智能化热工仪表检定仪制造技术

本实用新型专利技术公开了一种热工仪表检定仪，属仪器仪表技术领域。其特征是由一个微处理机的Ｉ／Ｏ接口２分别联接有自由端温测电路１０、固态继电器１１、报警器１２、交流过零检测电路１３、低电势扫描开关６、高精度Ａ／Ｄ转换器所构成。解决了传统的热工仪表检定仪成本高、不能自动控制测量等缺陷。具有智能化仪表的功能，自动完成对热工仪表的检定，也可以用于数据采集和闭环自动控制系统作为智能化高精度二次仪表使用。（*该技术在2002年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本技术涉及一种可对工仪表实施自动化检定的热工仪表检定仪。属仪器仪表
由西安航空发机公司微电脑公司(国营红旗机械厂)研制生产的RZJ－I热电偶自动检定仪，其电测A／D转换部分由一台7150型数字万用表担任，主控部分以TP－801单板计算机为基础，外加一台可控硅控制箱，该检定仪存在如下几方面的问题1、7150型高精度数字万用价格很高人民币1万元以上，致使这种热电偶自动检定仪成本大大提高；而高精度数字万用表的许多功能不能得到发挥。反过来又造成了硬件资源的浪费；2、控温执行机构使用了与主机分离的可控硅控制箱，体积庞大。线路连接复杂；3、对常用热电偶的检定尚不能实现全自动化。仍需人工输入检定点温度，最终结果需人工计算得出。根据上述情况，考虑到工矿企业对热工计量标准装置的实际需求，专利技术一种智能化热工仪表检定仪，主要用于热电偶的自动检定，亦可用于多路高精度数据采集或作为闭环自动控制系统的智能化高精度二次仪表。对于改变目前热工仪表检定仪器的落后状况是十分必要的。本技术的专利技术任务是设计一种可以对热工仪表进行自动智能化检定低造价的热工仪表检定仪。说明书附附图说明图1是本技术的构造方框图。图中1、CPU板，2、I／O接口，3、显示器，4、打印机，5、键盘，6、低电势扫描开关，7、高精度A／D转换器，8、基准电压源，9、输入端子，10、自由端温测电路，11、固态继电器，12、报警器，13交流过零检测电路。说明书附图2是低电势扫描开关6的结构示意图。说明书附图3是高精度A／D转换器7的构造方框图。说明书附图4是基准电压源8的构造方框图。说明书附图5是自由端温测电路10的构造方框图。说明书附图6是高精度A／D转换器7的电路图。说明书附图7是交流过零检测电路13的电原理图。本技术的专利技术要点是1、高精度、高稳定性的模拟／数字转换器ADC，与已有技术相比，以较低的成本不足500元取代了高精度数字万用表，成本可降低1万元。2、CPU控制下的低电势扫描开关解决了高精度多路循回测量的难题。3、采用高精度过零触发及智能化模糊控制算法相结合、软硬件结合的方法，实现了对控制对象的高精度控制。4、利用微机对测定的数据进行分析计算并打印出结果。代替传统的人工记录计算程序。以下根据说明书附图对本技术进一步介绍一种智能化热工仪表检定仪，包括由CPU板1、I／O接口2、显示器3、打印机4、键盘5组成的微处理机，其特征是I／O接口2分别联接有自由端温测电路10、固态继电器11、报警器12、交流过零检测电路13、低电势扫描开关6和高精度A／D转换器7，低电势扫描开关6分别与输入端子9的端子对应联接，有一基准电压源8的电压馈线与低电势扫描开关6的接点相连接，低电势扫描开关6与高精度A／D转换器7构成模拟信号通路。具体各单元的构成和工作原理如下1、低电势扫描开关低电势扫描开关的作用是在CPU的控制下完成低寄生电势的多路信号切换任务。原理框图见图2，一个与步进电机6.1同轴的低电势多点转换开关6.2使得电刷6.3及遮光片6.4与轴的转动同步。当开关转到某一档位置时，遮光片恰好档住光电耦合器6.5上发光二极管射向光电接收管的光线。接收管截止，使得通过电路能确定此处作为开关的定位基准。开关转到其它位置时光电接收管均能收到发光二极管发出的光线，光电接收管饱和。仪器在开机后，在CPU的控制下扫描开关按规定的方向寻找基准位置。对于开关的任一档位。可通过步进电机的步进值度／步及开关相邻两档之间的角度，在基准位置的基础上由CPU计算与控制实现定位。从而完成自动开关扫描功能。2、高精度A／D转换器高精度A／D转换器是本仪器的关键部件。由高精度直流放大器7.1、有源低通滤波器7.2、电压频率转换器7.3及控制闸门7.4组成。原理框图见图3。3、基准电压源图4基准电压源的任务是向A／D转换器提供一个稳定的基准电压。使CPU对A／D转换器包括放大电路的测量及转换误差进行计算并加以修正。基本原理是使动态阻抗较低的基准稳压二极管8.2通过恒流源8.1供电，进一步提高其电源抑制比，使电路具有更加理想的稳压效果。然后将基准管的输出电压经分压器8.3精确分压产生所需的准电压。从动态的角度看，由于恒流源和稳压管这两种特性截然相反的器件所组成的串联电路中，恒流源的动态电阻很高MΩ级。而基准稳压二极的动态电阻却很小，使得由于电源电压变化而引起的稳压电压变化大大减小，即电源抑制比大大提高。4、自由端温测电路由一个线性集成温度传感器产生1uA／K的输出电流。该电流经一个精密恒流电路吸收273.15uA。剩余的电流1uA／℃流经一个XΩ精密电阻，在此电阻上产生XuV／℃的线性电压，作为自由端温度测量的输入信号。原理框图见图5。图中10.1电子开关；测量自由端温度时接通电源。平时断开电源，避免温度传感器自热效应而引起的误差10.2集成温度传感器；10.3精密恒流源；10.4标准电阻；5、交流过零检测电路及其控制原理工频交流电压经交流过零检测电路。变换成与工频交流电压同步的脉冲信号送入CPU接口电路。在脉冲上沿期间由CPU经计算与判断。决定电炉的通／断。基本算法是根据所需输出功率的大小在1024个交流半波期间允许P个半波功率送入负载。1024－P个半波被禁止，这样送入被控单元的功率为满功率的P／1024。为了达到1‰的控温精度输出分辩率。一个控制周期应为交流过零脉冲周期的1000倍，考虑计算机运算方便。取1024个交流过零周期约10.24S作为一个控制周期。1024＝8×128故可将一个控制周期分为8个工作周期G＝8。每一个工作周期中有128个过零点，根据给定的功率参数PP＜400H在工作周期的开始计算出本工作周期SSR导通与阻断的半波次数。为了保证在1024个过零点中有P个半波导通，将P除以8的商作为每个工作周期中的触发次数I，I＝P／8；如果除法运算后有余数D，则D必定小于8，可在前D个工作周期中分别将触发次数加1，即在D个工作周期中触发I＋1次。其余的G－D个工作周期中每个工作周期中触发I次，这样，一个控制周期中总的触发次数为I＋1×D＋I×G－D＝I·G＋D＝P恰恰符合控制的要求。软件的PID及模糊控制主要任务是确定P的大小，根据这一方案。功率输出可以细分到1／1024，适应了仪器在测量和控制方面的高精度要求。开机后，仪器首先进行自诊断，确认各主要部件均正常工作后进入人机会话方式的参数输入过程。参数输入完成后，仪器已明确了自己的工作任务如检定热电偶，循环测量或单纯进行温度控制如果进行热电偶检定，则同时确定了被检偶的类型。CPU发出一系列扫描开关控制指令，首先检查扫描开关6的光电定位换档是否准确无误。若正常，开关转换到自由端档例如1＃档，测量自由端温度对于不使用热电偶作一次仪表的场合，此时可测量室温或另做它用，然后开关转换到2＃档。经适当延时，由CPU板1向A／D转换器7送出开启闸门的信号。A／D转换器送出频率与2＃输入端子相应的脉冲到CPU板，经CPU的处理包括准确度修正与线性修正等得到实际的输入电压及相应的温度。这些参数一方面作为各种控制的计算与判断依据，另一方面可以从显示器3显示出来。由于仪器接入闭环控制系统时2＃开关外接的是电炉测温的温度传感器如热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能化热工仪表检定仪，包括由ＣＰＵ板（１）、Ｉ／Ｏ接口（２）、显示器（３）、打印机（４）、键盘（５）组成的微处理机，其特征是Ｉ／Ｏ接口（２）分别联接有自由端温测电路（１０）、固态继电器（１１）、报警器（１２）、交流过零检测电路（１３）、低电势扫描开关（６）和高精度Ａ／Ｄ转换器（７），低电势扫描开关（６）分别与输入端子（９）的端子对应联接，有一基准电压源（８）的电压馈线与低电势扫描开关（６）的接点相连接，低电势扫描开关（６）与高精度Ａ／Ｄ转换器（７）构成模拟信号通路。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐军，徐辉，刘圣德，
申请(专利权)人：泰安智能仪器仪表厂，
类型：实用新型
国别省市：37[中国|山东]