CN104198090A - 一种温度指示、记录仪表运行可靠性试验仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种温度指示、记录仪表运行可靠性试验仪，具体涉及一种检测温度指示、记录仪表连续运行可靠性是否合格的测试设备。它包括试验仪主体，试验仪主体包括输入电源线、输出热电势信号接线座、测试试验仪工作电源、温度仪表控温试验信号发生单元、温度仪表运行试验信号发生单元、输出温度值显示、记录单元；本发明可完成热电偶型温度传感器输入温度仪表连续运行试验，记录质量试验和温度仪表示值准确性的测试以及热电偶或热电阻型温度传感器输入温度仪表的连续控温能力测试。检测中可及时发现温度仪表潜在故障，提高检测能力和检定质量，大大降低在用温度仪表的故障率。

Description

一种温度指示、记录仪表运行可靠性试验仪

技术领域

本发明涉及一种温度指示、记录仪表运行可靠性试验仪，具体涉及一种检测温度指示、记录仪表连续运行可靠性是否合格的测试设备。

背景技术

本发明所述“温度指示、记录仪表运行可靠性试验仪”包括数字温度指示调节仪和温度工业过程测量记录仪（以下均简称为“温度仪表”）能自动完成指示、控制和连续记录加热设备的温度值，在国内许多生产试验单位得到广泛应用。但因其常在高温恶劣环境条件下工作，有时需十几、二十几小时连续工作，因此故障率高。而且发生故障时易造成较大损失（温度仪表发生故障时：轻则因温度仪表示值失准，影响热处理工件的工艺性能；重则温度仪表控温功能丧失、造成热处理工件和加热设备因温度过高而一起受损）。所以日常检定、维护温度仪表是避免热处理设备与工件损失的根本。根据温度仪表国家计量检定规程JJG74-2005《工业过程测量记录仪》和JJG617-96《数字温度指示调节仪》中的相关要求：温度仪表在计量检定时需做连续24小时运行试验，为了日常能更全面检测温度仪表连续运行能力，我们设计制作了该温度仪表运行可靠性试验仪。

发明内容

为了客服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种操作方便，工作稳定可靠，功耗低的温度指示、记录仪表运行可靠性试验仪。

本发明可完成热电偶型温度传感器输入温度仪表连续运行试验，记录质量试验和温度仪表示值准确性的测试以及热电偶或热电阻型温度传感器输入温度仪表的连续控温能力测试。检测中可及时发现温度仪表潜在故障，提高检测能力和检定质量，大大降低在用温度仪表的故障率。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种温度指示、记录仪表运行可靠性试验仪，它包括试验仪主体，试验仪主体包括输入电源线、输出热电势信号接线座、测试试验仪工作电源、温度仪表控温试验信号发生单元、温度仪表运行试验信号发生单元、输出温度值显示、记录单元；

所述温度仪表控温试验信号发生单元它包括控制信号输入电路和控制热电势输出电路；

所述温度仪表运行试验信号发生单元它包括定时电路、三角波形成电路、负热电势形成电路；

温度仪表控温试验信号发生单元、温度仪表运行试验信号发生单元、输出温度值显示、记录单元的输入端通过电缆束与测试试验仪工作电源连接；

温度仪表控温试验信号发生单元与温度仪表运行试验信号发生单元的输出端通过电缆束与温度仪表试验项目转换电路连接；

温度仪表试验项目转换电路的输出端与输出温度值显示、记录单元连接。

所述温度仪表控温试验信号发生单元通过电缆束与试验仪主体外的升温速率调节旋钮、降温速率调节旋钮、控温热电阻信号调节旋钮、控温热电偶信号调节旋钮连接。

所述温度仪表运行试验信号发生单元通过电缆束与试验仪主体外的运行试验上限温度设定旋钮连接。

所述温度仪表试验项目转换电路通过线束与试验仪主体外的热电偶或热电阻试验信号转换开关、温度仪表做控温试验或运行试验转换开关、温度仪表控温试验开始或暂停状态转换开关连接。

 本发明有如下有益效果:

1、可用于热电偶或热电阻温度传感器输入温度仪表控温能力的测试。

2、热电偶型输入传感器分度号包括：S、B、K、E、N、J、T七种。

3、热电阻型输入传感器分度号包括：Pt100、Cu50二种。

4、可用于位式继电器输出或者固态继电器输出的温度仪表控温能力测试。

5、采用定时电路和三角波形成电路输出的超低频、微电量信号实现温度仪表运行试验所需的热电势信号，适用于国产XWB、XWC和国外DPR等型号热电偶输入温度仪表的24小时及以上连续运行试验和记录质量试验并符合国家计量检定规程中的相关条款要求。

6、采用负热电势形成电路，扩展温度仪表运行试验仪下限值。通过调整，试验仪使用下限可达到－100℃以下。

7、采用控制信号输入电路和控制热电势输出电路、输出温度仪表控温信号对热电偶或热电阻型输入的被检温度仪表连续控温能力进行测试与调整，提高相关加热设备控温质量。

8、该试验仪工作时功耗低于40瓦，输出的热电势信号稳定，能适应常用量程范围温度仪表的试验要求。

9、试验中可对被检温度仪表的机械、电气、控温等单元进行综合测试，并且能完成被检温度仪表示值误差的实时比对、记录。

附图说明

图1为本发明的内部结构示意图；

图2为本发明的原理框图；

图3为本发明的主视角度结构示意图；

图4为温度仪表正常时记录波形示意图；

图5为温度仪表指示、记录机构有时不工作波形示意图；

图6为温度仪表故障排查步骤流程图；

图7为本发明中输出温度值显示、记录单元（7）电路示意图；

图8为本发明中输出工作电源和定时电路的电路示意图；

图9为本发明中三角波形成电路的电路示意图；

图10为本发明中负热电势形成电路的电路示意图；

图11为本发明中控制信号输入电路的电路示意图；

图12为本发明中控制热电势输出电路的电路示意图；

图13为本发明中温度仪表试验项目转换电路（9）的电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图1~13对本发明进行详细描述：

一种温度指示、记录仪表运行可靠性试验仪，它包括试验仪主体，试验仪主体包括输入电源线1、输出热电势信号接线座2、测试试验仪工作电源3、温度仪表控温试验信号发生单元4、温度仪表运行试验信号发生单元6、输出温度值显示、记录单元7；

所述温度仪表控温试验信号发生单元4它包括控制信号输入电路和控制热电势输出电路；

所述温度仪表运行试验信号发生单元6它包括定时电路、三角波形成电路、负热电势形成电路；

温度仪表控温试验信号发生单元4、温度仪表运行试验信号发生单元6、输出温度值显示、记录单元7的输入端通过电缆束与测试试验仪工作电源3连接；

温度仪表控温试验信号发生单元4与温度仪表运行试验信号发生单元6的输出端通过电缆束与温度仪表试验项目转换电路9连接；

温度仪表试验项目转换电路9的输出端与输出温度值显示、记录单元7连接。

所述温度仪表控温试验信号发生单元4通过电缆束与试验仪主体外的升温速率调节旋钮8.1、降温速率调节旋钮8.2、控温热电阻信号调节旋钮8.3、控温热电偶信号调节旋钮8.5连接。

所述温度仪表运行试验信号发生单元6通过电缆束与试验仪主体外的运行试验上限温度设定旋钮8.4连接。

所述温度仪表试验项目转换电路9通过线束与试验仪主体外的热电偶或热电阻试验信号转换开关9.1、温度仪表做控温试验或运行试验转换开关9.2、温度仪表控温试验开始或暂停状态转换开关9.3连接。

图8中：变压器次级22伏交流电压经整流，滤波后在三端稳压集成块LM7818③脚输出18伏直流电压，供给定时电路，三角波形成电路和控制信号输入电路。

同理在负热电势形成电路的电容C₈两端获得5伏直流电压，供给负热电势形成电路和控制热电势输出电路，图10中BG₆、C₉、C₁₀组成晶体管滤波器，通过调整R₁₆使BG₆发射极输出低内阻 3伏直流电源，经电阻R₁₈、R₁₉分压后，在⑧、⑨脚间串入－2.4mv反向热电势。相当于K分度传感器－60℃，作用是扩展试验仪工作下限温度，如不串此负热电势被检温度仪表只能在室温（20℃左右）以上温度区间工作，加入后可使检测范围下限达－40℃以下，满足常用温度仪表全量程范围试验要求。

在图8定时间单元：18伏电压经绿色发光二极管LED₁（兼做运行试验电路得电指示灯用），二极管D₉、D₁₀降压，电阻R₃限流后，接在集成块IC₂反相输入端，K₁接被检温度仪表常闭触点，R₂作用是限制流过被检温度仪表常闭触点的电流值。R₅、R₆、C₄组成延时电路，作用有二：一、限流滤波：使继电器J₁稳定工作；二、当集成块IC₂输出端（6脚）由高电位翻转为低电位时，C₄上电荷能使继电器J₁延时动作，用以保证电容C₃上电荷能经R₂全部放尽，保证定时时间的准确、稳定。

图9三角波形成电路：

BG₂、BG₃两只硅PNP管组成微电流源电路，由于此电路是由镜像恒流源电路改进而来，在输入电压稳定的情况下，BG₃集电极输出电流值保持恒定，保持输出记录曲线平直。R₁₁作用是为防止断电时，电容C₅和C₆上电荷击穿BG₄、BG₅复合管基级而投，它限制I_b4、I_b5电流在1_mA以下。

图12控制热电势输出电路：

5伏直流电压经电阻R₂₇限流接热电势输出桥路，桥路由R₂₉~R₃₃锰铜丝绕电阻和R₃₄铜丝绕电阻构成，其中电阻R₂₉~R₃₃采用锰铜丝电阻的原因是该类电阻热稳定性好,可使桥路输出的热电势受环境温度变化的影响小，而电阻R₃₄是为了补偿环境温度变化所带来的输出热电势的变化采用细铜丝绕制而成。通过调节R₃₂的阻值可改变试验仪的下限试验温度值，调节R₃₁的阻值可改变试验设备的上限试验温度值，调节多圈电位器R₂₈可改变控温试验温度点，满足各温度设定点热电偶控温试验的要求，R₂₁用于调节升、降温曲线的斜率，阻值越大，升温越缓慢。其中R₂₉~R₃₄可用温度自动平衡记录仪上相应桥路板的锰铜丝绕电阻改制。

 

温度仪表运行试验工作原理：

表1：试验项目转换开关所处位置（如温度仪表试验项目转换电路所示）

当转换开关所处位置如图表1试验项目（Ⅲ）所示时，闭合开关SB₁由LM7818脚输出稳定的18V直流电压。由于此时定时电路集成块IC₂的A点电位比B点电位（15.1V）低，所以其脚输出的是低电平，三极管BG₁截止，继电器常闭触点J₁闭合，三角波形成电路中BG₂、BG₃组成的微电流源通过J₁继电器常闭触点对电容C₅和C₆充电，C点电位缓慢升高，BG₄、BG₅基极电流加大，BG₅集电极电流加大，电阻R₁₃两端的压降也跟着加大，通过R₁₄使被检温度仪表输入端的模拟热电势加大，仪表显示值逐渐上升。上升到被检温度仪表下限温度设定点时，被检温度仪表上的常闭触点K₁断开，于是电容C₃通过R₁充电，A点电位逐渐升高，经过25分钟后（可由R₁阻值调整）。A点电位高于15.1V时，集成块IC₂翻转输出高电位，红色发光二极管LED₂点亮（表示温度仪表进入反程试验）BG₁饱和导通，继电器J₁线圈得电，常闭触点断开、常开触点闭合，C₅和C₆上电荷便通过常开触点经R₁₀放电，C点电位逐渐下降，被检仪表示值从设定的上限位置开始下降。约25分钟后（通过电阻R₁₀阻值调整），下降到下限设定点位置，一般可设为0℃，温度仪表上的开关K₁重新闭合，电容C₃上的电荷便通过K₁常闭触点和R₂迅速放电，集成块IC₂输出端翻转由高电位变为低电位，BG₁在C₄的作用下延时一段时间后截止。继电器J₁失电，恢复常闭触点闭合，电容C₅和C₆又通过BG₃集电极充电，两端电压上升，仪表示值又开始跟随上升进入下一循环试验。试验中可实时通过输出温度值显示、记录单元（7）电路中DPR250数显温度仪表进行示值误差的比对。

6.2  温度仪表控温试验工作原理：

当转换开关所处位置如表1试验项目（Ⅰ）所示时，5伏直流电源输入控制热电势输出电路、通过R₂₀、R₂₁继电器J₂触点（闭合时）向电容C₁₂、C₁₃充电，随着C₁₃两端电压的上升，BG₇集电极电流增大，电阻 R₂₄上电压降逐渐增大，被检温度仪表示值逐渐升高至接近设定点时，被检温度仪表控制继电器端断路（或固态继电器输出端无电压输出），J₂触点断路，电容C₁₃通过BG₇基极和电阻R₂₅放电，两端电压下降，R₂₄上电压降逐渐降低，被检温度仪表示值也随着逐渐降低，下降到某一温度值时，被检温度仪表控制继电器端复吸合（或固态继电器输出端有电压输出时），继电器J₂触点闭合，电容C₁₂、C₁₃复被充电，被检温度仪表示值跟随逐渐升高至接近设定点……如此循环完成热电偶型输入温度仪表的控温试验，试验中还可通过输出温度值显示、记录单元（7）电路输出温度值显示，记录单元完成仪表温度值的实时比对和连续记录。同理当转换开关所处位置如表1试验项目（Ⅱ）所示时，进行热电阻型传感器输入温度仪表的控温试验。

 

使用范例：

以国产XWC–101型、长图 、温度示值范围0℃~1100℃、K型分度号温度记录仪表24小时连续运行试验为例。温度仪表试验项目转换电路中①、②输出端接被检温度记录仪表信号输入端，①端接正，②端接负，K₁端接被检记录仪表控制开关K常闭触点，将记录仪表控制开关设定指针调到0℃位置，调R14旋钮指到1100℃位置，这样仪表运行范围即往返于0℃～1100℃之间。

仪表正常记录波形为周期50分钟，幅值0℃～1100℃三角波，

如图4所示，从0℃～1100℃再从1100℃～0℃且各波形间周期、幅值基本一致。

如果各波形间周期时间不一致，说明该温度仪表记时机构出现故障，应重点检查同步电机和出轴齿轮及减速齿轮机构；超越离合器等是否正常。

如波形幅值不等高（但为尖顶），说明仪表示值误差不稳定。此时应重点检查输入滤波电路（如：滤波电容是否有漏电现象），桥路总电阻是否稳定、正常阻值为167Ω，仪表稳压电源板输出是否稳定，且为1V和6mA；检零放大器各参数是否稳定，记录机构是否正常。

如果记录的波形如图5所示（记录曲线变成了平顶），说明仪表指示、记录机构有时不工作。故障排查步骤见图6

故障排除后，应重做24小时运行可靠性试验和控温试验直至所有检定项目都合格。

结论：

该运行试验仪实际上是一台从负热电势开始的超低频、低电势（–2.4mV至+56mV）三角波信号发生器，由于设计时采用了稳压恒流源电路，保证了输出的信号频率和幅值的稳定，为仪表的检定提供了一个可靠的试验仪器。该运行试验仪投入使用后，已发现几十台温度仪表存在滑臂与滑线电阻间接触不良及控温试验中控温继电器通、断转换迟滞等故障，及时发现排除了故障，把故障消除在检测之中，大大地提高了仪表的检定、检修质量，达到了设计目的。

Claims (4)

1.一种温度指示、记录仪表运行可靠性试验仪，其特征在于：它包括试验仪主体，试验仪主体包括输入电源线（1）、输出热电势信号接线座（2）、测试试验仪工作电源（3）、温度仪表控温试验信号发生单元（4）、温度仪表运行试验信号发生单元（6）、输出温度值显示、记录单元（7）；

所述温度仪表控温试验信号发生单元（4）它包括控制信号输入电路和控制热电势输出电路；

所述温度仪表运行试验信号发生单元（6）它包括定时电路、三角波形成电路、负热电势形成电路；

温度仪表控温试验信号发生单元（4）、温度仪表运行试验信号发生单元（6）、输出温度值显示、记录单元（7）的输入端通过电缆束与测试试验仪工作电源（3）连接；

温度仪表控温试验信号发生单元（4）与温度仪表运行试验信号发生单元（6）的输出端通过电缆束与温度仪表试验项目转换电路（9）连接；

温度仪表试验项目转换电路（9）的输出端与输出温度值显示、记录单元（7）连接。

2.根据权利要求1所述的温度指示、记录仪表运行可靠性试验仪，其特征在于：所述温度仪表控温试验信号发生单元（4）通过电缆束与试验仪主体外的升温速率调节旋钮（8.1）、降温速率调节旋钮（8.2）、控温热电阻信号调节旋钮（8.3）、控温热电偶信号调节旋钮（8.5）连接。

3.根据权利要求1所述的温度指示、记录仪表运行可靠性试验仪，其特征在于：所述温度仪表运行试验信号发生单元（6）通过电缆束与试验仪主体外的运行试验上限温度设定旋钮（8.4）连接。

4.根据权利要求1所述的温度指示、记录仪表运行可靠性试验仪，其特征在于：所述温度仪表试验项目转换电路（9）通过线束与试验仪主体外的热电偶或热电阻试验信号转换开关（9.1）、温度仪表做控温试验或运行试验转换开关（9.2）、温度仪表控温试验开始或暂停状态转换开关（9.3）连接。