CN202141540U - 带温度自动补偿装置的过程校验仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种带温度自动补偿装置的过程校验仪。本实用新型采用了保温盒作为补偿恒温方式，形成一种温度自动补偿装置，并将保温盒集成到校准仪中，与校准仪为一体，使校准仪输出端子和测温电阻置于保温盒中。二次仪表输入端的两个补偿导线与保温盒中的输出端子进行连接组成补偿端。该方式模拟输出带补偿，补偿较准，操作方便，测温电阻可校准。

Description

带温度自动补偿装置的过程校验仪

技术领域

本实用新型属于仪表校验领域，主要涉及各种过程校验仪(如压力校准仪、温度校准仪)的温度测量校准中普遍使用的热电偶自动补偿技术，具体涉及配接有热电偶测量温度、模拟热电偶输出的温度校准仪。

背景技术

温度校准仪(以下简称校准仪)是属温度测量仪表中的专用计量器具。可以是独立的校准仪表设备，也可以是多功能校准仪(如温度、压力、电流校准)中的一部分。

校准仪具有测量和输出两种功能，可以接受和输出模拟热电偶(通常类型有B、S、R、K、N、E、J、T等)的mV电信号。

校准仪设置在测量状态时，可以与热电偶连接，以测量温度，相当于一台数字温度指示仪。校准仪在连接热电偶测量温度时，通常具有参考端温度自动补偿功能，可以不用冷端补偿器直接与热电偶连接。选择匹配的补偿导线，与校准仪输入端相连接。

校准仪设置在输出状态时，可以模拟各种热电偶输出相应的mV电信号以校准温度二次仪表。通常以数字键盘的形式设定模拟的温度值，也可以用最小步进方式增加或递减温度值以适用于模拟式温度二次仪表的校准。

校准仪在模拟热电偶输出时，通常也具有参考端温度自动补偿功能，使模拟热电偶的输出呈现出参考端温度为输出端子所处温度的电势。有些校准仪能手工切换补偿功能。见图6、图7。

校准仪设置为模拟热电偶输出状态时，具有参考端温度自动补偿功能可选择的校准仪，应设置在有补偿状态，选择匹配的补偿导线，与校准仪输出端相连接。如果校准仪不具有参考端温度自动补偿功能，模拟热电偶输出的校准见图8、图9。

模拟热电偶时，温度与电势遵循对应的数值关系。

温度校准仪中使用热电偶温度补偿装置有多种方式，详见具体实施方式中的相关介绍，但由于结构设计的缺陷，每种方式均存在校准问题。

实用新型内容

为了解决现有校验仪温度校准中热电偶温度补偿的校准问题，本实用新型的目的在于改进温度补偿的方式而提供一种自身带自动补偿装置的过程校验仪。

本实用新型带温度补偿校准装置的过程校验仪，包括校验仪主体，所述主体的壳体的后上端设有一与壳体连为一体的保温盒，保温盒底面为热偶支架压板，侧面为主体外壳部分，上面为标定仓盖，热偶支架压板上架设一测温电阻和一温度传感器插座，测温电阻连接铜导线，铜导线自由端与该传感器插座配合，传感器插座与校验仪主体内的传感器信号处理电路连接。

其中，所述保温盒侧面还设用于与二次仪表输入端的两条补偿导线连接的输出端子，该输出端子连通校验仪主体中的模拟信号输出电路。

所述标定仓盖与保温盒侧面之间卡接扣合。

所述测温电阻为温度传感器。

本实用新型首先采用了保温盒作为补偿恒温方式，形成一种自动补偿装置。将保温盒集成到校准仪中，与校准仪为一体，使校准仪输出端子和测温电阻置于保温盒中。将接入二次仪表输入端的两个补偿导线，与保温盒中的输出端子进行连接，组成补偿端。

校准时，只要将补偿导线进行连接，使补偿端处于一种温度恒定状态，再由测温电阻，对补偿端处的恒定温度进行测量。根据温度测量值，提供补偿的模拟mV电信号输出，来抵消二次仪表对参考端的温度补偿，对参考端的温度补偿修正后，其余的模拟热电偶输出的mV信号，即为对二次仪表输入的校准信号，由此对二次仪表进行准确校准。

该方式模拟输出带补偿，补偿较准，操作方便，测温电阻可校准。本实用新型最大特点是将保温盒补偿端与校准仪集成为一体。集成为一体后，达到了以下的显著效果。

1、与均热块恒温方式相比，保温盒的封闭温度状态更稳定，能真实反映补偿端温度。测温电阻可被拆卸校准，保证了测温的准确性。因而，新方法能实现补偿端温度的准确测量，对二次仪表的参考端补偿能实现准确的修正。

2、与携带式恒温盒附件相比，现场校准时，无需额外携带和放置，现场操作简单。

3、校准时，输入端接入补偿导线，校准状态与热电偶的实际工作状态一致，消除了导线产生的温度测量误差。

附图说明

图1为热电偶测温补偿方式一中参考端带补偿的二次仪表与热电偶的连接示意图；

图2为热电偶测温补偿方式二中校准仪仿真热电偶输出校准二次仪表的通常方法；

图3为热电偶测温补偿方式三中校准仪模拟热电偶输出校准二次仪表的通常方法；

图4为热电偶测温补偿方式四中校准仪仿真热电偶输出校准二次仪表的通常方法；

图5为本实用新型热电偶测温补偿方式五中校准仪模拟热电偶输出校准二次仪表的方法；

图6为校准仪测量状态时配热电偶(无参考端温度自动补偿)的校准连接图；

图7为校准仪测量状态时配热电偶(具有参考端温度自动补偿)的校准连接图；

图8为校准仪输出状态时模拟热电偶(无参考端温度自动补偿)的校准连接图；

图9为校准仪输出状态时模拟热电偶(具有参考端温度自动补偿)的校准连接图；

图10为本实用新型校验仪中温度自动补偿装置结构设计图；

图11为该温度自动补偿装置与校验仪本体组合设计图；

图12为本实用新型装有自动补偿装置的过程校验仪立体外观图；

图13显示了装有自动补偿装置的过程校验仪顶端的接口。

具体实施方式

关于热电偶温度补偿校准，现有技术中有以下几种方式：

一、热电偶测温补偿

一般热电偶用于实际测温时，参考端都不是0℃，总是处于某一温度，如果不对参考端温度进行补偿，就会造成误差。所以通常的温度测量仪表(二次仪表)都设有参考端温度补偿电路，通过对参考端测温，进行模拟电信号补偿。见图1。这固然对提高温度测量准确度带来了好处，然而，却对二次仪表的校准带来了困难。

二、通常的校准仪

为了解决这一问题，通常的校准仪都增设了测温电阻电路，由校准仪提供的测温补偿，对二次仪表的参考端补偿进行修正。见图2，该方式模拟输出不带补偿导线，补偿不准确，操作不方便。

采用通常的温度校准仪对二次仪表进行校准，首先校准仪要用测温电阻电路，对二次仪表的输入端处(参考端及测量端)的温度进行测量，根据温度测量值，提供补偿的模拟mV电信号输出，来抵消二次仪表对参考端的温度补偿，对参考端的温度补偿修正后，其余的模拟热电偶输出的mV信号，即为对二次仪表输入的校准信号，由此对二次仪表进行校准。

这种方法，能够对二次仪表的参考端补偿进行(粗略)修正，但是存在以下主要问题：

1、测温电路不能放置二次仪表的输入端处，需要操作人员来协助，操作不方便，干扰温度测量。

2、二次仪表的输入端处，有两个端子(参考端及测量端)，究竟哪个端子为参考端，不易判别，而对两个端子的温度测量，存在测量差异，对参考端补偿修正带来了困难，该方法测量误差较大。

3、校准仪的温度测量与二次仪表参考端的较大的温度测量差异，会产生较大的补偿修正误差，使校准结果不可信。

4、校准时，输入端未接入补偿导线，校准状态与热电偶的实际工作状态不一致，导线会产生温度测量误差。

三、改进的校准仪

为了解决这一问题，国外公司提出了一种改进的补偿校准方法，制作了一种保温盒，盒中设有导线端子，校准仪测温电阻置于保温盒中。将接入二次仪表输入端的两个补偿导线，与保温盒中的导线端子进行连接，组成补偿端。无需人为干预，使之处于一种温度恒定状态，再由测温电阻，对补偿端处的恒定温度进行测量。根据温度测量值，提供补偿的模拟mV电信号输出，来抵消二次仪表对参考端的温度补偿，对参考端的温度补偿修正后，其余的模拟热电偶输出的mV信号，即为对二次仪表输入的校准信号，由此对二次仪表进行校准。见图3，该方式模拟输出带补偿导线，补偿较准确，但操作繁琐。

这种方法优点：

1、保温盒的封闭状态，使补偿端温度更恒定，易于对参考端补偿温度进行真实测量，实现二次仪表的参考端温度补偿的准确修正。

2、测温电阻可被拆卸校准。

3、二次仪表校准时，输入端接入补偿导线，校准状态与热电偶的实际工作状态一致，消除了导线产生的温度测量误差。

但是存在以下主要问题：

1、保温盒作为附件，在现场校准时，需额外携带，使用时，需放置某一固定处。

2、将两个补偿导线以及测温电阻，放置保温盒中，固定连接时，要兼顾保温盒放置的位置与校准仪及二次仪表的距离，操作较繁琐。

四、另一种改进的校准仪

为解决热电偶温度补偿的校准问题，国外另一公司也提出了一种不同的补偿校准方法。

他们采用均热性较好的铜材料，制作了一种均热块，将校准仪输出端子置于其上，利用均热块的热负载效应，使输出端与补偿导线处的温度相对恒定，而组成补偿端。他们并将校准仪的测温电阻置于均热块中，将均热块集成到校准仪中，与校准仪为一体。

校准时，只需将二次仪表输入端的补偿导线接入到校准仪的输出端，无需人为干预，使之处于由均热块负荷的温度状态。再由校准仪的测温电阻，通过对均热块的温度测量，来实现对补偿端处恒定温度的测量。根据温度测量值，提供补偿的模拟mV电信号输出，来抵消二次仪表对参考端的温度补偿，对参考端的温度补偿修正后，其余的模拟热电偶输出的mV信号，即为对二次仪表输入的校准信号，由此对二次仪表进行校准。见图4，该方式模拟输出带补偿，补偿存在误差，操作方便，但测温电阻不可校准。

这种方法，最大特点是，将均热块补偿端与校准仪集成为一体。

1、既兼顾相对准确测量参考端补偿导线所处温度，对二次仪表的参考端补偿能实现的修正。又兼顾到校准操作简单方便，在现场校准时，无需额外携带和放置。

2、校准时，输入端接入补偿导线，校准状态与热电偶的实际工作状态一致，消除了导线产生的温度测量误差。

但是该方法仍然存在问题：

1、由于均热块是处于开放状态，相对于保温盒密封的温度状态，在工业现场环境，有时温度变化较大，另外，均热块温度不能真实反映补偿端所处温度，会与补偿端的温度存在差异，造成补偿修正误差。

2、由于测温电阻固定于均热块中，测温电阻不易被拆卸进行校准，测温准确性不能保证。

本实用新型提供的校准仪

为了进一步解决热电偶温度补偿的校准问题，本实用新型将以上方式进行分析后，提出了一种新的补偿校准方式。

针对均热块的缺点，本实用新型方法首先采用了保温盒，作为补偿恒温方式。然后针对现场容易操作的特点，将保温盒集成到校准仪中，与校准仪为一体，使校准仪输出端子和测温电阻置于保温盒中。将接入二次仪表输入端的两个补偿导线，与保温盒中的输出端子进行连接，组成补偿端。其原理参见图5所示。

以下结合附图详细描述本实用新型带有温度自动补偿装置的过程校验仪。

该过程校验仪外观形式可参见图12-图13所示，其主体1外壳上设有按键、接口等，在主体外壳的后面部分(后壳)预留一空腔2，该空腔形成一保温盒，参见图10-图11所示，保温盒底面为热偶支架压板21，侧面22即为空腔所在处主体1外壳的部分，上面为标定仓盖23；热偶支架压板21上架设一温度传感器24(测温电阻)和一温度传感器插座27，温度传感器24连接铜导线25，导线25自由端可卷曲放置在保温盒内，使用时可将自由端接通该传感器插座27，传感器插座27与校验仪主体1内的传感器信号处理电路连接；保温盒侧面22适当位置可设输出端子26，该输出端子26连通校验仪主体1中的模拟信号输出电路，用以与二次仪表输入端的两条补偿导线连接(参见图5)。

由此，本实用新型由所述壳体的热偶支架压板21、侧面22和标定仓盖23围成一个封闭的空间，使该空间内温度波动较小而能够保温，置于该保温盒内的温度传感器24和铜导线25均不会受外界温度的变化影响。另外，将保温盒集成到校验仪主体本身外壳中成为一体结构，不仅携带方便，使用中也无需另外配备温度补偿装置或另外占用空间来操作。

实施校准操作时，只要按图5所示将补偿导线进行连接，使补偿端处于一种温度恒定状态，再由测温电阻对补偿端处的恒定温度进行测量。根据温度测量值，提供补偿的模拟mV电信号输出，来抵消二次仪表对参考端的温度补偿，对参考端的温度补偿修正后，其余的模拟热电偶输出的mV信号，即为对二次仪表输入的校准信号，由此对二次仪表进行准确校准。该方式模拟输出带补偿，补偿较准，操作方便，测温电阻可校准。

本实用新型最大特点是将保温盒补偿端与校准仪集成为一体。集成为一体后，达到了以下的显著效果。

1、与均热块恒温方式相比，保温盒的封闭温度状态更稳定，能真实反映补偿端温度。测温电阻可被拆卸校准，保证了测温的准确性。因而，新方法能实现补偿端温度的准确测量，对二次仪表的参考端补偿能实现准确的修正。

2、与携带式恒温盒附件相比，现场校准时，无需额外携带和放置，现场操作简单。

3、校准时，输入端接入补偿导线，校准状态与热电偶的实际工作状态一致，消除了导线产生的温度测量误差。

Claims (4)

1.一种带温度补偿校准装置的过程校验仪，包括校验仪主体，其特征在于，所述主体的壳体的后上端设有一与壳体连为一体的保温盒，保温盒底面为热偶支架压板，侧面为主体外壳部分，上面为标定仓盖，热偶支架压板上架设一测温电阻和一温度传感器插座，测温电阻连接铜导线，铜导线自由端与该传感器插座配合，传感器插座与校验仪主体内的传感器信号处理电路连接。

2.根据权利要求1所述带温度补偿校准装置的过程校验仪，其特征在于，所述保温盒侧面还设用于与二次仪表输入端的两条补偿导线连接的输出端子，该输出端子连通校验仪主体中的模拟信号输出电路。

3.根据权利要求1或2所述带温度补偿校准装置的过程校验仪，其特征在于，所述标定仓盖与保温盒侧面之间卡接扣合。

4.根据权利要求1或2所述带温度补偿校准装置的过程校验仪，其特征在于，所述测温电阻为温度传感器。

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