新一代温度仪表自动检定装置的性能

一、 概述

　　随着电子技术、计算机及其软件技术的飞速发展，仪器仪表及其测试技术跟着发生根本变化，传统的测量理论、测量技术和方法已不能适应发展的需要，新的测试系统正沿着计算机化、标准化和网络化方向发展。

　　新一代温度计检定装置已在北京中航机电研究所诞生。它与目前市场流行的热电偶热电阻自动检定装置不同，在严格执行ITS-90温标和国家检定规程的前提下，它做到了实实在在的一机多用，同时还能完成智能化计量管理任务。它是集现代测量技术、计算机测控技术和信息管理技术于一体的新一代温度仪表检定装置，是全新概念的温度计量管理系统。

二、系统组成、性能和原理

（一）基本组成

   本装置的基本组成包括核心部件多功能高精度数字电测仪表；关键部件多路自动扫描开关；主要部件温度控制系统以及计算机打印机及其功能强大系统配套软件。通过控制电路和多路接口，将各智能化功能部件连成系统网络。

（二）主要性能指标

1. 基本功能

① 用一等标准铂铑10―铂热电偶温度计检定二等标准铂铑10―铂热电偶温度计；

② 用一等或二等标准热电偶温度计检定工业用各型热电偶（S、R、B、K、N、E、J、T）温度计；

③ 用二等标准热电阻温度计检定工作用热电阻（Pt100、Pt10、Cu100、Cu50）温度计；

④ 对多路温场信号输入进行分时检定；

⑤ 对工业热处理炉进行温场测试。

2. 主要指标

① 数字电压表准确度为0.003%，分辨率为0.01μV。

② 扫描开关寄生电势≤0.4μV。

③ 控温准确度为0.1%FS。稳定性：对高温炉≤0.1℃/min；对油（水）槽≤0.04℃/10min 。

④ 对工业用热电偶热电阻温度计一次可检定1~7支。

⑤检定温度范围：热电偶温度计为300℃~1600℃；热电阻温度计为0~300℃（还能对Pt100在-100℃~0℃之间检定）；液体温度计为-30℃～150℃；

⑥ 对热处理炉的温场测试范围为50℃~1000℃。

⑦ 总不确定度：二等标准检定为0.5℃

工业用热电偶检定为0.7℃

工作用热电阻检定为50mk

热处理炉温场测试为1℃

⑧ 软件：功能强大，集测量控制和管理于一体，为检定装置建标提供整套测试软件。

（三）工作原理

　　本装置分别由多个控温回路和一个检测回路组成测控系统。控温回路通过智能温度控制仪表和上位机指令实现对高温炉和油、水槽多个温场的升温、恒温的软硬件双重控温，控温回路组成还包括温度传感器及其功控系统。检测回路通过多路自动扫描开关将各温场输送的信号逐个传递到高精度智能电测仪表进行测量并通过计算机采集数据。其工作原理如图1所示。

三、检定装置特点及其关键技术

　　处处为用户着想的指导思想体现在检定装置的总体设计中，实实在在地做到了一机多用。二等标准铂铑10―铂热电偶温度计和工业用温度计的检定合二为一；一套测量系统可面对多个恒温场输送过来的信号，*大限度地提高装置的使用效率；这是特点之一。充分利用当代先进的计算机及其软件技术，使用可靠性高的通用智能控温仪表，实现软硬件双重控温，提高了装置的可靠性和灵活性，是多个温场提供的信号能利用一个测量回路的基础；这是特点之二。第三个特点是采用高精度智能多功能电测仪表和低寄生电势的智能多路扫描开关，为一机多用提供硬件支持。本装置还可完全脱离PC机控制，通过手动操作各智能部件（面板操作键），实现半自动工作，保证了没有上位机控制的情况下仍能继续开展检定工作。

　　实现上述特点是依赖于软硬件技术的紧密配合的结果。软件中的交叉检定是实现一套测量系统，可面对多个恒温场输送来的信号的关键。通过对送来的信号进行稳定状态识别，然后排出时序，进行分时测量，由于每测量一个温场送来的信号只需几分钟就可完成按规程要求的几个循环的数据采集任务，然后就可以进行另一恒温场送来的信号的测量，在硬件上作出相应的支持下，就可实现对多个温场输送的信号的检定。采用软硬件双重控温是使各温场按要求进行升温恒温的一项关键措施，各温场的温度控制与恒定只有在上位机统一指挥下才能确保各温场进入恒温状态次序和稳定时间。智能温控仪本身又解决没有上位机指挥下的独立控温功能。这就使上位机可以分时对各温场进行控温调整，软硬件双重控温也进一步提高了控温系统的灵活性、可靠性和稳定性，真正做到了无超调、无欠调的平稳控温效果。

　　高准确度的电侧仪表（6位半显示或7位半显示）和低寄生电势的自动扫描开关是二等标准热电偶温度计的检定与工业用热电偶的检定合二为一的前提，再按各自检定规程要求编制相应软件，整个系统除捆扎热电偶和装炉（槽）外，全部实现自动化。操作员在检定软件的提示下完成参数设定，启动运行后，整个检定系统就处于完全自动工作状态，各智能部件完全置于PC机的控制下，按程序自动完成回路自检、启动控温系统加热恒温，当温度稳定达到规程要求时，就自动完成数据测量和采集、数据处理和保存并自动形成结果文件，直至打印证书等过程，操作员只须根据提示进行鼠标点击操作。

　　以工作用热电偶温度计检定为例，当温场进入检定点（静偏差±5℃）且炉温波动进0.2℃/min以内的稳定温场时，微计算机对热电偶进行测试，多路转换开关依次接通：
每个温度点对每支热电偶必须有两个以上循环的测试数据，若在测试过程中，炉温波动超出0.25℃时，则该测试结果无效（不存盘），待炉温重新稳定下来时再测。此时程序转为对其它温场送来的信号进行扫描测试，以便对其它恒温场送来的信号进行测量。如有四个以上的温场输入信号这时测量回路几乎始终处于测量工作状态。当检定完一个设定点之后，自动转入下一个设定点升温、恒温，重复完成上述检定过程，直至每个温场*后一个温度点检定完毕，自动停止对该温场检定工作并自动切断加热电源。

　　本装置计量管理数据库及管理软件按管理内容要求编制，类似制订全厂计量技术管理、计量行政管理制度、计划及建立仪表台帐，且具有实用、灵活、方便的查询与输出功能，可以按不同方式检索全厂温度仪表信息，如通过校准日期、检定人员等检索，自动提示输出打印到期仪表，打印输出检定结果数据、证书等，还可统计出一周、一个月内即将到期校验的仪表等，为实现先进的“状态检修”提供依据，以及查询所用现场温度计使用情况等信息。