CN204788736U - 工业在线校验仪校准用热电偶参考端温度补偿装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及工业在线校验仪校准用热电偶参考端温度补偿装置，有效解决工业在线校验仪校准用热电偶参考端温度补偿，保证测量精度和工业安全生产的问题，其结构是，补偿部分是由补偿部分壳体内装的微处理器、程控恒流源、A/D转换器和电压放大器构成，程控恒流源一端与微处理器相连，A/D转换器一端与微处理器相连，A/D转换器另一端与电压放大器相连；程控恒流源另一端和电压放大器另一端与等温盒壳体内的温度传感器相连，本实用新型结构简单，体积小，携带使用方便，使用效果好，有效解决工业在线校验仪校准用热电偶参考端温度补偿问题，测量工业在线校验仪的测量精度和工业生产安全，有良好的经济和社会效益。
Description
技术领域
本实用新型涉及电器，特别是一种工业在线校验仪校准用热电偶参考端温度补偿装置。
背景技术
随着工业过程自动化及计算机技术的不断发展，为了保证工业生产的安全运行，要定时对生产过程中使用的仪表进行校准、维护。由于国家对工业安全生产的日益重视，工业过程校验的工作量也不断加大，也就对工业安全在线仪表校验仪的自动化和准确性提出了更高的要求。因此需要研制准确度高、功能齐全的标准装置，从而保证工业安全在线仪表校验仪计量的准确性，提高校验的效率。
工业安全在线仪表校验仪的TC测量和输出功能中，通常分为无参考端温度自动补偿和有参考端温度自动补偿两种。对于无参考端温度自动补偿功能的工业安全在线仪表校验仪，在使用中就需要将热电偶（或补偿导线）的参考端连接到0℃恒温器，对于具有参考端温度自动补偿功能的工业安全在线仪表校验仪，其会测试参考端附近的温度，并转化为相对应的热电偶的电势值，并将测量结果加上该电势值，因此在使用中无需用到0℃恒温器，更加方便。
热电偶的模拟输出其实就是输出的设定的热电偶和温度值对应的mV电压信号，如K型热电偶在100℃时输出热电势应为4.096mV，则只需要输出4.096mV的电压信号即可。而考虑到参考端温度的影响，如热电偶的参考端温度为20℃，则实际上K型热电偶此时输出的热电势应为4.096mV-0.798mV=3.298mV。因此，对于具有参考端温度补偿的热电偶模拟输出，输出的电压信号为设定的热电偶该温度点的热电势值再减去参考端温度值对应的热电势值。这个输出值不仅与mV电压源的准确度有关，还与参考端温度的测量精度有关。因此，工业在线校验仪校准用热电偶参考端温度补偿直接影响测量的精度和工业生产的安全。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型之目的就是提供一种工业在线校验仪校准用热电偶参考端温度补偿装置，可有效解决工业在线校验仪校准用热电偶参考端温度补偿，保证测量精度和工业安全生产的问题。
本实用新型解决的技术方案是，包括补偿部分和等温盒，补偿部分是由补偿部分壳体内装的微处理器、程控恒流源、A/D转换器和电压放大器构成，程控恒流源一端与微处理器相连，A/D转换器一端与微处理器相连，A/D转换器另一端与电压放大器相连；程控恒流源另一端和电压放大器另一端与等温盒壳体内的温度传感器相连。
本实用新型结构简单，体积小，携带使用方便，使用效果好，有效解决工业在线校验仪校准用热电偶参考端温度补偿问题，测量工业在线校验仪的测量精度和工业生产安全，有良好的经济和社会效益。
附图说明
图1为本实用新型的框示图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明。
由图1所示，本实用新型包括补偿部分1和等温盒2，补偿部分是由补偿部分壳体内装的微处理器3、程控恒流源4、A/D转换器5和电压放大器6构成，程控恒流源4在微处理器3控制下向温度传感器7提供恒定电流，A/D转换器5一端与微处理器3相连，A/D转换器5另一端与电压放大器6相连；程控恒流源4另一端和电压放大器6另一端与等温盒壳体内的温度传感器7相连。
所述的微处理器（MCU）型号为STM32；
所述的等温盒是由等温板、温度传感器、保温盒构成，保温盒由保温材料和金属外壳组成，等温盒壳体上装有热电偶测量输出节点8。等温板采用易于导热的金属铜制成，共两块，分别连接接线端子的“+”、“-”极，尺寸为20mm*10mm*2mm,温度传感器Pt100置于两块等温板之间，与等温板紧密接触。等温盒采用铝合金制成，尺寸为30mm*15mm*20mm,等温盒内填充保温棉作为保温材料；
所述的A/D转换器5型号为AD7710型ADC模数转换器；所述的温度传感器为型号PT100温度传感器；所述的热电偶测量输出节点插头孔处内有纯铜弹片由螺母固定在等温板上构成，由铜导线连接至电压信号输出测量装置（与本实用新型配套的工业安全在线仪表校验仪校准用的信号输出装置，图中未给出）。
所述的程控恒流源为公知技术，如《自动化仪表》2009年4月第30卷第4期63-65页发表的“一种精密程控恒流源设计”一文给出的程控恒流源。
由上述可知，本实用新型是由等温补偿装置由微处理器（MCU）、程控恒流源、温度传感器、电压放大器、A/D转换器、等温盒、热电偶输出测量节点构成。热电偶输出、测量节点用于连接热电偶或补偿导线，温度传感器Pt100的阻值随等温盒的温度变化，程控恒流源的电流流经该温度传感器后，A/D转换器采样经放大的该电压信号，并送微处理器处理，获得等温盒内温度，即热电偶输出、测量节点处温度。
热电偶接线端子连接到等温板，确保热电偶测量输出节点插头孔处与等温板等温，温度传感器采用Pt100型温度传感器，与等温板紧密接触，由温度传感器的电阻变化测量等温板的温度，保温盒由保温材料和金属外壳构成，将等温板、温度传感器置于保温盒内，保证补偿装置准确度在环境温度为20℃～30℃下不超过±0.1℃，使得标准装置热电偶测量输出功能在采用冷端补偿的情况下准确度达到±0.2℃。
热电偶的主要特点就是测温范围宽，性能比较稳定，同时结构简单，动态响应好，通过远传4～20mA环路变送信号，便于自动控制和集中控制。热电偶的热电势是以冷端在零度为标准测量的。然而，通常测量时仪表是处于室温下的，由于冷端不为零度，造成热电势差减小，使测量不准，出现错误。所以热电偶测量的冷端补偿就显的尤其重要了。
工业安全在线仪表校验仪的TC测量和输出功能中，通常分为无参考端温度自动补偿和有参考端温度自动补偿两种。对于无参考端温度自动补偿功能的工业安全在线仪表校验仪，在使用中就需要将热电偶（或补偿导线）的参考端连接到0℃恒温器，对于具有参考端温度自动补偿功能的工业安全在线仪表校验仪，其会测试参考端附近的温度，并转化为相对应的热电偶的电势值，并将测量结果加上该电势值，因此在使用中无需用到0℃恒温器，更加方便。
为了更准确测量参考端的温度，将热电偶输出节点放置于高准确度热电偶参考端等温补偿装置，由等温板、感温元件、测温电路、保温盒等组成，热电偶接线端子连接到等温板，等温快再用镀金导热。等温板要保证体积小（热容量小）导热快（采用纯铜导热，可以快速和纯铜弹片到达均温平衡）。确保接线端子与等温板温度一致，感温元件采用Pt100，与等温板紧密接触，测温电路根据感温元件的电阻变化测量等温板的温度，保温盒由保温材料和金属外壳组成，将等温板、感温元件、测温电路置于保温盒内，保证补偿装置准确度在环境温度为20℃～30℃下不超过±0.1℃，使得标准装置热电偶测量输出功能在采用冷端补偿的情况下准确度达到±0.2℃。因此，本实用新型有效保证了工业在线校验仪校准用热电偶参考端温度测量的准确性，既保证了仪器的使用安全，又保证了工业生产的安全，有良好的经济和社会效益。
Claims (6)
1.一种工业在线校验仪校准用热电偶参考端温度补偿装置，包括补偿部分（1）和等温盒（2），其特征在于，补偿部分是由补偿部分壳体内装的微处理器（3）、程控恒流源（4）、A/D转换器（5）和电压放大器（6）构成，程控恒流源（4）一端与微处理器（3）相连，A/D转换器（5）一端与微处理器（3）相连，A/D转换器（5）另一端与电压放大器（6）相连；程控恒流源（4）另一端和电压放大器（6）另一端与等温盒壳体内的温度传感器（7）相连。
2.根据权利要求1所述的工业在线校验仪校准用热电偶参考端温度补偿装置，其特征在于，所述的微处理器型号为STM32。
3.根据权利要求1所述的工业在线校验仪校准用热电偶参考端温度补偿装置，其特征在于，所述的等温盒是由等温板、温度传感器、保温盒构成，保温盒由保温材料和金属外壳组成，等温盒壳体上装有热电偶测量输出节点（8）。
4.根据权利要求1所述的工业在线校验仪校准用热电偶参考端温度补偿装置，其特征在于，所述的A/D转换器（5）型号为AD7710型ADC模数转换器。
5.根据权利要求1所述的工业在线校验仪校准用热电偶参考端温度补偿装置，其特征在于，所述的温度传感器为型号PT100温度传感器。
6.根据权利要求3所述的工业在线校验仪校准用热电偶参考端温度补偿装置，其特征在于，所述的热电偶测量输出节点插头孔处内有纯铜弹片由螺母固定在等温板上构成，由铜导线连接至电压信号输出测量装置。
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