CN204535890U - 一种热电偶自动标定系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种热电偶自动标定系统，其包括：温度计量炉、冰点恒温器、信号放大电路、数据采集电路以及计算机；若干待测热电偶置于所述温度计量炉内，并通过补偿导线与所述冰点恒温器连接；所述冰点恒温器通过所述信号放大电路与所述数据采集电路连接；所述数据采集电路与所述计算机连接，用于将采集的数据反馈至所述计算机进行存储及显示；同时所述温度计量炉通过RS232通讯接口连接所述计算机，将实时炉温和稳定状态等数据反馈至计算机，并开始采集待标定热电偶相应数据。本实用新型能够进行多路热电偶同时标定且数据采集速率快、能够适应不同标定精度、量程的测量终端的精确测量需要，有效避免了采集温度计量炉实时温度所带来的二次误差。

Description

一种热电偶自动标定系统

技术领域

本实用新型涉及一种新型的热电偶自动标定系统，属于传感器技术领域，尤其涉及温度传感器技术领域。

背景技术

热电偶在测温领域中是应用最为广泛的温度传感器，科学实验和工业中都需要对温度进行精确的测量和控制。为了使热电偶在测温过程中能够得到精确的测量结果，必须对新生产或使用中的精密热电偶进行静态标定，以保证其测量温度的准确性。传统的静态标定过程通常是由人工来操作，将待标定热电偶放在预先设定的恒温场中，记录数据后通过拟合公式求出塞贝克系数以及线性度等热电偶特性参数。

但是这种人工标定热电偶的方法不仅精度低、数据量少，而且存在人为干扰等问题，很难保证标定结果的准确性等缺陷。

发明内容

鉴于已有技术存在的缺陷，本实用新型的目的是要提出一种能够适应复杂环境，实现标定精度高、数据采集速率快、可以进行多路热电偶同时标定的新型热电偶的自动标定系统。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案：

一种热电偶自动标定系统，其特征在于：

所述系统包括：

温度计量炉、冰点恒温器、信号放大电路、数据采集电路以及计算机；

若干待测热电偶置于所述温度计量炉内，并通过补偿导线与所述冰点恒温器连接；

所述冰点恒温器通过所述信号放大电路与所述数据采集电路连接；

所述数据采集电路与所述计算机连接，用于将采集的数据反馈至所述计算机进行存储及显示；

同时所述温度计量炉还通过RS232通讯接口连接所述计算机。

进一步的，所述温度计量炉优选FLUKE 9144温度计量炉。

进一步的，所述信号放大电路包括AD524精密放大器以及对应的反馈回路；具体的，所述AD524精密放大器采用同向输入方式，并采用负反馈形式设定所述放大器的放大倍数；对应的，所述的反馈回路由若干不同阻值的精密电阻以及多档位旋钮开关构成，其通过切换所述多档位旋钮开关将不同的精密电阻接入到本信号放大电路中，以实现输出不同增益，进而达到适应不同标定精度、量程的测量终端的精确测量需要。

进一步的，所述的数据采集电路优选USB-4716多通道数据采集卡，可实现8只热电偶同时进行高精度、高速自动标定。

所述的计算机通过RS232通讯接口获取温度计量炉反馈的数据信号并采集各待标定热电偶相应的数据；所述数据信号包括实时炉温独居和稳定状态数据，这样的反馈控制电路结构可有效避免采用标准热电偶等其他方法采集温度计量炉实时温度所带来的二次误差。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

本实用新型是一种新型热电偶的自动标定系统，其能够进行多路热电偶同时标定且数据采集速率快、能够适应不同标定精度、量程的测量终端的精确测量需要。

附图说明

图1为本实用新型所述热电偶自动标定系统组成结构示意图；

图2为本实用新型所述热电偶自动标定系统的硬件连接示意图；

图3为本实用新型所述热电偶自动标定系统的信号放大电路部分实例原理图。

图中：1、温度计量炉，2、冰点恒温器，3、信号放大电路，4、数据采集电路，5、计算机，6、RS232通讯接口。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。

如图1—图3所示，本实用新型所述的热电偶自动标定系统，其主要由FLUKE 9144温度计量炉1、冰点恒温器2、信号放大电路3、USB-4716数据采集卡4和客户端计算机简称计算机5等部分组成；其中冰点恒温器2分别与待测热电偶以及信号放大电路3连接，信号放大电路3又与USB-4716数据采集卡 4连接，同时客户端计算机分别与USB-4716数据采集卡以及FLUKE 9144温度计量炉1连接。

具体的，传统上静态标定热电偶是分别采用恒温水槽(室温-100℃)、恒温油槽(100℃-300℃)、坩埚炉(300-2000℃)进行分段标定。但是由于标定时设备自身温度波动度很大，且一次标定需要大量的附加设备，标定过程复杂且标定结果精度不高。

基于上述问题，本实用新型采用由美国福禄克公司生产的FLUKE-9144温度计量炉，该计量炉采用干式测量的方法，标定范围为50℃-660℃，同时温度波动度较小为0.1℃/100℃。同时FLUKE-9144温度计量炉能够与计算机通过RS232接口通信，从而实现当计算机获取温度计量炉反馈的实时炉温和稳定状态等数据信号时，计算机开始进行采集待标定热电偶相应数据，可有效避免采用标准热电偶等其他方法采集温度计量炉实时温度所带来的二次误差。

本实用新型可实现多只热电偶同时进行高精度、高速自动标定。本例优选8只，即8只热电偶同时分别与冰点恒温器2连接，并通过信号放大电路3对信号分别进行精密放大后再由USB-4716数据采集卡4把采集到的热电势数据传给客户端计算机。该USB-4716数据采集卡是具有16位分辨率，200KS/s采样速率的多功能数据采集模块，能够实现数据的高精度和高速采集；并配备16模拟/8差分输入通道，两个模拟输出通道，8个数字输入输出通道，适用于单极和双极输入，脉冲输出，同时由于热电偶信号采集应用差分输入方式，所以，能够实现8只热电偶同步标定。另该模块同时具有自动校准功能，支持热插拔，总线供电，支持USB 2.0等特性。较为适合在工业现场和实验室等环境下进行高精度和高速的数据采集。

由于热电偶输出的是微弱的毫伏级电压信号，当测量设备达不到一定测量精度要求时，测量结果会产生很大误差，难以得到工作端实际温度值。为了得到待测温度场实际温度值，需要对热电偶信号进行高精度、线性放大。本实用新型通过采用AD524精密放大器设计了一款多档调控运算放大电路，以实现不同放大增益的输出。如图3，所述信号放大电路3采用同向输入方式，并采用负反馈形式设定放大器放大倍数；其中反馈回路由多个精密电阻以及以多档位旋钮开关构成，其通过切换旋钮开关档位，将不同电阻接入本放大电路中，使得系统实现不同级别的增益输出，{如六级(10、100、200、300、500、1000倍)增益输出等，其具体设计可按照实际需要设计反馈回路中的精密电阻阻值}以适 应不同标定精度、量程的测量终端实现精确测量。

对应的本实用新型的工作原理及工作过程：将8只待测热电偶放入FLUKE 9144温度计量炉中，待测热电偶正负极分别与补偿导线连接，并将补偿导线插入恒温冰点器2，使试样参考端处于0℃；恒温冰点器2与信号放大电路3连接，开启放大电路，并通过切换旋转开关将信号放大电路3调到相适应的增益输出，信号放大电路3与8通道USB-4716数据采集卡连接，计算机5分别与USB-4716数据采集卡和FLUKE 9144温度计量炉连接；开启FLUKE 9144温度计量炉，通过按键设定待标定温度和相对应温度的恒温时间。升温过程中客户端计算机将记录温度计量炉温度数据和状态信息，当温度达到待标定温度且信号稳定时，用户设定采集相应数据并保存此温度点下各待标定热电偶的温度数据到数据库等，以实现待标定热电偶温度点的离散式标定。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种热电偶自动标定系统，其特征在于：

所述系统包括：

温度计量炉、冰点恒温器、信号放大电路、数据采集电路以及计算机；

若干待测热电偶置于所述温度计量炉内，并通过补偿导线与所述冰点恒温器连接；

所述冰点恒温器通过所述信号放大电路与所述数据采集电路连接；

所述数据采集电路与所述计算机连接，用于将采集的数据反馈至所述计算机进行存储及显示。

2.根据权利要求1所述的热电偶自动标定系统，其特征在于：

所述温度计量炉优选FLUKE 9144温度计量炉。

3.根据权利要求1所述的热电偶自动标定系统，其特征在于：

所述信号放大电路包括AD524精密放大器以及对应的反馈回路；具体的，所述AD524精密放大器采用同向输入方式，并采用负反馈形式设定所述放大器的放大倍数；对应的，所述的反馈回路由若干不同阻值的精密电阻以及多档位旋钮开关构成，其通过切换所述多档位旋钮开关将不同的精密电阻接入到本信号放大电路中。

4.根据权利要求1所述的热电偶自动标定系统，其特征在于：所述的数据采集电路优选USB-4716多通道数据采集卡。

5.根据权利要求1所述的热电偶自动标定系统，其特征在于：所述温度计量炉通过RS232通讯接口连接所述计算机，该计算机可通过RS232通讯接口获取温度计量炉反馈的数据信号并同时采集各待标定热电偶相应的数据。