一种热工仪表智能校准系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种热工仪表智能校准系统及方法，系统包括上位机、校准平台，校准平台包括控制单元、数字可编程标准源、标准恒温槽、信号调理电路、CCD相机、数据采集卡、图像采集卡；控制单元用于根据上位机的校准指令控制数字可编程标准源输出和标准恒温槽温度；数字可编程标准源用于校准不带传感器的温度变送器；标准恒温槽用于校准带传感器的温度变送器和指针式温度计；信号调理电路用于将变送器输出信号传输至数据采集卡；CCD相机用于获取待校准的指针式温度计的表盘图像；上位机用于接收数据采集卡和图像采集卡的信号进行分析处理，自动生成校准报告。本发明专利技术可同时对多台仪表进行校准，自动生成报表，整个校准过程自动化程度高。

An intelligent calibration system and method for thermal instrument

The present invention provides a system and method for intelligent instrument calibration system, including PC, calibration, calibration platform includes a control unit, a digital programmable standard source, standard thermostat, signal conditioning circuit, data acquisition card, CCD camera, image acquisition card; the control unit is used for calibration according to the instructions of PC Digital control programming source standard output and standard thermostat temperature; digital programmable standard source for calibration of temperature transmitter without sensor; standard thermostat is used to calibrate the temperature transmitter and pointer thermometer sensor; signal conditioning circuit for transmitter output signal is transmitted to the data acquisition card; CCD camera for image acquisition dial pointer thermometer to be calibrated. The host computer for analysis and processing; the received signal data acquisition card and image acquisition card, automatic Generate calibration report. The invention can calibrate multiple instruments at the same time, automatically generate reports, and the whole calibration process is highly automated.

【技术实现步骤摘要】
一种热工仪表智能校准系统及方法
本专利技术涉及温度计量
，具体涉及一种热工仪表智能校准系统及方法。
技术介绍
在日常生活、工业生产、农业等领域温度测量与控制具有重要的意义。设备的运行状况、生产的质量往往可通过温度、压力等参数间接反映，因此温度测量的准确性对生产设备的监控起着重要作用。温度变送器是一类常被用于工业过程温度参数测量和控制的仪表，其工作原理是利用热电阻或热电偶等温度传感器将温度变量转换成标准信号线性直流信号输出并直接显示其温度值。但是温度变送器在长期使用过程中，测量精度将受影响，导致测量结果存在较大误差甚至出错，因此有必要定期对温度变送器进行校准。传统温度变送器的校准方法是利用独立的标准源模拟温度传感器（如热电阻与热电偶）的输出信号作为温度量，通过比对温度变送器显示值与输入值之间的温度误差，判别温度变送器是否满足标准。这种校准模式单次仅能校验单台变送器，且需要人工实时进行操作和记录，校验时间较长；同时，由于温度变送器应用范围广且数量较大，多台温度变送器校准时，一方面易对便携式的温度变送器校验仪的精度造成影响；另一方面长时间的重复操作易导致疲劳操作，从而带来安全事故隐患。在电力系统中，温度变送器常常与变压器温度计配套实现对电力变压器温度的监控，电力变压器的运行状况影响着电力系统的安全可靠运行，绕组超温运行导致变压器绝缘老化在变压器故障中占有很大比例，因此变压器油温的测量对于预防变压器故障有着极其重要的意义。变压器温度计在长期使用过程中，同样需要进行定期校准以保证其温度测量的精度。变压器温度计传统校准方法是将温度计的温包置于恒温液体槽中，通过目力观察温度计仪表读数，与恒温槽的预置温度进行比较并分析其误差范围，这种校准方式无法实现温度计表盘数据的自动读取及动作设定点的自动检定，且需要人员现场记录，耗时长。温度变送器、变压器温度计等热工仪表的整个校准过程往往需要检测多点温度值，以保证校准的准确性。而目前热工仪表校准系统还停留在现场设备检验或自动化程度较低的阶段，每次校准时都要进行繁杂的连线和预处理过程，校准用设备体积大、重量重，不便于携带，给现场校准带来困难。现有的便携式校验仪单次只能对单台变送器进行校验，效率低；利用恒温槽进行多路校验，虽然可以进行多台检测，但恒温槽达到要求实验温度所需时间较长，对于多点测量仍会耗费大量时间。
技术实现思路
针对上述现有技术不足，本专利技术提出一种热工仪表智能校准系统及方法，实现对多台温度变送器和油浸式变压器测温装置（指针式仪表）的智能校准，操作简便、自动化程度高、可多通道同时校准。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是，一种热工仪表智能校准系统，包括上位机、校准平台，所述校准平台包括控制单元、数字可编程标准源、标准恒温槽、信号调理电路、CCD相机、数据采集卡、图像采集卡；所述控制单元分别与数字可编程标准源和标准恒温槽电连接，用于根据上位机的校准指令控制数字可编程标准源输出和标准恒温槽温度；所述数字可编程标准源的输出端与待校准的不带传感器的温度变送器的输入端连接，用于校准不带传感器的温度变送器；所述标准恒温槽用于校准带传感器的温度变送器和指针式温度计；所述信号调理电路的一端与待校准的不带传感器的温度变送器或带传感器的温度变送器的输出端电连接，另一端与数据采集卡电连接，用于将输出信号转换成数据采集卡允许的电压范围并传输至数据采集卡；所述CCD相机与图像采集卡电连接，用于获取待校准的指针式温度计的表盘图像；所述上位机分别与所述数据采集卡、图像采集卡和控制单元连接，用于发送校准指令给控制单元，接收数据采集卡和图像采集卡的信号进行分析处理，自动生成校准报告。进一步地，所述标准恒温槽包括底座、槽体及工作液，所述槽体为圆筒状，安装在底座上，所述底座设有加热器，所述槽体外侧壁设有一层冷却层，所述冷却层内设置有冷却循环装置，所述加热器和冷却循环装置与所述控制单元连接，所述槽体中装有多扇叶螺旋搅拌器、第一标准铂电阻和第二标准铂电阻，所述多扇叶螺旋搅拌器由电机驱动旋转，用于均衡工作液温度；所述第一标准铂电阻安装于槽体上部，所述第二标准铂电阻安装于槽体下部，所述第一标准铂电阻、第二标准铂电阻和电机与所述数据采集卡连接，所述电机的驱动信号由上位机经由数据采集卡提供。进一步地，所述上位机包括人机交互界面、登录模块、设置模块、电机控制模块、数据处理模块和报表打印模块，所述登录模块用于用户登录、修改用户密码、设置用户权限、增减用户、记录用户使用历史，所述设置模块用于设置校准试验参数，包括待校准仪表数量、仪表测量范围、仪表工作模式、仪表型号、校准温度点和计量员信息，所述电机控制模块用于产生电机的驱动信号，经由数据采集卡提供，从而驱动多扇叶螺旋搅拌器运转；所述数据处理模块用于对数据采集卡和图像采集卡所采集的数据进行处理，并根据处理结果形成校准指令发送给控制单元，所述报表打印模块用于存储校准过程数据和表盘图像，并将校准结果按规定校准报表格式打印。进一步地，所述数字可编程标准源包括数字可编程电压源，用于校准电压输入型温度传感器，所述数字可编程电压源包括依次连接的第一隔离控制模块、第一DAC控制器、第一信号调理模块、第一功率放大模块、第一滤波器和第一隔离采样模块，所述第一隔离控制模块的输入端和第一隔离采样模块分别与控制单元内第一比较调整模块连接，所述第一滤波器的输出端与待校准的不带传感器的温度变送器的输入端电连接；所述第一隔离控制模块将第一比较调整模块的输出控制信号转换成16位二进制开关，第一DAC控制器内置的加权网络和输出放大单元通过16位二进制开关对基准电压Vref进行转换从而实现分压，所述第一隔离采样模块将第一滤波器输出的电压信号反馈给第一比较调整模块。进一步地，所述数字可编程标准源包括数字可编程电流源，用于校准电流输入型温度传感器，所述数字可编程电流源包括依次连接的第二隔离控制模块、第二DAC控制器、第二信号调理模块、第二功率放大模块、第二滤波器、电流输出跟随模块、取样模块和第二隔离采样模块，所述第二隔离控制模块的输入端和第二隔离采样模块分别与控制单元内第二比较调整模块连接，一基准电源VDD和电流输出跟随模块的源端分别与待校准的不带传感器的温度变送器的输入端电连接；所述第二隔离控制模块将第二比较调整模块的输出控制信号转换成16位二进制开关，第二DAC控制器内置的加权网络和输出放大单元通过16位二进制开关对基准电压Vref进行转换从而实现分压，所述电流输出跟随模块和取样模块用于电压到电流的转换，所述第二隔离采样模块将取样模块输出的电流信号反馈给第二比较调整模块。进一步地，所述数字可编程标准源包括数字可编程电阻源，用于校准电阻输入型温度传感器，所述数字可编程电阻源包括数字可控电位器，所述数字可控电位器的一端与控制单元内第三比较调整模块连接，另一端与待校准的不带传感器的温度变送器的输入端电连接，所述数字可控电位器根据第三比较调整模块的输出控制信号调整电阻值。进一步地，所述校准平台还包括按键模块、显示模块和通信模块，所述按键模块、显示模块和通信模块分别与所述控制单元连接，所述按键模块用于手动配置校准参数，所述通信模块用于实现控制单元与上位机之间的信息传输。一种热工仪表智能校准方法，包括不带传感器的温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热工仪表智能校准系统，包括上位机、校准平台，其特征在于：所述校准平台包括控制单元、数字可编程标准源、标准恒温槽、信号调理电路、CCD相机、数据采集卡、图像采集卡；所述控制单元分别与数字可编程标准源和标准恒温槽电连接，用于根据上位机的校准指令控制数字可编程标准源输出和标准恒温槽温度；所述数字可编程标准源的输出端与待校准的不带传感器的温度变送器的输入端连接，用于校准不带传感器的温度变送器；所述标准恒温槽用于校准带传感器的温度变送器和指针式温度计；所述信号调理电路的一端与待校准的不带传感器的温度变送器或带传感器的温度变送器的输出端电连接，另一端与数据采集卡电连接，用于将输出信号转换成数据采集卡允许的电压范围并传输至数据采集卡；所述CCD相机与图像采集卡电连接，用于获取待校准的指针式温度计的表盘图像；所述上位机分别与所述数据采集卡、图像采集卡和控制单元连接，用于发送校准指令给控制单元，接收数据采集卡和图像采集卡的信号进行分析处理，自动生成校准报告。

【技术特征摘要】
1.一种热工仪表智能校准系统，包括上位机、校准平台，其特征在于：所述校准平台包括控制单元、数字可编程标准源、标准恒温槽、信号调理电路、CCD相机、数据采集卡、图像采集卡；所述控制单元分别与数字可编程标准源和标准恒温槽电连接，用于根据上位机的校准指令控制数字可编程标准源输出和标准恒温槽温度；所述数字可编程标准源的输出端与待校准的不带传感器的温度变送器的输入端连接，用于校准不带传感器的温度变送器；所述标准恒温槽用于校准带传感器的温度变送器和指针式温度计；所述信号调理电路的一端与待校准的不带传感器的温度变送器或带传感器的温度变送器的输出端电连接，另一端与数据采集卡电连接，用于将输出信号转换成数据采集卡允许的电压范围并传输至数据采集卡；所述CCD相机与图像采集卡电连接，用于获取待校准的指针式温度计的表盘图像；所述上位机分别与所述数据采集卡、图像采集卡和控制单元连接，用于发送校准指令给控制单元，接收数据采集卡和图像采集卡的信号进行分析处理，自动生成校准报告。2.根据权利要求1所述的一种热工仪表智能校准系统，其特征在于，所述标准恒温槽包括底座、槽体及工作液，所述槽体为圆筒状，安装在底座上，所述底座设有加热器，所述槽体外侧壁设有一层冷却层，所述冷却层内设置有冷却循环装置，所述加热器和冷却循环装置与所述控制单元连接，所述槽体中装有多扇叶螺旋搅拌器、第一标准铂电阻和第二标准铂电阻，所述多扇叶螺旋搅拌器由电机驱动旋转，用于均衡工作液温度；所述第一标准铂电阻安装于槽体上部，所述第二标准铂电阻安装于槽体下部，所述第一标准铂电阻、第二标准铂电阻和电机与所述数据采集卡连接，所述电机的驱动信号由上位机经由数据采集卡提供。3.根据权利要求2所述的一种热工仪表智能校准系统，其特征在于，所述上位机包括人机交互界面、登录模块、设置模块、电机控制模块、数据处理模块和报表打印模块，所述登录模块用于用户登录、修改用户密码、设置用户权限、增减用户、记录用户使用历史，所述设置模块用于设置校准试验参数，包括待校准仪表数量、仪表测量范围、仪表工作模式、仪表型号、校准温度点和计量员信息，所述电机控制模块用于产生电机的驱动信号，经由数据采集卡提供，从而驱动多扇叶螺旋搅拌器运转；所述数据处理模块用于对数据采集卡和图像采集卡所采集的数据进行处理，并根据处理结果形成校准指令发送给控制单元，所述报表打印模块用于存储校准过程数据和表盘图像，并将校准结果按规定校准报表格式打印。4.根据权利要求1所述的一种热工仪表智能校准系统，其特征在于，所述数字可编程标准源包括数字可编程电压源，用于校准电压输入型温度传感器，所述数字可编程电压源包括依次连接的第一隔离控制模块、第一DAC控制器、第一信号调理模块、第一功率放大模块、第一滤波器和第一隔离采样模块，所述第一隔离控制模块的输入端和第一隔离采样模块分别与控制单元内第一比较调整模块连接，所述第一滤波器的输出端与待校准的不带传感器的温度变送器的输入端电连接；所述第一隔离控制模块将第一比较调整模块的输出控制信号转换成16位二进制开关，第一DAC控制器内置的加权网络和输出放大单元通过16位二进制开关对基准电压Vref进行转换从而实现分压，所述第一隔离采样模块将第一滤波器输出的电压信号反馈给第一比较调整模块。5.根据权利要求1所述的一种热工仪表智能校准系统，其特征在于，所述数字可编程标准源包括数字可编程电流源，用于校准电流输入型温度传感器，所述数字可编程电流源包括依次连接的第二隔离控制模块、第二DAC控制器、第二信号调理模块、第二功率放大模块、第二滤波器、电流输出跟随模块、取样模块和第二隔离采样模块，所述第二隔离控制模块的输入端和第二隔离采样模块分别与控制单元内第二比较调整模块连接，一基准电源VDD和电流输出跟随模块的源端分别与待校准的不带传感器的温度变送器的输入端电连接；所述第二隔离控制模块将第二比较调整模块的输出控制信号转换成16位二进制开关，第二DAC控制器内置的加权网络和输出放大单元通过16位二进制开关对基准电压Vref进行转换从而实现分压，所述电流输出跟随模块和取样模块用于电压到电流的转换，所述第二隔离采样模块将取样模块输出的电流信号反馈给第二比较调整模块。6.根据权利要求1所述的一种热工仪表智能校准系统，其特征在于，所述数字可编程标准源包括数字可编程电阻源，用于校准电阻输入型温度传感器，所述数字可编程电阻源包括数字可控电位器，所述数字可控电位器的一端与控制单元内第三比较调整模块连接，另一端与待校准的不带传感器的温度变送器的输入端电连接，所述数字可控电位器根据第三比较调整模块的输出控制信号调整电阻值。7.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：许志红，苏晶晶，金闪，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建,35