CN107907245B - 一种骤变温场铂电阻失效试验装置及其试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种骤变温场铂电阻失效试验装置及试验方法，它包括电源、控制系统、压缩制冷系统、防冻液循环系统、水循环系统、加热系统、干体炉芯，所述的电源与控制系统连接，控制系统包括保护电路、控制电路，控制系统分别与压缩制冷系统、防冻液循环系统、水路循环系统、加热系统连接，控制压缩机制冷系统的开闭、防冻液循环系统与水循环系统的通断以及加热系统的功率调整；所述的压缩制冷系统与防冻液循环系统连接，用于防冻液的降温，该装置及方法模拟还原度高，保证试验效果真实性，试验效果更准确，数据记录更详尽，温场‑40℃~300℃可选温度段，试验过程可实现自动控制，满足不同产品的试验要求。

Description

一种骤变温场铂电阻失效试验装置及其试验方法

技术领域

本发明涉及一种温度传感器的测试技术，具体地说一种骤变温场铂电阻失效试验装置及其试验方法。

背景技术

温度是表征物体冷热程度的物理量，它可以通过物体随温度变化的某些特性（如电阻、电压、体积等）来间接测量，工业生产中常用的温度传感器有热电阻、热电偶等。热电偶传感器测温的原理是两种不同材质导体组成闭合回路情况下，当两端存在温度梯度出现热电动势，通过电势差的测量实现温度测量。这种传感器测温域宽，价格低廉，但测温精度低，适用于精度要求不高的较高温度测量。热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的，它的特点是测量精度高，性能稳定，抗震性好，更适用于精度要求高的中低温测量。金属热电阻常用的感温材料种类较多，最常用的是铂热电阻，由于铂热电阻的测量精确度最高，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。铂电阻的质量参数有多项考核指标，在骤变温场中的使用寿命就是其中非常重要的一项。目前工厂在测试热敏电阻使用寿命时，为了操作简单大都是在检定炉、恒温槽等所设置的恒定温场中测定，但是实际生产中铂电阻的使用是随机的，有时甚至是在极端变化温场中进行切换。铂电阻传感器在恒定温场中老化缓慢，在骤变温场中的老化速度非常快，因此以往的自动测试方法并不能满足实际生产的需要，而如果采用人工测试的方法，测试数据不准确，效率低，个体差异大，不适用于对批量产品的检测，因而工业生产中迫切需要一种自动化程度高、温场可控、效率高、控温精度高的铂电阻老化试验装置及测试方法。

发明内容

针对以上问题，结合铂电阻在实际生产中的工作状态，本发明提供了一种骤变温场铂电阻失效试验装置及其试验方法，对传统的铂电阻测试方法及实验装置做出改进，使得变化温场环境下对铂电阻进行实验，测试精确，测试效率高。

为达到以上发明目的，本发明采用的技术方案是：

一种骤变温场铂电阻失效试验装置及其试验方法构成如下：

一种骤变温场铂电阻失效试验装置，它包括电源、控制系统、压缩制冷系统、防冻液循环系统、水循环系统、加热系统、干体炉芯，所述的电源与控制系统连接，控制系统包括保护电路、控制电路，控制系统分别与压缩制冷系统、防冻液循环系统、水路循环系统、加热系统连接，控制压缩机制冷系统的开闭、防冻液循环系统与水循环系统的通断以及加热系统的功率调整；所述的压缩制冷系统与防冻液循环系统连接，用于防冻液的降温；所述的干体炉芯设置有水循环管路、防冻液循环管、加热棒，防冻液循环系统与干体炉芯上的防冻液循环管的接头连接，所述的水路循环系统与水循环管路连接，所述的加热系统与干体炉芯内的加热棒连接；

所述的控制系统包括电源、保护电路、控制电路、防冻液泵、水泵、加热棒、压缩机组、控温铂电阻、防冻液箱，控制电路包括控温热电偶、12V开关电源Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、电阻触摸屏、PID控制板、继电器组、电磁继电器，所述的电源与保护电路连接，保护电路与控制电路连接，从而保障整个系统稳定并安全工作；所述的保护电路与12V开关电源Ⅰ连接，12V开关电源Ⅰ与PID控制板连接并为其供电，保护电路还与继电器组的高压端连接，继电器组分别与加热棒、水泵、防冻液泵连接，为其供电，保护电路还与压缩机组连接，为其供电；所述的PID控制板与电阻触摸屏连接，实时输入控制命令，输出数据信息，PID控制板还与继电器组低压端连接，从而控制继电器组高压端的通断，PID控制板还与电磁继电器低压端连接，控制功率输出比例；所述的继电器组的高压端分别与12V开关电源Ⅱ、Ⅲ以及电磁继电器的高压端分别连接，控制电路通断；所述的12V开关电源Ⅱ与防冻液泵连接，为防冻液循环提供电力；所述的12V开关电源Ⅲ与水泵连接，为水循环提供电力；所述的电磁继电器高压端与加热棒连接，实现PID控制；所述的压缩机组与防冻液箱连接，给防冻液箱内的防冻液降温，所述的防冻液泵、水泵、加热棒以及防冻液箱分别与干体炉芯连接，实现升温及降温过程；所述的干体炉芯内放置控温铂电阻和控温热电偶，所述的控温铂电阻与PID控制板连接，将干体炉芯的温度参数进行反馈，并在电阻触摸屏上显示出来，所述的控温热电偶与保护电路连接，防止系统失控造成的温度过热。

所述的保护电路，包括漏电保护开关、温度控制器、220V交流接触器、控温热电偶，漏电保护开关与电源连接，另一端与220V交流接触器高压端连接，保证控制电路的安全性，防止发生触电危险；所述的220V交流接触器的低压端与C100型RKC温度控制器连接，220V交流接触器分别与压缩机组、继电器组连接，防止温度过高发生危险；所述的C100型RKC温度控制器与干体炉芯内的控温热电偶连接，实时监测干体炉芯内的温度，防止系统失控发生危险。

所述的电源为220交流电源。

所述的压缩制冷系统，包括压缩机、冷凝器、冷凝器风扇、干燥过滤器、毛细管、管式蒸发器、加液阀，所述压缩机的高压端与冷凝器进气口连接，所述冷凝器排气口与干燥过滤器进气口连接，所述干燥过滤器的出气口与毛细管连接，所述毛细管的另一端与管式蒸发器连接，所述管式蒸发器置于防冻液箱中，另一端与压缩机低压端连接，在压缩机与管式蒸发器之间接入一个三通加液阀。

所述的水路循环系统，包括水泵、水箱、水循环管路、风冷管、冷排风扇，所述的水泵进水口一端与水箱连接，出水口一端与干体炉芯内的水循环管路连接，将水箱中的水加入干体炉芯内的水循环管路中，参与升温和降温过程；所述的风冷管进水口与干体炉芯的水循环管路出口连接，同时风冷管处设置有冷排风扇进行风冷，将水循环管路中的出水降温，风冷管出水口与水箱连接，将水循环管路中的水送回水箱。

一种骤变温场铂电阻失效试验方法：将待检铂电阻置于干体炉芯中，试验人员通过显示屏设置温度区间，控制压缩制冷系统、加热系统、水循环系统、防冻液循环系统等的工作状态使干体炉芯温场发生快速升温、高温段保温、中高温段快速降温、中低温段持续降温、低温段保温、中低温段低速升温的变化，控温铂电阻会将干体炉芯内的实时温度信息传输到控制器并于显示屏上显示出来，置于干体炉芯内的待检铂电阻将会比较真实地模拟出铂电阻传感器从高温炉中取出放入低温干体炉中的过程，通过巡检仪记录所有待测铂电阻的实时状态，当铂电阻失效后，巡检仪中对应的温度示数变为“—”，并将失效时间记录下来，从而将实际生产中的工作状态通过一种较为真实的测量方法反应出来。

本发明的工作原理为：

骤变温场铂电阻失效试验装置可以实现最低温-40℃到最高温300℃的垂直升降温，其工作过程分为快速升温、高温段保温、中高温段快速降温、中低温段持续降温、低温段保温、中低温段低速升温六个过程。设备开始工作后设置温度区间，控制系统通过继电器组实现对各系统的协调控制。设备开始正常运行后，压缩制冷系统开始全功率工作，对防冻液降温；干体炉芯内的控温铂电阻将测得的温场信息反馈给PID控制器，经过系统判断后进入快速升温过程，继电器组中对应加热棒的一组闭合，加热系统开始工作，PID控制器控制电磁继电器输出功率，通过电磁继电器高压端通断的时间比例来控制加热时间，从而实现精确的温度控制；到达最高温度后，进入高温段保温阶段，通过PID控制维持10min高温状态；之后设备进入快速降温阶段，继电器组中对应水泵的一组闭合，水循环系统开始工作，同时加热系统停止工作，循环水通过水泵注入干体炉芯内的水循环管路，通过水的汽化以及风冷管的散热使炉芯快速降温，通过风冷管的作用使水箱内的温度稳定在室温附近；当干体炉芯温场温度降至40℃后，设备进入持续降温阶段，继电器组中对应防冻液泵的一组闭合，防冻液循环系统开始工作，同时水循环系统停止工作，被压缩制冷系统降至最低温的防冻液通过防冻液泵注入干体炉芯内的防冻液循环管路，炉芯持续快速降温至最低温度；通过防冻液循环系统和压缩制冷系统的协调工作，维持最低温10min；之后设备进入低速升温阶段，继电器组中对应水泵的一组闭合，水循环系统开始工作，同时防冻液循环系统停止工作，将水箱内的水注入干体炉芯的水循环管路，炉芯开始升温，到10℃时，重新切换到快速升温阶段，进入下一个循环。在设备工作过程中，控温铂电阻将炉芯内的温场信息实时反馈至控制器中，并于电阻触摸屏上生成温度变化曲线，试验人员可以根据温场信息通过触摸屏进行适当调控。

本发明的有益效果为：

本发明提供了一种骤变温场铂电阻失效的自动测试方式替代人工测试，提高了测试精确度和试验效率，降低了劳动力成本；建立垂直变化的温场，近似模拟了铂电阻在正常生产过程中的使用状态，比恒定温场的测试效果更真实。

附图说明

图1为本发明实施例结构框图；

图2为干体炉芯结构图；

图3为保护电路结构原理图；

图4为控制系统原理框图；

图5为干体炉芯内温度变化曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

本发明公开了一种骤变温场铂电阻失效试验装置及其试验方法，如图1，附图中编号分别为：1-电源，2-保护电路，3-控制电路、4-加热系统、5-水路循环系统、6-防冻液循环系统、7-压缩制冷系统、8-干体炉芯；如图2，附图编号分别为：9-水循环管路、10-铜制炉芯、11-防冻液循环管接头、12-待测铂电阻孔、13-控温铂电阻与控温热电偶孔、14加热棒孔；如图3，附图中编号分别为8-干体炉芯、1-电源、15漏电保护开关、16-C100型RKC温度控制器、17-220V交流接触器、18-控温热电偶；如图4，附图中编号分别为1-电源、2-保护电路、8-干体炉芯、18-控温热电偶、19-12V开关电源Ⅰ、20-电阻触摸屏、21-PID控制板、22-继电器组、23-12V开关电源Ⅱ、24-12V开关电源Ⅲ、25-电磁继电器、26-防冻液泵、27-水泵、28-加热棒、29-压缩机组、30-控温铂电阻、31防冻液箱。

一种骤变温场铂电阻失效试验装置，它包括电源1、保护电路2、控制电路3、加热系统4、水路循环系统5、防冻液循环系统6、压缩制冷系统7、干体炉芯8，所述的电源1与保护电路2连接，确保设备的安全性，2保护电路与3控制电路连接，3控制电路分别与7压缩制冷系统、防冻液循环系统6、水路循环系统5、加热系统连接4，控制压缩机制冷系统7的开闭、防冻液循环系统6与水循环系统5的通断以及加热系统4的功率调整；所述的压缩制冷系统7与防冻液循环系统6连接，用于防冻液的降温；所述的防冻液循环系统6与干体炉芯8上的防冻液循环管接头11连接，所述的水路循环系统5与干体炉芯8上的水循环管路9连接，所述的加热系统4与干体炉芯8内的加热棒连接，加热棒放置在电加热孔14内，为干体炉芯提供可控温场。

所述的保护电路2，包括漏电保护开关15、C100型RKC温度控制器16、220V交流接触器17、控温热电偶18，漏电保护开关15与220V交流电源1连接，另一端与220V交流接触器17高压端连接，保证电路的安全性，防止发生触电危险；所述的交流接触器17的低压端与C100型RKC温度控制器16连接，防止温度过高发生危险；所述的 C100型RKC温度控制器16与放置于干体炉芯8内的控温热电偶18连接，实时监测干体炉芯内的温度，防止系统失控发生危险。

所述的控制电路构成如下： 220V交流电源1、保护电路2、干体炉芯8、控温热电偶18、12V开关电源Ⅰ19、电阻触摸屏20、 PID控制板21、继电器组22、12V开关电源Ⅱ23、12V开关电源Ⅲ24、电磁继电器25、防冻液泵26、水泵27、加热棒28、压缩机组29、控温铂电阻30、防冻液箱31。所述的220V交流电源1与保护电路2连接，从而保障整个系统稳定并安全工作；所述的保护电路2与12V开关电源Ⅰ19连接，为 PID控制板21供电，同时与继电器组22的高压端连接，为加热棒28、水泵27、防冻液泵26等执行部件供电，保护电路还与压缩机组29连接，为其供电，所述的 PID控制板21与电阻触摸屏20连接，实时输入控制命令，输出数据信息，与继电器组22低压端连接，从而控制继电器组高压端的通断， PID控制板21还与电磁继电器25低压端连接，控制功率输出比例；所述的继电器组22的高压端与12V开关电源Ⅱ23、12V开关电源Ⅲ24以及电磁继电器25的高压端分别连接，控制电路通断；所述的12V开关电源Ⅱ23与防冻液泵26连接，为防冻液循环提供电力；所述的12V开关电源Ⅲ24与水泵27连接，为水循环提供电力；所述的电磁继电器25高压端与加热棒28连接，实现PID控制；所述的压缩机组29与防冻液箱31连接，给防冻液箱31内的防冻液降温，所述的防冻液泵26、水泵27、加热棒28以及防冻液箱31分别与干体炉芯8连接，实现升温及降温过程；所述的干体炉芯8内放置控温铂电阻30和控温热电偶18，所述的控温铂电阻30与 PID控制板21连接，将干体炉芯8的温度参数进行反馈，并在电阻触摸屏20上显示出来，所述的控温热电偶18与保护电路2连接，防止系统失控造成的温度过热。

所述的控温铂电阻与控温热电偶放置在干体炉芯8上的控温铂电阻与控温热电偶孔13内。

所述的压缩制冷系统，包括压缩机、冷凝器、冷凝器风扇、干燥过滤器、毛细管、管式蒸发器、加液阀，所述压缩机的高压端与冷凝器进气口连接，所述冷凝器排气口与干燥过滤器进气口连接，所述干燥过滤器的出气口与毛细管连接，所述毛细管的另一端与管式蒸发器连接，所述管式蒸发器置于防冻液箱中，另一端与压缩机低压端连接，在压缩机与管式蒸发器之间接入一个三通加液阀。

所述的水路循环系统，包括水泵、水箱、干体炉芯、风冷管、风冷管风扇，所述的水泵进水口一端与水箱连接，出水口一端与干体炉芯连接，将水箱中的水加入干体炉芯内的水循环管路中，参与升温和降温过程；所述的风冷管进水口与干体炉芯连接，同时连接有风冷管风扇，将水循环管路中的水降温，风冷管出水口与水箱连接，将水循环管路中的水送回水箱。

所述的干体炉芯为铜制，水循环管路为耐高温、导热性能好的铜制管材，其强度满足循环水汽化造成的不利影响。

一种骤变温场铂电阻失效试验方法：将待检铂电阻置于干体炉芯中，试验人员通过显示屏设置温度区间，控制压缩制冷系统、加热系统、水循环系统、防冻液循环系统等的工作状态使干体炉芯温场发生快速升温、高温段保温、中高温段快速降温、中低温段持续降温、低温段保温、中低温段低速升温的变化，控温铂电阻会将干体炉芯内的实时温度信息传输到控制器并于显示屏上显示出来，置于干体炉芯内的待检铂电阻将会比较真实地模拟出铂电阻传感器从高温炉中取出放入低温干体炉中的过程，通过巡检仪记录所有待测铂电阻的实时状态，当铂电阻失效后，巡检仪中对应的温度示数变为“—”，并将失效时间记录下来，从而将实际生产中的工作状态通过一种较为真实的测量方法反应出来。本发明的优势在于：

(1)提高了自动化程度，降低了生产成本，提高了试验效率；

(2)实际生产还原度高，保证试验效果真实性；

(3)试验效果更准确，数据记录更详尽；

(4)温场-40℃~300℃可选温度段，试验过程可实现自动控制，满足不同产品的试验要求。

Claims (6)

1.一种骤变温场铂电阻失效试验装置，其特征是，它包括电源、控制系统、压缩制冷系统、防冻液循环系统、水循环系统、加热系统、干体炉芯，所述的电源与控制系统连接，控制系统包括保护电路、控制电路，控制系统分别与压缩制冷系统、防冻液循环系统、水路循环系统、加热系统连接，控制压缩机制冷系统的开闭、防冻液循环系统与水循环系统的通断以及加热系统的功率调整；所述的压缩制冷系统与防冻液循环系统连接，用于防冻液的降温；所述的干体炉芯设置有水循环管路、防冻液循环管、加热棒，防冻液循环系统与干体炉芯上的防冻液循环管的接头连接，所述的水路循环系统与水循环管路连接，所述的加热系统与干体炉芯内的加热棒连接；

所述的控制系统包括电源、保护电路、控制电路、防冻液泵、水泵、加热棒、压缩机组、控温铂电阻、防冻液箱，控制电路包括控温热电偶、12V开关电源Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、电阻触摸屏、 PID控制板、继电器组、电磁继电器，所述的电源与保护电路连接，保护电路与控制电路连接，从而保障整个系统稳定并安全工作；所述的保护电路与12V开关电源Ⅰ连接，12V开关电源Ⅰ与PID控制板连接并为其供电，保护电路还与继电器组的高压端连接，继电器组分别与加热棒、水泵、防冻液泵连接，为其供电，保护电路还与压缩机组连接，为其供电；所述的PID控制板与电阻触摸屏连接，实时输入控制命令，输出数据信息，PID控制板还与继电器组低压端连接，从而控制继电器组高压端的通断，PID控制板还与电磁继电器低压端连接，控制功率输出比例；所述的继电器组的高压端分别与12V开关电源Ⅱ、Ⅲ以及电磁继电器的高压端分别连接，控制电路通断；所述的12V开关电源Ⅱ与防冻液泵连接，为防冻液循环提供电力；所述的12V开关电源Ⅲ与水泵连接，为水循环提供电力；所述的电磁继电器高压端与加热棒连接，实现PID控制；所述的压缩机组与防冻液箱连接，给防冻液箱内的防冻液降温，所述的防冻液泵、水泵、加热棒以及防冻液箱分别与干体炉芯连接，实现升温及降温过程；所述的干体炉芯内放置控温铂电阻和控温热电偶，所述的控温铂电阻与PID控制板连接，将干体炉芯的温度参数进行反馈，并在电阻触摸屏上显示出来，所述的控温热电偶与保护电路连接，防止系统失控造成的温度过热。

2.根据权利要求1所述的骤变温场铂电阻失效试验装置，其特征是：所述的保护电路，包括漏电保护开关、温度控制器、220V交流接触器、控温热电偶，漏电保护开关与电源连接，另一端与220V交流接触器高压端连接，保证控制电路的安全性，防止发生触电危险；所述的220V交流接触器的低压端与C100型RKC温度控制器连接，220V交流接触器分别与压缩机组、继电器组连接，防止温度过高发生危险；所述的C100型RKC温度控制器与干体炉芯内的控温热电偶连接，实时监测干体炉芯内的温度，防止系统失控发生危险。

3.根据权利要求1所述的骤变温场铂电阻失效试验装置，其特征是：所述的压缩制冷系统，包括压缩机、冷凝器、冷凝器风扇、干燥过滤器、毛细管、管式蒸发器、加液阀，所述压缩机的高压端与冷凝器进气口连接，所述冷凝器排气口与干燥过滤器进气口连接，所述干燥过滤器的出气口与毛细管连接，所述毛细管的另一端与管式蒸发器连接，所述管式蒸发器置于防冻液箱中，另一端与压缩机低压端连接，在压缩机与管式蒸发器之间接入一个三通加液阀。

4.根据权利要求1所述的骤变温场铂电阻失效试验装置，其特征是：所述的水路循环系统，包括水泵、水箱、水循环管路、风冷管、冷排风扇，所述的水泵进水口一端与水箱连接，出水口一端与干体炉芯内的水循环管路连接，将水箱中的水加入干体炉芯内的水循环管路中，参与升温和降温过程；所述的风冷管进水口与干体炉芯的水循环管路出口连接，同时风冷管处设置有冷排风扇进行风冷，将水循环管路中的出水降温，风冷管出水口与水箱连接，将水循环管路中的水送回水箱。

5.一种利用权利要求1-4任一所述的骤变温场铂电阻失效试验装置的骤变温场铂电阻失效试验方法，其特征是，将待检铂电阻置于干体炉芯中，试验人员通过显示屏设置温度区间，控制压缩制冷系统、加热系统、水循环系统、防冻液循环系统等的工作状态使干体炉芯温场发生快速升温、高温段保温、中高温段快速降温、中低温段持续降温、低温段保温、中低温段低速升温的变化，控温铂电阻会将干体炉芯内的实时温度信息传输到控制器并于显示屏上显示出来，置于干体炉芯内的待检铂电阻将会比较真实地模拟出铂电阻传感器从高温炉中取出放入低温干体炉中的过程，通过巡检仪记录所有待测铂电阻的实时状态，当铂电阻失效后，巡检仪中对应的温度示数变为“—”，并将失效时间记录下来，从而将实际生产中的工作状态通过一种较为真实的测量方法反应出来。

6.根据权利要求5所述的骤变温场铂电阻失效试验方法，其特征是，骤变温场铂电阻失效试验装置可以实现最低温-40℃到最高温300℃的垂直升降温，其工作过程分为快速升温、高温段保温、中高温段快速降温、中低温段持续降温、低温段保温、中低温段低速升温六个过程，设备开始工作后设置温度区间，控制系统通过继电器组实现对各系统的协调控制，设备开始正常运行后，压缩制冷系统开始全功率工作，对防冻液降温；干体炉芯内的控温铂电阻将测得的温场信息反馈给PID控制器，经过系统判断后进入快速升温过程，继电器组中对应加热棒的一组闭合，加热系统开始工作，PID控制器控制电磁继电器输出功率，通过电磁继电器高压端通断的时间比例来控制加热时间，从而实现精确的温度控制；到达最高温度后，进入高温段保温阶段，通过PID控制维持10min高温状态；之后设备进入快速降温阶段，继电器组中对应水泵的一组闭合，水循环系统开始工作，同时加热系统停止工作，循环水通过水泵注入干体炉芯内的水循环管路，通过水的汽化以及风冷管的散热使炉芯快速降温，通过风冷管的作用使水箱内的温度稳定在室温附近；当干体炉芯温场温度降至40℃后，设备进入持续降温阶段，继电器组中对应防冻液泵的一组闭合，防冻液循环系统开始工作，同时水循环系统停止工作，被压缩制冷系统降至最低温的防冻液通过防冻液泵注入干体炉芯内的防冻液循环管路，炉芯持续快速降温至最低温度；通过防冻液循环系统和压缩制冷系统的协调工作，维持最低温10min；之后设备进入低速升温阶段，继电器组中对应水泵的一组闭合，水循环系统开始工作，同时防冻液循环系统停止工作，将水箱内的水注入干体炉芯的水循环管路，炉芯开始升温，到10℃时，重新切换到快速升温阶段，进入下一个循环。

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