率的要求，在温度/热电势对照表的对照范围内细分成相等的步进值，并将温度范围内所须热电势步进值的步数的数字量作为定时器的初值，使系统脉宽调制信号具有实用的最高频率，用于提高系统输出直流校验毫伏信号的精度。由于直接采用两个定时器产生脉宽调制信号，还具有方便于输入设定值的确定，使之与温度校验点的一一对应。当该定时器产生溢出中断时，系统同时起动两个定时器，另一个定时器的各设定值与所要校验温度范围内的各校验点一一对应，并将主要的校验点做成表格以便单片机效验温度时调用处理。在温度校验仪出厂和检修时，各设定值的确定，还采用高精度稳压电源为基准，测量其输出的温度校验毫伏信号，确定补偿值来校正定时器的设定值，系统将温度校验信号各校验点，分成非线性点和各个线性段，其非线性点由高精度稳压电源校正确定补偿值，各个线性段的各初始设定值及其补偿值，由单片机按比例关系计算获得，同时系统保存各设定值和补偿值以备校验时调用。由于本系统无需进行数模转换，输入系统数字量设定值与温度校验毫伏信号对应的线性度好，同时信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小。噪声只有在强到足以将逻辑1改变为逻辑0或反之，才能对数字信号产生影响从而提高了对噪声抵抗能力。
本发明温度校验仪包含单片机模块，它用于产生脉宽调制信号，并由初始设定值及其补偿值计算并确定定时器设定值，单片机模块还用于产生各种控制信号，在单片机控制下，系统将用于生成温度校验信号的直流电源电压模块的稳定的直流电源电压送入输入电子开关模块处理，单片机产生的脉宽调制信号经光电耦合器隔离输出至电子开关，使直流电源电压按脉宽调制信号的占空比进行开关输出操作，再送入滤波放大电路模块，使脉宽调制信号经电容滤波放大后成为平滑直流毫伏信号，同时，存储模块，用于存储各温度校验信号的定时器设定值及其补偿值，供单片机在校验时调用，显示模块，用于人机交流。
(四)附图说明：
图1是温度校验仪的一种电路结构方框图。
(五)具体实施方式：
实施例1：一种温度校验仪
本发明一种温度校验仪，它做成便携式，用于在现场对运行中的温度测量仪表的显示值进行校验。其电路结构如图1所示，它由电源1、显示模块2、单片机模块3、光电耦合器4、直流电源电压模块5、输入电子开关模块6、存储模块7、滤波放大电路模块8、输出电子开关模块9组成。其中单片机模块3用于生成脉宽调制信号，该脉宽调制信号经光电耦合器4送入到输入电子开关模块6，使之按脉宽调制信号的占空比控制电子开关，用于接通与关断直流电源电压模块5的直流稳定电压。被调制后宽度按设定值变化的脉冲电压序列，再输入到滤波放大电路模块8处理，使之成为平滑的直流毫伏信号。该滤波放大电路模块8由电容器及OP07等低噪声运算放大器IC构成，它经由多路选择开关CD4052构成的输出电子开关模块9选通后，输出各种温度传感器及其分度号的温度校验毫伏信号，同时单片机模块3还用于确定定时器设定值及其补偿值的计算并用于产生各种控制信号。
同时，存储模块7，它由非易失性存储器IC构成，用于存储各种温废传感器及其分度号的温度校验点的定时器设定值及其补偿值，供单片机在校验时调用。
显示模块，用于人机交流及温度各个校验点的设定值和校验值的输入和显示。
Claims (2)
1.一种温度校验仪，它是用于在现场对运行中的温度测量仪表的显示值进行校验，判断该温度测量仪表是否存在故障，其特征是该系统是将用于生成校验毫伏信号的恒定的直流电源电压经脉宽调制电路和电容滤波放大电路处理后成为平滑的直流毫伏信号，再经电子开关输出产生校验毫伏信号，其脉宽调制信号是由单片机的两个定时器配合产生，并由电子开关对该直流电源电压按预置的脉宽调制信号的占空比进行开关操作，其中一个定时器用于产生固定周期的方波信号，其定时器的初值设置是依据所采用的温度传感器及其分度号的温度/热电势对照表，依其热电势值并按温度范围及系统对分辨率的要求，在温度/热电势对照表的对照范围内细分成相等的步进值，并将温度范围内所须热电势步进值的步数的数字量作为定时器的初值，使系统脉宽调制信号具有实用的最高频率，用于提高系统输出直流校验毫伏信号的精度，当该定时器产生溢出中断时，系统同时起动两个定时器，另一个定时器的各设定值与所要校验温度范围内的各校验点一一对应，同时各设定值的确定，还采用高精度稳压电源为基准，测量其输出的温度校验毫伏信号，确定补偿值来校正定时器的设定值，系统将温度校验信号各校验点，分成非线性点和各个线性段，其非线性点由高精度稳压电源校正确定补偿值，各个线性段的各初始设定值及其补偿值，由单片机按比例关系计算获得，同时系统保存各设定值和补偿值以备校验时调用。
2.根据权利要求1所述的一种温度校验仪，其特征在于温度校验仪包括：
单片机模块，用于产生脉宽调制信号，并由初始设定值及其补偿值计算并确定定时器设定值及用于产生各种控制信号；
直流电源电压模块，用于生成温度校验信号；
输入电子开关模块，单片机产生的脉宽调制信号经光电耦合器隔离输出至电子开关，使直流电源电压按脉宽调制信号的占空比进行开关输出操作；
滤波放大电路模块，使脉宽调制信号经电容滤波放大后成为平滑直流毫伏信号；
存储模块，用于存储各温度校验信号的定时器设定值及其补偿值，供单片机在校验时调用；
显示模块，用于人机交流。
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