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1、检验用热电偶自动检定系统 研究报告 2011.3.17目录第一章 热电偶自动检定系统的研究背景第二章 热电偶自动检定系统的研究现状第三章 热电偶自动检定系统的研究内容第四章 热电偶自动检定系统图片 第五章 TACS2008第六章 系统研制与检定依据摘 要 热电偶是一种常用的温度传感器，应用相当广泛。在长期 工作过程中，热电偶性能会发生变化，产生测量误差。我 国计量法规定，在热电偶的使用过程中需要进行周期性的 检定和修正，以确保热电偶温度计测量的准确性。本次报 告针对传统检定过程完全靠人工操作、效率低、劳动强度 大的问题，充分利用计算机控制技术和数据采集技术，以 及目前丰富的软硬件资源，设计了一
2、套工业热偶自动检定 装置，以实现热电偶检定工程的自动化、智能化、和规范 化。 该系统具有自动控温、自动采集数据、自动处理数据、自 动生成结果和报表。可以对K、E、J、N、R、S、T、B 等型号热电偶进行检定。该系统设计先进、结构合理、软 件功能齐全、量值传递可靠、抗干扰能力强、组态灵活等 一系列突出的优点。 热电偶自动检定系统的研究背景 热电偶是一种感温元件，它把温度信号转换成热电动势信号，通过电气仪表转换成 被测介质的温度。热电偶具有测量精度高、热响应快、测量范围广、性能可靠、寿命长 、安装方便等特点，是工业中最常用到的温度传感器之一。作为一种温度传感器，其特 性的好坏和指示值的准确与否直接
3、关系到产品的质量、安全防护和能源的损耗情况。由 于应用的面广、量大，所以其测量误差的大小将直接影响整个工业生产损耗的大小。另 外，在长期的应用过程中，热电偶会出现老化变质的现象。由于金属或合金构成的热电 偶，在高温下其内部晶体结构逐渐改变。同时合金含有的少量杂质，其位置和形态也将 发生变化，而且，对周围环境中的还原或氧化性气体也要反应。伴随着上述的变化，热 偶的热电动势也将极其敏感的发生变化，产生测量误差。因此，我国计量法规定，热电 偶不仅出厂时要进行严格检验，而且在随后的使用过程中还要进行周期性的校验或监督 性的检定，以判断热偶是否超差。 在传统的检定过程中，用电位差计通过手动转换开关读取在
4、不同检定点点标准偶、 被检偶的热电势，然后根据检定规程对检定数据进行手工统计处理，并把结果填表记录 。这种完全靠手工操作的完成的工作，不但人员劳动强度大，检定时间长，原始数据量 大，运算处理繁杂容易出错，而且不可避免地产生人为误差。工作效率低，大大影响力 企业质量保证工作的正常进行。 该系统充分利用现代成熟的计算机技术和数据采集技术，以及丰富的软件硬件资源 ，共同研制的自动检定系统。系统软件设计选用高级计算机程序语言，开发工作平台面 向的对象，界面友好功能完善。数据采集和处理科学准确，简捷。整个检定工序基本符 合国家检定规程，能够实现热偶的量值传递。一次可同时检定三炉不同型号的热偶，每 炉可装
5、多支热偶，精度要求完全满足企业单位实际的检定需求。 热电偶自动检定系统的研究现 状目前无论国内还是国外，都对行业标准化有了足够的重视，但在我国毕竟起步较晚，对计量技术自 动化和标准化的建设才刚刚开始，介绍国外计量行业检定技术的材料很少。对国外先进检定设备的 了解，只能靠已见刊的测量设备来推测。总体来说，国外在检定精度上发展较快。上个世纪末国内 电子仪器仪表市场几乎完全被国外拥有的先进技术产品所占领。国外较早研究的是美国国家航空与航天局（NASA）的引力材料科学实验室，早在1991年就研制出 热电偶自动校准系统，该系统当时可以对从室温到650范围内的温度计进行自动校准。 Fluke Corpor
6、ation(福禄克公司)针对公司生产的几种型号的恒温装置，温控器及电测仪表，研制了 9938MET/TEMP温度自动校准软件，可以把该公司的硬件组合起来，构成一套温度自动检定系统。近年来，在国家大力支持下，一些技术先进的仪器仪表厂家逐步兴起，国内对热电偶自动检定技术 的研究也处于百家争鸣的时代，所研制的检定设备也是层出不穷。国内生产开发温度自动检定系统 的厂家主要有：北京中航机电研究所、浙江洞头自动化仪表厂、西航电子仪器厂、泰安智能仪器仪 表厂、北京康斯特科技有限公司等等一些厂家。热电偶的检定方法可采用双极比较法、通名极比较法和微分法三种方法中任意一种，目前采用基本 都是双极比较法。不论国内还
7、是国外的检定系统，大体都是有检定炉、数据采集系统、温控系统、 数据处理子系统等四个部分组成。本次课题研究的装置是与北京中航机电研究所合作将现有设备（ZH1023）扩大化，将当前的自动控 制、计算机通讯、局域网管理等等一系列先进的科学技术，融入现代测试技术，完全实现了数据自 动采集、计算和管理，实现我们计量管理一体化的概念，实现无纸化办公。系统的技术指标可检定K、E、J、N、R、S、T、B等7种型号的工作用热 电偶； 检定炉温偏差不超过5； 恒温过程中炉温不超过0.2/min； 每个检定点升温和检定时间不超过30分钟； 电量测量分辨率 电压：0.1 uV ； 扫面开关寄生电势小于0.4 uV 温
8、度检定范围：3001100 每炉同时检定热电偶的支数：18支； 具有冷端自动补偿功能； 自动和手动双重控温； 系统运行稳定，界面友好，操作简便； 主系统图片该系统由以下部分构成：1、高精度数字多用表2、多路扫描开关3、温控系统4、总电源开关检定炉图片1、检定炉 2、自动装炉架TACS2008系统登陆界面 主 界 面通用选项 通讯设置 自整定 热偶检定分组 热偶检定 检定记录的打印检定证书的打印系统研制与检定依据工业温度计规程规范： JJG 351-1996 工作用廉金属热电偶检定规程 JJF1262-2010 铠装热电偶校准规范 JJG 229-2010 工业铂、铜热电阻检定规程 JJG141
9、-2000 工作用贵金属热电偶 JJG 668-1997 工作用铂铑10-铂、铂铑13-铂 短型热电偶检定规程 JJG 226-2001 双金属温度计检定规程 JJG 310-2002 压力式温度计检定规程 JJG130-2004 工作用玻璃液体温度计 JJG131-2004 电接点玻璃水银温度计标准用规程： JJG 75-1995 标准铂铑10-铂热电偶检定规程 JJG 161-2010 标准水银温度计温场检测规范： JJF1184-2007 热电偶检定炉温度场测试技术规范 JJF1030-2010 恒温槽技术性能测试规范系统建标用规范： JJF1098-2003 热电偶、热电阻自动测量系统校准规范 JJF1059-1999 测量不确定度评定与表示 JJF 1022-1991 计量标准命名规范 JJF 1033-2008 计量标准考核规范
