智能化工业热电阻自动检定系统的应用

要：本文介绍了智能化工业热电阻自动检定系统的组成及功能特点，详细阐述了系统的使用方法及注意事项。
       工业热电阻是一种最常用的温度传感器之一，广泛应用于电力、冶金、化工、航天等众多行业中；其数量多，测量精度高，稳定性强，在过程测量控制中起到关键性作用。为保证温度一次元件数据传递的正确可靠，必须按照国家检定规程对热电阻进行定期检定。
       传统热电阻的检定，完全依靠人工记录、处理数据，更换接线等，存在检定时间长、劳动强度大、数据采集处理复杂繁琐、效率低、容易出错等问题。
ZRJ-03智能化工业热电阻自动检定系统，是集计算机技术、微电测技术和自动测试技术于一体的新型智能化计量标准装置，可实现检定过程自动化和数据自动采集处理，检定程序及结果完全符合国家现行检定规程JJG229—2010《工业铂、铜热电阻检定规程》和JJF1098-2003《热电偶、热电阻自动测量系统校准规范》要求。
1、自动检定系统
1.1系统组成
       系统是由计算机、打印机、精度高数字多用表、多通道低电势扫描器和数字表通讯接口卡等组成的，包括数据采样、处理等部分，系统的结构组成如图1所示。

       热电阻检定时，将二等标准铂电阻温度计和被检热电阻同时置于恒温槽中，待温度稳定后，由自动检定系统分别读出标准和被检温度计的值，根据标准温度计示值算出实际温度，再通过计算公式计算出被检的实际值温度值。
1.2系统功能
1.2.1数字多用表
       系统允许配置多种常用型号的数字多用表，如KEITHLEY2010、HP34420A和FLUKE8508A等。
1.2.2多通道低电势扫描器
       093个采集通道，可同时接入10支四线制热电阻；开关基片采用大面积敷银材料，机电一体化结构，高可靠性，专用的低电势接线端子，串接的换向开关可消除测量时杂散寄生电势对测量结果的影响，保证满足转换开关的指标要求。
1.2.3综合接线台
       综合接线台用于连接扫描器与标准和被检热电阻。内含三线电阻转换器，可依据检定规程自动实现包含一根内引线和包含一根内引线之间的切换测量和计算，无须人工拆接测试线，彻底解决了检定工作中繁琐的接线问题，大大提高工作效率，减少人为出错。
       热电阻可分两线、三线、四线制的接线方式。其中A级及以上的热电阻必须是三线制或四线制。
       专用的综合接线台将二、三、四线制被测热电阻从接线端开始，统一转换为四线制接线方法，装置的外接引线长短、电阻大小、温度环境变化等对被测电阻的测量不产生影响，大大减小了电阻测量不确定度，明显改善了测量重复性。
1.2.4软件
1）可混合检定及分组检定，一批最多处理10组，每批检定最多可达100支。各组可设置为不同接线方式和等级的热电阻。
2）标准器设置：同一组检定中，可设置不同的检定点采用不同的标准铂电阻温度计。同时开启0℃恒温槽和100℃恒温油槽，采用两支标准铂电阻温度计，可实现分组同时检定两个检定点，利用不同组的被检热电阻的热平衡时间间隙，通过统筹安排，实现工作效率利用的最大化。
同时0℃恒温槽和100℃恒温油槽内介质一般不同，分别为防冻液和硅油。标准铂电阻温度计由于其结构特点及保护管为石英，极其易损坏。不同的恒温槽配置相应的标准铂电阻温度计，可减少对标准铂电阻温度计的机械震动及污染，确保其数据正确性，延长保用寿命。
3）程序可自动采集处理数据，生成原始记录表、证书。大大降低检定人员的劳动强度，减少了数据处理的出错率。
4）系统具有断电保护功能，异常出错或断电后，可自动保存检定数据，再次启动检定程序后可选择继续检定，防止检定过程中的数据丢失。
系统还具有异常保护报警功能，包括数字表读数异常，如开路、短路、通讯异常，温度波动大等。
1.3系统操作方法
       将二等标准铂电阻温度计和被检热电阻同时置于恒温槽中，并将引线正确接至综合接线台，打开所有设备电源。
1）打开程序，按照弹出“功能选择对话框”，选择当前检定功能及被检热电阻信息等，可选择多组并设置每组的型号等信息。“系统参数配置对话框”中设置硬件配置的相关信息，和标准参数信息。
2）进入程序主界面，执行启动命令，选择要检定的分组、检定点和等待测量方式。
3）检定完成以后，程序自动生成原始记录表、证书，并打印。
4）关闭恒温槽、数字多用表、多通道低电势扫描器等设备电源，切断总电源。
1.4注意事项
1.4.1接口设置
      数字多用表与计算机串行接口，扫描器与计算机串行接口应根据实际接口，在软件系统配置—硬件配置中正确设置。否则无法正常通讯。
1.4.2参数更新
      标准器送检取回后，应根据上级计量机构的检定证书，及时更新系统中标准器参数；
1.4.3抗干扰措施
1）电源专用线路，避免于其他大型动力设备共线。
2）确保供电系统，各种硬件设备外壳、电源插头可靠接地；
3）信号线与电源线应分开走，尽量避免缠绕；
4）各接线端和铜导线应用砂纸打磨去掉表面氧化层，用酒精将各接触点清洁干净，确保接触良好。
1.4.3被检热电阻与综合接线台的接线
      两线制引线方法很简单，检定时接成四线制，也只能消除热电阻端子到电测仪器间的引线电阻的影响，而感温元件连接点到热电阻端子间内引线的电阻值是无法消除。曾见过某种型号热电阻，感温元件连接点到端子间内引线较长，约500mm，密封在保护管内，而热电阻端子则为三线制。厂家提供的引线电阻值高达1Ω，换算成温度约2.6℃，远远大于热电阻的允许误差。因此，要在测量结果扣除引线电阻值。否则，引线电阻应包括在感温元件内。
      其中三线时，由于综合接线台内含三线电阻转换器，可自动实现包含一根内引线和包含一根内引线之间的切换测量和计算。应注意按下综合接线台上的三线电阻开关。
1.4.4恒温槽使用前应加满液体介质，以防烧坏加热器。
1.4.5环境温度应恒定，均匀，无空气对流。恒温槽应远离空调风扇，周围无机械震动及电磁干扰。检定室内严禁摆放易燃易爆物品。
1.5系统校准
      为保证整套系统的正确性和可靠性，根据JJF1098-2003《热电偶、热电阻自动测量系统校准规范》要求，定期应对自动检定系统进行整体校准。
选择经近期检定的稳定性好A级铂热电阻，经自检一组数据后，外送具有资质的计量检定部门检定或校准。选用FLUKE公司的8508A型81/2数字多用表，精度等级：OHM：±（0.00075Rdg+0.000025FS），来测量扫描开关寄生电势和各通道的数据采样值。
      校准点选在常用的检定点100℃附近。恒温性能的测试可与系统校准结果不确定度验证同时进行。在校准过程中，应注意以下事项：电测仪表预热时间足够，环境温湿度合适，温度应恒定，尽量少开关门窗，人员少走动，减少热交换，无空气对流，周围无机械震动及电磁干扰。校准结果如表1。