CN105628296B - 通用型热偶真空计 - Google Patents

Abstract

一种通用型热偶真空计，包括：管脚插座，具有多对管脚插孔，可插入各种型号的热偶真空规管；规管型号识别电路，用于识别规管型号；基本测试电路，用于检测规管的信号大小；管脚及信号切换电路，用于切换规管的管脚接线，使受试规管与规管型号识别电路或基本测试电路联通，并对规管检测信号和规管型号识别信号进行切换；主控器，用于控制上述电路的工作步骤。其优点是：一台真空计可以测试国产和进口所有型号的热偶真空规管，极大地减小了用户的装备成本；自动化程度高，除国产热偶规管的加热电流需人工设置外，其它测试步骤均自动完成，操作简便，工作效率高；由于采用触摸屏作为操作界面，加热电流设置也无需实体按键，故障率低，可靠性高。

Description

通用型热偶真空计

技术领域

本发明涉及真空规管和真空测试技术，尤其涉及一种通用型热偶真空计（测试仪），可测试进口、国产所有型号的热偶型真空规管，通过自动识别规管型号，进而自动切换和测量规管所处的真空度值。属于测试技术领域。

背景技术

真空规管是各种真空设备及低温储罐测量真空度的传感器，有很多类型，其中热偶真空规管是最常用的类型。该类型应用广泛，主要有6种型号，即国产热偶规管ZJ-51、ZJ-54、NTS-550C，进口热偶规管DV-4、DV-5、DV-6。

由于各种热偶规管的测试条件不同，以往的测试仪或真空计都是针对每种型号的热偶规管设计的，没有通用性，用户需配置6种测试仪器，之前本申请人发明的两种型号的热偶真空计，虽然能分别检测两种和四种真空规管，但自动化程度低，规管的型号和类型需要人工判断和识别，同时还需人工手动设置，操作繁琐，测试效率低。

发明内容

针对以上问题，本发明提供一种通用型热偶真空计（产品名称：智能型通用热偶真空计），不仅可以检测国产和进口所有型号的热偶真空规管，且自动化程度高，除国产规管的加热电流需人工设置外，其它测试步骤均自动完成。

本发明的技术解决方案是：

一种通用型热偶真空计，包括：

管脚插座，具有多对管脚插孔，可插入各种型号的热偶真空规管；

规管型号识别电路，用于识别规管型号；

基本测试电路，用于检测规管的信号大小；

管脚及信号切换电路，用于切换规管的管脚接线，使受试规管与规管型号识别电路或基本测试电路联通，并对规管检测信号和规管型号识别信号进行切换；

主控器，用于控制上述电路的工作步骤；

上述真空计按如下步骤工作：

（1）将受试规管插入管脚插座相应的插孔，由管脚切换电路将其与规管型号识别电路联通；

（2）规管型号识别电路识别规管型号，发出识别信号；

（3）信号切换电路依据识别信号自动切换，将规管与基本测试电路联通；

（4）由基本测试电路检测规管的信号值，依据该检测信号值的大小来判断规管的真空度；

其特征在于：

所述规管型号识别电路是恒流源电阻测量电路，通过测量规管的电阻值识别其型号：

所述基本测试电路包括：

-加热电流设置电路，用于根据规管型号设置加热电流的极性和大小；其中，进口规管加热电流为交流，国产规管加热电流为直流；

-加热电流设置键，用于人工手动设置加热电流的大小，使其满足受试规管的要求；

-基本放大电路，用于放大规管的检测信号；该基本放大电路包括一级放大处理电路、二级放大处理电路、A/D转换电路、零点/满度修正电压发生器、基准电压发生器，所述零点/满度修正电压发生器用于向二级放大处理电路提供零点/满度修正电压，所述基准电压发生器用于向A/D转换电路提供基准电压；

-前置低通滤波及切换电路，所述前置低通滤波电路用于滤除进口规管交流检测信号的高频成分，当规管是国产型号时，所述切换电路切除前置低通滤波电路，直接将规管的检测信号送入基本放大电路。

所述主控器采用单片机或PLC。

该真空计采用触摸屏作为操作界面。

所述加热电流设置键为触摸键。

本发明的有益效果：

1、本通用型热偶真空计，一台真空计即可以测试国产和进口所有型号的热偶真空规管，无需重复购置，极大地减小了用户的装备成本。

2、自动化程度高，除国产规管加热电流的大小需人工设置外，其它测试步骤均自动完成，操作简便，工作效率高。

3、由于采用触摸屏作为操作界面，加热电流设置也无需实体按键，故障率低，可靠性高。

附图说明

图1是本真空计的结构框图

图2是基本放大电路框图

图3是规管型号识别电路框图

图4是规管型号识别时的管脚切换电路框图

图5是规管检测信号与识别信号切换时的管脚接线示意图

图6是进口规管检测信号与识别信号切换时的管脚接线示意图

图7是国产规管检测信号与识别信号切换时的管脚接线示意图

图8是进口规管加热电流设置电路结构框图

图9是国产规管加热电流设置电路框图

图10是低通滤波电路及切换电路框图

图11是10HZ低通滤波电路结构框图

具体实施方式

本发明解决了用一台真空计完成各种真空设备及低温储罐上常见的6种热偶真空规管的测量的问题。目前真空设备及低温储罐上常用的国产真空规管为ZJ-51、ZJ-54、NTS-550C，进口真空规管为DV-4、DV-5、DV-6。本发明针对不同的真空规管需要用不同的仪器进行测量，检测单位常常需要购买多种不同类型的真空测量仪器，并且在测量前还得依靠目测判断真空规管的型号，对于很多检测人员来说是一个非常头痛的事，本发明成功的使用一台真空计完成对上述6种真空规管的自动判断和测量。以下对本真空计详细说明。

真空计整体结构

参见图1，本通用型热偶真空计，包括：

管脚插座1，具有多对管脚插孔，可插入各种型号的热偶真空规管；

规管型号识别电路3，用于识别规管型号，该规管型号识别电路3分别与管脚及信号切换电路2、主控器5联通；

基本测试电路4，用于检测规管的信号大小；

管脚及信号切换电路2，用于切换规管的管脚接线，使插入管脚插座1的受试规管与规管型号识别电路3或基本测试电路4联通，并对规管检测信号和规管型号识别信号进行切换；

主控器5，用于控制上述电路的工作步骤；

触摸屏6（该触摸屏6与主控器5联通），作为操作界面。

上述真空计按如下步骤工作：

（1）将受试规管插入管脚插座1相应的插孔，由管脚切换电路2将其与规管型号识别电路3联通；

（2）规管型号识别电路3识别规管型号，发出识别信号；

（3）信号切换电路2依据识别信号自动切换，将规管与基本测试电路4联通；

（4）由基本测试电路4检测规管的信号值，依据该检测信号值的大小来判断规管的真空度。

基本测试电路4

所述基本测试电路4包括:

加热电流设置电路4.1（分别与管脚及信号切换电路2、主控器5连接），用于根据规管型号设置加热电流的极性和大小；其中，进口规管加热电流为交流，国产规管加热电流为直流；

加热电流设置键4.4（与主控器5连接），用于人工手动设置加热电流的大小，使其满足受试规管的要求；

基本放大电路4.3（分别与低通滤波及切换电路4.2、主控器5连接），用于放大规管的检测信号；

前置低通滤波及切换电路4.2，所述前置低通滤波电路用于滤除进口规管交流检测信号的高频成分，当规管是国产型号时，所述切换电路切除前置低通滤波电路，直接将规管的检测信号送入基本放大电路。

真空规管的真空测量信号最大只有10mV,为了保证测量的精度和分辨率，故需选用低温飘，低失调电压的高精度运算放大器多级放大。所述基本放大电路4.3（参见图2）包括一级放大处理电路、二级放大处理电路、A/D转换电路、零点/满度修正电压发生器、基准电压发生器，所述零点/满度修正电压发生器用于向二级放大处理电路提供零点/满度修正电压，所述基准电压发生器用于向A/D转换电路提供高精度基准电压。

规管型号识别电路3

参见图3，由于ZJ-51、ZJ-54及DV-4、DV-5、DV-6各真空规管之间的加热丝电阻R值有一定的差异，因此，当以一个恒流源加在规管加热端时，可以测量到一个恒定的电压值，通过不同的电压值就可以区分规管型号。规管加热端电阻R识别原理框图为图3所示。由本申请人自行研制开发的 550C规管是将规管与信号处理电路集成在一起的一体化真空规管，当测试电路与规管连接后，规管输出电压信号大于0.1V时，表示规管接入。

参见图4，规管加热端切换电路，进口DV-4/DV-5/DV-6规管和国产ZJ-51/ZJ-54的加热端在8芯插头上定义各不一样，依据不同型号的真空规管，自动判断电路检测出规管型号后，通过电子开关将恒流源切换到相应的管脚上。例如：当真空计检测出为国产规管时，此时，内部执行电路发出指令，电子开关动作将恒流源切换到规管的2脚和7脚上面，同理，以此类推。

管脚及信号切换电路2

管脚及信号切换电路2（规管真空测量信号和规管识别信号切换电路），在8芯插头上，国产规管ZJ-51/ZJ-54规管的测量端为4脚和5脚，加热端和规管识别端为7脚和2脚。而进口DV-4/DV-5/DV-6规管的真空测量端同为7脚，另外，国产规管与进口规管的其它管脚也存在复用，为了在同一台真空计上同时完成规管的识别和信号的测量，需要一个电子开关及控制电路来实现各种规管管脚的切换。

参见图5，电子开关控制：当识别为国产规管时，电子开关切换到下触点，7脚接入恒流源。当测量进口规管时，电子开关切换到上触点，7脚接规管输出的测量信号。

参见图6，电子开关不动作，检测真空度，3脚和5脚输入加热电流。电子开关动作时，规管型号识别，3脚和5脚输入恒流源。

参见图7，电子开关不动作，国产规管测量信号输入，检测真空度。电子开关动作时，进口规管测量信号输入，检测真空度。

加热电流设置电路4.1

国产ZJ-51/ZJ-54真空规管由于生产工艺的原因，需要针对每只规管进行电流设置，电流值的大小由自身规管上标示的电流值来确定，并通过触摸屏输入相应的电流值完成设置。而进口真空规管无需用户设定电流，电流的设置是仪器出厂标定时通过电位器调节完成的。550C规管由于内部已经固定了电流设定，不需要仪器设置电流。

参见图8，进口规管电流设定切换，电位器RP1调节DV-4的加热电流，电位器RP2调节DV-6的加热电流，电位器RP3调节DV-5的加热电流。通过电子开关K1和K2的切换用以选择交流加热电流输出对应的规管。如：选择DV-6时，K1和K2都断开不动作；选择DV-4时，K1吸合，K2断开；选择DV-5时K1断开，K2吸合。

参见图9，国产规管电流设定，通过触摸屏6的输入来设置电流值，控制器将需要的电流值转换为电压信号输出，输出的电压信号控制压控恒流电路，控制恒流源输出为需要的设定值，输出电流加在规管的7脚，对国产规管进行加热。

低通滤波及切换电路4.2

参见图10，低通滤波电路及信号切换电路：进口规管采用交流加热方式，测量端信号输出含有较大的交流分量。国产的规管为纯直流供电，由于采用共用的基本放大电路，保证信号测量的互不干扰，在电路的前级需要做低通滤波处理和通道切换。进口规管的测量信号经过低通滤波和通道切换后进入基本放大电路。国产规管的测量信号直接进入基本放大电路。

参见图11，10HZ低通滤波电路结构框图：低通滤波电路需要保证直流信号没有损失，信号按1:1通过。电路设计为R1=R2=100K,C1=C2=0.1uF。

本真空计在实际操作中，能够非常准确的区分出不同类型的规管，真空测量值稳定，能够兼容现在市场上几乎所有的真空设备及低温罐用热偶真空规管的测量，使一台真空计检测多种不同类型，不同结构的规管成为可能，目前该真空计性能在国际国内都处于领先水平。

Claims (4)

1.一种通用型热偶真空计，包括：

管脚插座，具有多对管脚插孔，可插入各种型号的热偶真空规管；

规管型号识别电路，用于识别规管型号；

基本测试电路，用于检测规管的信号大小；

管脚及信号切换电路，用于切换规管的管脚接线，使受试规管与规管型号识别电路或基本测试电路联通，并对规管检测信号和规管型号识别信号进行切换；

主控器，用于控制上述电路的工作步骤；

上述真空计按如下步骤工作：

（1）将受试规管插入管脚插座相应的插孔，由管脚切换电路将其与规管型号识别电路联通；

（2）规管型号识别电路识别规管型号，发出识别信号；

（3）信号切换电路依据识别信号自动切换，将规管与基本测试电路联通；

（4）由基本测试电路检测规管的信号值，依据该检测信号值的大小来判断规管的真空度；

其特征在于：

所述规管型号识别电路是恒流源电阻测量电路，通过测量规管的电阻值识别其型号：

所述基本测试电路包括：

-加热电流设置电路，用于根据规管型号设置加热电流的极性和大小；其中，进口规管加热电流为交流，国产规管加热电流为直流；

-加热电流设置键，用于人工手动设置加热电流的大小，使其满足受试规管的要求；

-基本放大电路，用于放大规管的检测信号；该基本放大电路包括一级放大处理电路、二级放大处理电路、A/D转换电路、零点/满度修正电压发生器、基准电压发生器，所述零点/满度修正电压发生器用于向二级放大处理电路提供零点/满度修正电压，所述基准电压发生器用于向A/D转换电路提供基准电压；

-前置低通滤波及切换电路，所述前置低通滤波电路用于滤除进口规管交流检测信号的高频成分，当规管是国产型号时，所述切换电路切除前置低通滤波电路，直接将规管的检测信号送入基本放大电路。

2.如权利要求1所述的通用型热偶真空计，其特征在于：所述主控器采用单片机或PLC。

3.如权利要求1所述的通用型热偶真空计，其特征在于：该真空计采用触摸屏作为操作界面。

4.如权利要求1所述的通用型热偶真空计，其特征在于：所述加热电流设置键为触摸键。