CN210346947U - 一种温度模拟测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型所述温度模拟测量装置，属于工业测试技术领域，包括控制终端、温度模拟单元、温度测量单元、测温回路和温度传感器；所述温度模拟单元和温度测量单元均与控制终端相电连接；所述温度模拟单元与测温回路相电连接；所述温度测量单元与温度传感器相电连接。能够同时实现测量回路检验和传感器检验两大功能，并且通过控制终端能够灵活设置参数，输出单一温度或温度曲线来进行温度模拟，同时能够测量Pt100、Pt1000等不同工作特性的热电阻温度传感器，提高了模拟测量的工作效率。
Description
技术领域
本实用新型属于工业测试技术领域，尤其涉及一种温度模拟测量装置。
背景技术
在工业控制、制造、生产过程中，温度测量是一个常见的环节。热电阻传感器因其测量精度高、温度范围广、性能稳定等优点而得到广泛应用。为了检验仪器设备的温度测量回路是否准确有效，一种便捷的方法就是模拟热电阻传感器的工作特性，向测量回路输入等效信号，以测试校验测量回路。对于风电场等位置偏远、环境恶劣且测点数量庞大的生产场所，除了测量回路，传感器的及时检验也是一个重大问题，因此，提供一种能够同时检验测量回路和传感器的装置非常有必要。另外，常见的温度模拟装置通常只能输出单个温度值，无法输出变化的温度曲线来检验设备，因此需要提供一种可灵活设置输出参数的温度模拟装置。
发明内容
本实用新型旨在解决上述问题，提供一种温度模拟测量装置。
本实用新型所述温度模拟测量装置，包括控制终端、温度模拟单元、温度测量单元、测温回路和温度传感器；所述温度模拟单元和温度测量单元均与控制终端相电连接；所述温度模拟单元与测温回路相电连接；所述温度测量单元与温度传感器相电连接。温度模拟单元，用于模拟温度传感器的工作特性，输出温度模拟信号；温度测量单元，用于模拟温度测量回路，测量温度传感器的温度信号；控制终端用于温度模拟测量过程中的参数配置、指令下发、信号发送、信号接收、数据存储、计算分析、数据显示等功能。
本实用新型所述温度模拟测量装置，所述温度模拟单元包括第一数/模转换器DAC和I/V转换单元；前述控制终端与第一数/模转换器DAC相连接；前述测温回路经I/V转换单元与第一数/模转换器DAC相电连接并形成回路。所述I/V转换单元用于将测量回路输出的信号转换为第一数/模转换器DAC可用的信号；所述第一数/模转换器DAC用于将控制终端输入的温度数字信号转换为温度的模拟信号。
本实用新型所述温度模拟测量装置，所述温度测量单元包括第二数/模转换器DAC、电流控制单元、模/数转换器ADC和电压跟随单元；前述控制终端、第二数/模转换器DAC、电流控制单元和温度传感器依次电连接；所述温度传感器、电压跟随单元、模/数转换器ADC和控制终端依次电连接。所述第二数/模转换器DAC用于将控制终端输入的激励电流数字信号转换为模拟信号；所述电流控制单元用于将第二数/模转换器DAC输出的电压模拟信号转换为激励电流信号，作为测量传感器温度的激励源；所述电压跟踪单元用于测量被测温度传感器回路的电压值；所述模/数转换器ADC用于将被测传感器回路的电压值转换为数字信号，反馈至控制终端。所述控制终端用于温度模拟测量过程中的参数配置、指令下发、信号发送、信号接收、数据存储、计算分析、数据显示等功能。
本实用新型所述温度模拟测量装置的模拟测量方法，包括模拟方法和测量方法；所述模拟方法的步骤为：通过数/模转换器DAC将经控制终端输入的温度值信号转换为对应温度值的模拟信号输送至测温回路，使温度测量回路测得等效的温度值；测量回路输出的信号经I/V转换单元转换为数/模转换器DAC可用信号。
所述测量方法的步骤为：通过第二数/模转换器DAC将控制终端输入的激励电流数字信号转换为电压模拟信号；电流控制单元将数/模转换器DAC输出的电压模拟信号转换为激励电流信号，作为测量传感器温度的激励源；激励电流信号通过温度传感器产生电压；电压跟踪单元测量被测温度传感器回路的电压值；经模/数转换器ADC将被测传感器回路的电压值转换为数字信号，反馈至控制终端，计算得出温度传感器的当前温度值。
本实用新型所述温度模拟测量装置，包括控制终端、温度模拟单元、温度测量单元、测温回路和温度传感器；所述温度模拟单元和温度测量单元均与控制终端相电连接；所述温度模拟单元与测温回路相电连接；所述温度测量单元与温度传感器相电连接。能够同时实现测量回路检验和传感器检验两大功能，并且通过控制终端能够灵活设置参数，输出单一温度或温度曲线来进行温度模拟，同时能够测量Pt100、Pt1000等不同工作特性的热电阻温度传感器，提高了模拟测量的工作效率。
附图说明
图1为本实用新型所述温度模拟测量装置结构示意框图；
图2为本实用新型所述温度模拟单元的结构示意框图；
图3为本实用新型所述温度测量单元的结构示意框图；
图4为本实用新型所述温度模拟单元的一种实施案例结构图；
图5为本实用新型所述温度测量单元的一种实施案例结构图；
其中100-控制终端、200-温度测量单元、210-温度模拟单元、211-I/V转换单元、212-第一数/模转换器DAC、220-温度测量单元、221-第二数/模转换器DAC、222-电流控制单元、223-电压跟随单元、224-模/数转换器ADC、300-测温回路、400-温度传感器。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型所述温度模拟测量装置进行详细说明。
本实用新型所述一种温度模拟测量装置，如图1所示，包括控制终端100、温度模拟单元210、温度测量单元220、测温回路300和温度传感器400；所述温度模拟单元210和温度测量单元220均与控制终端100相电连接；所述温度模拟单元210与测温回路300相电连接；所述温度测量单元220与温度传感器400相电连接。如图2所示，所述温度模拟单元210包括第一数/模转换器DAC212和I/V转换单元211；前述控制终端100经第一数/模转换器DAC212与测温回路300相电连接；前述测温回路300经I/V转换单元211与第一数/模转换器DAC212相电连接。如图3所示，所述温度测量单元220包括第二数/模转换器DAC221、电流控制单元222、模/数转换器ADC224和电压跟随单元223；前述控制终端100、第二数/模转换器DAC221、电流控制单元222和温度传感器400依次电连接；所述温度传感器400、电压跟随单元223、模/数转换器ADC224和控制终端100依次电连接。
本实用新型所述一种温度模拟测量装置具有两个功能，功能一是用于模拟热敏电阻温度传感器以校验测温回路300，功能二是用于测量热敏电阻温度传感器400的温度值，本装置包括：
控制终端100，在本实施例中控制终端采用内置处理软件的PC机，用于温度模拟及测量过程中的参数配置、指令下发、信号发送、信号接收、数据存储、计算分析、数据显示等功能；
温度模拟测量装置200，其包含温度模拟单元210和温度测量单元220；
温度模拟单元210，用于模拟温度传感器的工作特性，输出温度模拟信号；
温度测量单元220，用于模拟温度测量回路，测量温度传感器的温度信号。
如图2所示，温度模拟单元210包括I/V转换单元211和数/模转换器DAC212；
I/V转换单元211用于将测量回路输出的激励电流信号转换为数/模转换器DAC212的参考信号；
数/模转换器DAC212用于将控制终端100输入的温度数字信号转换为模拟信号，使测量回路300测得等效的温度值。
如图3所示，温度测量单元220包括数/模转换器DAC221、电流控制单元222、电压跟踪单元223、模/数转换器ADC224；
数/模转换器DAC221用于将控制终端100输入的激励电流数字信号转换为电压模拟信号；
电流控制单元222用于将数/模转换器DAC221输出的电压信号转换为电流信号，作为被测温度传感器400的激励源；
电压跟踪单元223用于测量温度传感器400的电压值；
模/数转换器ADC224用于将被测温度传感器400的电压值转换为数字信号，反馈至控制终端100。
图4所示为温度模拟单元210在本实施例中的电路图；具体温度模拟原理如下：测温回路300发出激励电流Ia，Ia经过I/V转换单元211转换为电压Ua1，Ua1=Ia*Ra1,将Ua1作为数/模转换器DAC212的参考电压Vref；通过控制终端100输入模拟温度值Ta0（或温度曲线），控制终端100功能软件根据热电阻的温度-电阻特性曲线计算出对应的电阻值Ra0,并根据算法计算出对应的数字量D0，然后将数D0的值送入数/模转换器DAC212，则数/模转换器DAC212输出电压Ua2=(D0/Dn)*Vref,其中Vref=Ua1，Dn为数/模转换器DAC212的最大量程；由此可得到测温回路300测得的等效电阻Ra0=(Ua1-Ua2)/Ia=(1- D0/Dn)*Ra1。因此，通过控制终端100输入模拟温度值Ta0，可以实现温度模拟功能从而校验测温回路300。同时，根据应用需求（如不同精度的热电阻），可以设计Ra1和Dn的值，从而调整模拟电阻的精度。其中，数/模转换器DAC212可采用DAC芯片（如8位的DAC0832或12位的DAC1210芯片）；I/V转换单元211可采用常见的运算放大器（如OP07、OP27等）。
图5所示为温度测量单元220的在本实施例中的电路图；具体温度测量原理如下：通过控制终端100功能软件设置参数，输入激励电流值Ib, 控制终端100根据算法计算出对应的数字信号D0，然后控制终端100输出激励电流数字信号D0，数字信号D0经过数/模转换器DAC221转换为对应的电压信号Ub1,Ub1=(D0/Dn)*Vref，再通过电流控制单元222将Ub1转换为电流信号Ib，Ib=Ub1/Rb2+(Ub1-Ub2)/Rb1，由于Rb1＞＞Rb2，则Ib≈Ub1/Rb2=(D0/Dn)*Vref/Rb1；激励电流Ib流过被测温度传感器400，产生电压Ub3；通过电压跟踪单元223和模/数转换器ADC224测量Ub3值并转换为数字信号输入控制终端100，然后由控制终端100的功能软件计算得到被测温度传感器400的等效电阻Rb0=Ub3/Ib=(Dn/D0)*( Ub3/Vref)*Rb1，并根据热电阻的温度-电阻特性曲线计算得到被测温度传感器400的温度值Tb0。其中，数/模转换器DAC221和模/数转换器ADC224均可采用通用的转换芯片，电流控制单元222可由运放（如OP07）和三极管（如2N3904）组合而成，电压跟踪单元223可采用运放（如OP07）。
Claims (3)
1.一种温度模拟测量装置，其特征在于：包括控制终端、温度模拟单元、温度测量单元、测温回路和温度传感器；所述温度模拟单元和温度测量单元均与控制终端相电连接；所述温度模拟单元与测温回路相电连接；所述温度测量单元与温度传感器相电连接。
2.根据权利要求1所述温度模拟测量装置，其特征在于：所述温度模拟单元包括第一数/模转换器DAC和I/V转换单元；前述控制终端与第一数/模转换器DAC相连接；前述测温回路经I/V转换单元与第一数/模转换器DAC相电连接并形成回路。
3.根据权利要求1或2所述温度模拟测量装置，其特征在于：所述温度测量单元包括第二数/模转换器DAC、电流控制单元、模/数转换器ADC和电压跟随单元；前述控制终端、第二数/模转换器DAC、电流控制单元和温度传感器依次电连接；所述温度传感器、电压跟随单元、模/数转换器ADC和控制终端依次电连接。
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