CN114354017B - 一种温场特征参数检测装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种温场特征参数检测装置及其检测方法，对仪表温场进行检测，包括短距电控平移台、长距电控平移台、精密电动旋转台、电控台控制器、双通道高精度测温仪、可调节底座、固定平台、移动平台、支架一、支架二、传感器一和传感器二，传感器一相对精密电动旋转台的环状旋转块运动，并垂直穿行环状旋转块的中心轴，电控台控制器分别电连接短距电控平移台、长距电控平移台和精密电动旋转台，双通道高精度测温仪分别连接传感器一和传感器二；实现适用性广，检测装置可拓展性好，检测装置实现测量过程全自动化，传感器移动速度可调整，提高测量结果的准确度优点。

Description

一种温场特征参数检测装置及其检测方法

技术领域

本发明涉及温度计量技术领域，尤其涉及一种可用于对提供恒温温场的温度计量器具如热电偶检定炉、恒温槽和干体炉等设备温场特征参数进行校准和测试的自动化检测装置，本发明同时还提供一种采用该种检测装置的检测方法。

背景技术

温场就是一定的面积/体积范围的区域性对象的温度状态描述。其特征参数的测量确认对于温度计量来讲有着重要的意义。实际被测温场的状态总是随着时间与空间分布不断变化，描述温场计量特性的技术指标主要有以下两个：（l）温度波动度：指温场处于稳定状态下，温场内某点温度特定时间内的变化量，（2）温度均匀度：指温场处于稳定状态下，温场任意点每次测试中的实际温度之差。

随着工业的发展，对温度计量的要求越来越高，而热电偶检定炉、恒温槽和干体炉等温度计量设备被作为标准器广泛应用于温度计量器具的检定校准中，因其在温度计量溯源体系中的地位，其量值的准确可靠与否直接关系着众多工作用温度计量器具的量值准确。

根据国家计量校准规范JJF1184-2007《热电偶检定炉温度场测试技术规范》、JJF1030-2010《恒温槽技术性能测试规范》和JJF 1257-2010《干体式温度校准器校准方法》，温场特征参数：温度波动度和均匀度是非常重要性能指标，直接决定其性能合格与否。目前常用的测量方式是人工位移法。人工位移法需要的测量设备较少,但温场特征参数的测量需要多点、逐次在温场内测量，手动操作难以精准定位，测量中产生的误差比较大，工作时间长，而且高温测量时，若操作不当还会给检测人员造成身体伤害。

在现有技术中，温场测量装置所采用的技术方案，如专利号为CN201520363993.9“一种炉腔温场测量装置”，专利号为ZL202020036757.7“一种管状结构炉腔温场分布检测装置”等上述现有技术存在以下的缺点：

1、采用多组测温热电偶固定于温场内的固定模块上的结构设计，结构较为复杂，多组热电偶本身一致性的差异对测量结果的影响很难排除。

2、固定式结构不利于对不同尺寸温场的测量，拓展性不佳。

3、初步实现了自动测量，但探测器设计固定于同一平面，无法实现立体温场温度均匀度测量，与实际需要特别是国家校准规范的要求仍有较大差距，还不能完全满足计量技术机构对此类检测装置的技术要求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺点，提供一种温场特征参数检测装置，同时还提供一种自动检测方法，从而实现对热电偶检定炉、恒温槽和干体炉的检测与量值传递。

为了实现上述目的，本发明提供一种温场特征参数检测装置，对仪表温场进行检测，包括短距电控平移台、长距电控平移台、精密电动旋转台、电控台控制器和双通道高精度测温仪，还包括可调节底座、固定平台、移动平台、支架一、支架二、传感器一和传感器二，长距电控平移台一端固定连接可调节底座，另一端通过固定平台固定连接短距电控平移台，长距电控平移台的滑块通过移动平台固定连接紧密电动旋转台，短距电控平移台的滑块通过支架一固定连接传感器一，精密电动旋转台的环状旋转块通过支架二固定连接传感器二，传感器一相对精密电动旋转台的环状旋转块运动，并垂直穿行环状旋转块的中心轴，电控台控制器分别电连接短距电控平移台、长距电控平移台和精密电动旋转台，双通道高精度测温仪分别连接传感器一和传感器二。

进一步还包括计算机，计算机与电控台控制器通过USB通讯，计算机与双通道高精度测温仪通过RS232通讯。

传感器一、传感器二可为标准铂电阻温度计或标准铂铑10-铂热电偶，传感器一与传感器二相互平行。

可调节底座、固定平台、移动平台、支架一和支架二上的不同位置分别设置有若干螺纹连接孔。

可调节底座设置有工作状态指示灯、若干水平泡和调节支脚。

计算机与工作状态指示灯通过RS232通讯。

仪表温场的仪表类型包括：恒温槽、干体炉和热电偶检定炉。

本发明长距电控平移台竖直固定于可调节底座上，长距电控平移台滑块上设置移动平台，长距电控平移台上部步进电机侧面设置固定平台，当长距电控平移台滑块上行至最高点时，移动平台紧贴固定平台；固定平台的外部安装短距电控平移台。

工作状态指示灯位于可调节底座上部，可显示检测装置工作状态，检测装置运行期间显示红色，不运行或运行结束后显示绿色。

传感器一穿过精密电动旋转台中心的穿孔，并定位于精密电动旋转台环状旋转块中心孔的中心轴上，固定传感器二的支架二可通过调整其在精密电动旋转台的定位位置和指向，调整传感器一、传感器二之间的距离，保证传感器二可以一定的半径范围内绕传感器一旋转。

电控台控制器或计算机通过电控台控制器分别控制长距电控平移台、短距电控平移台和精密电动旋转台的移动与旋转， 实现传感器一、传感器二之间的精准定位，计算机通过双通道高精度测温仪采集传感器一、传感器二输出的电阻/电压信号，处理后自动存储于数据库中。

本发明还提供一种温场特征参数检测装置的检测方法，对热电偶检定炉、恒温槽和干体炉仪表温场的性能进行检测，包括如下步骤：a、调整可调节底座，确保整个检测装置水平，调整两个传感器的初始位置，使其间距符合测量要求并处于待测仪表温场开口的上平面；b、将两个传感器的信号线连接双通道高精度测温仪并通过RS232端口与计算机主机相连，将待测仪表的基本信息输入计算机程序中，并选择按照国家校准规范的要求预编的测量程序，或根据实际要求个性化设置两个传感器在温场的定位位置；c、检测装置控制短距电控平移台将传感器一定位于温场中心，待温场温度稳定后，在一定时间范围内多次读数，最大差值即为此温场的温度波动度；d、检测装置控制长距电控平移台和精密电动旋转台组合运动，将传感器二定位于温场某平面的定位点上，等待预设延迟读数时间后分别采集传感器一和传感器二的数据，调整传感器二的位置完成所有预设测量点测量数据采集即可获得各平面温度均匀度和整个温场温度均匀度；e、自动生成包含全部测量点数据以及相应不确定度的测试报告。

对测量过程测量值的测量阈值进行设定，若测量得到的温度波动度或温度均匀度值大于设定值，计算机停止检测并提示示值超差。

步骤a调节可调节底座可通过调节支脚和/或螺纹连接孔进行。

本发明有下列技术效果：

1 适用性广，通过配置通用型支架适用于标准铂铑10-铂热电偶和标准铂电阻温度计以满足热电偶检定炉、恒温槽和干体炉的检测，编制满足国家校准规范的测量程序解决了热电偶检定炉、恒温槽和干体炉的共架检测问题。

2检测装置可拓展性好，适用于不同尺寸的温场测量，通过调整两个传感器之间的距离可实现对不同直径温场测量，科学选择长距电控平移台的可移动距离，即可以满足不同深度温场的测量。

3 检测装置实现测量过程全自动化，传感器的定位、数据采集与分析都不需要人工干预。

4 传感器移动速度可调整，即可保证定位测量效率又可以最大限度降低传感器对被测温场的扰动，提高测量结果的准确度。

附图说明

图1为本发明结构主视图；

图2为本发明结构侧视图；

图3为本发明信号控制框图；

图4为本发明步骤流程图；

其中：1-可调节底座；2-长距电控平移台；3-移动平台；4-固定平台；5-精密电动旋转台；6-短距电控平移台；7-支架一；8-支架二；9-传感器一；10-传感器二；11-工作状态指示灯。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。

本实施例提供一种温场特征参数检测装置，如图1、图2和图3所示，长距电控平移台2竖直固定于可调节底座1上，可调节底座1上设置水平泡，其支脚可调节，长距电控平移台2滑块移动范围为400mm，定位精度优于0.1mm，滑块上设置移动平台3，长距电控平移台2上部步进电机侧面设置固定平台4，当长距电控平移台滑块上行至最高点时，移动平台3紧贴固定平台4；固定平台4的外部安装一短距电控平移台6(移动范围为200mm，定位精度优于0.1mm)，移动平台3上安装精密电动旋转台5（中心孔直径20mm，旋转定位精度优于0.05°），短距电控平移台6和精密电动旋转台5上分别通过支架一7和支架二8固定传感器一9、传感器二10。

工作状态指示灯11位于可调节底座上，可实时显示检测装置工作状态，检测装置运行期间显示红色，不运行或运行结束后显示绿色。

传感器一9、传感器二10可为标准铂电阻温度计或标准铂铑10-铂热电偶。

传感器一9穿过精密电动旋转台5中心的穿孔，并定位于精密电动旋转台5转轴上，固定传感器二10的支架二8可通过调整其在精密电动旋转台5的定位位置和指向，调整传感器一9、传感器二10之间的距离，保证传感器二10可以一定的半径范围内绕传感器一9旋转。

计算机主机通过RS232端口控制长距电控平移台2、电动移动台6和精密电动旋转台5的移动与旋转， 实现传感器一9、传感器二10的精准定位，传感器的测量数据通过双通道高精度测温仪采集并输入计算机主机中，计算机与工作状态指示灯通过RS232通讯。

本实施例还提供一种温场特征参数检测装置检测方法，如图4所示，首先调节可调节底座1，确保整个检测装置水平，然后根据被测仪表的类型，选择合适的传感器并将其固定于传感器支架上，调整支架二8的位置，使两个传感器之间的距离满足被测温场的测量要求并将两个传感器定位于待测仪表温场开口的上平面。将待测仪表的基本信息输入计算机程序中，选择按照国家校准规范的要求预编的测量程序，或根据实际要求个性化设置两个传感器在温场的定位位置。测量程序开始工作状态指示灯11转为红色，短距电控平移台6将传感器一9定位于温场中心，在一定时间范围内多次读数，最大差值即为此温场的温度波动度，长距电控平移台2和精密电动旋转台5组合运动，将传感器二10定位于温场内某平面的定位点上，等待预设延迟读数时间后分别采集传感器一9和传感器二10的数据，调整传感器二10的位置直至完成所有预设测量点测量数据采集即可获得各平面温度均匀度和整个温场温度均匀度，而后自动生成包含全部测量数据以及相应不确定度的测试报告。

检测装置具备测量阈值设定功能，若测量得到的温度波动度或温度均匀度值大于设定值，计算机程序停止检测并提示示值超差。本具体实施例可用于深度≤400mm、半径（10～200）mm的温场测量。对于卧式温场即炉腔开口水平设置，可将长距电控平移台2水平固定于调节底座1之上，本具体实施例同样适用。

Claims (8)

1.一种温场特征参数检测装置，对仪表温场进行检测，包括短距电控平移台、长距电控平移台、精密电动旋转台、电控台控制器和双通道高精度测温仪，其特征在于：还包括可调节底座、固定平台、移动平台、支架一、支架二、传感器一和传感器二，长距电控平移台一端固定连接可调节底座，另一端通过固定平台固定连接短距电控平移台，长距电控平移台的滑块通过移动平台固定连接精密电动旋转台，短距电控平移台的滑块通过支架一固定连接传感器一，精密电动旋转台的环状旋转块通过支架二固定连接传感器二，传感器一相对精密电动旋转台的环状旋转块运动，并垂直穿行环状旋转块的中心轴，电控台控制器分别电连接短距电控平移台、长距电控平移台和精密电动旋转台，双通道高精度测温仪分别连接传感器一和传感器二；

仪表温场的仪表类型为干体炉；

传感器一和传感器二为标准铂电阻温度计和/或标准铂铑10-铂热电偶，传感器一与传感器二相互平行。

2.根据权利要求1所述的一种温场特征参数检测装置，其特征在于：还包括计算机，计算机与电控台控制器通过USB通讯，计算机与双通道高精度测温仪通过RS232通讯。

3.根据权利要求1所述的一种温场特征参数检测装置，其特征在于：可调节底座、固定平台、移动平台、支架一和支架二上的不同位置分别设置有若干螺纹连接孔。

4.根据权利要求1所述的一种温场特征参数检测装置，其特征在于：可调节底座设置有若干水平泡和调节支脚。

5.根据权利要求2所述的一种温场特征参数检测装置，其特征在于：可调节底座设置有工作状态指示灯，计算机与工作状态指示灯通过RS232通讯。

6.一种采用温场特征参数检测装置的检测方法，其特征在于包括如下步骤：a、调整可调节底座，确保整个装置位置适配，调整传感器一和传感器二的初始位置，使其间距符合测量要求并处于待测仪表温场开口的上平面；b、将传感器一和传感器二的信号线连接双通道高精度测温仪并通过RS232端口与计算机主机相连，将待测仪表的基本信息输入计算机，并选择按照国家校准规范的要求预编的测量程序，或根据实际要求个性化设置传感器一和传感器二在仪表温场的定位位置；c、检测装置控制短距电控平移台将传感器一定位于温场中心，待温场温度稳定后，在要求时间范围内多次读数，最大差值即为此温场的温度波动度；d、检测装置控制长距电控平移台和精密电动旋转台组合运动，将传感器二定位于仪表温场平面的定位点上，等待预设延迟读数时间后分别采集传感器一和传感器二的数据，调整传感器二的位置完成所有预设测量点测量数据采集即可获得各平面温度均匀度和整个温场温度均匀度；e、自动生成包含全部测量点数据以及相应不确定度的测试报告。

7.根据权利要求6所述的一种采用温场特征参数检测装置的检测方法，其特征在于：对测量过程测量值的测量阈值进行设定，若测量得到的温度波动度或温度均匀度值大于设定值，计算机停止检测并提示示值超差。

8.根据权利要求6所述的一种采用温场特征参数检测装置的检测方法，其特征在于：步骤a调节可调节底座通过调节支脚和/或螺纹连接孔进行。