专利名称：一种热电阻校准测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种校准测量装置，尤其涉及一种热电阻校准测量装置。
背景技术：
目前，传统的热电阻测量方法是采用桥式的测量原理来提高测量精度，但是桥式测量测量的电阻范围较小，很难做到高精度且生产调试不便，并且需要校准温度时，还需要外界提供额外的电阻源，需要额外的装置，造成测量工作量和成本的增加，这是一个设计难题；除此之外，现有的设计中，把电阻箱改成由继电器切换可输出所需阻值，使得其体积大且串接了继电器接触了电阻，热稳定性差，无法获得精密的电阻值及较高的分辨率。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是需要提供一种热稳定性好，能够获得高精度的输出电阻的热电阻校准测量装置。对此，本实用新型提供一种热电阻校准测量装置，包括用于提供电流激励信号的恒流源；与所述恒流源连接的热电阻传感器；与所述热电阻传感器依次连接的模数转换模块、中央处理模块、数模转换模块以及信号比例放大模块；与所述中央处理模块连接的人机交互模块和显示模块；以及，与所述热电阻传感器、模数转换模块和人机交互模块连接的电源。其中，所述恒流源用于提供固定的电流激励信号，采用恒流源提供内部激励信号， 则不需要其他分立元件；所述热电阻校准测量装置采用的热电阻即RTD，可以采用钼电阻， 本实用新型采用运放构成单口网络，通过人机交互模块和中央处理模块得到输入电压及电流的比值，其中，中央处理模块是核心模块，用于实现数据处理和控制；本实用新型包括两种工作模式，即测量模式和模拟输出模式，测量模式下，所述恒流源提供内部电流激励，数值为固定的电流激励，当外接到被测试的热电阻传感器时，该激励电流构成回路，那么在热电阻上就会生产一个压降，这个电压与热电阻传感器的电阻变化成正比，这个电压信号直接传送至模数转换模块，由于采用的恒流源提供的固定激励电流较小，不会造成阻性传感器的发热，保证了热电阻的测量精度，热稳定性好。本实用新型的应用领域多为工业过程的环路设备上，现场使用环境较为复杂，干扰主要作用在A/D测量上，因此，在硬件的设计需要满足一定的标准，比如具有一定的抗电磁干扰，本实用新型所述的模数转换模块采用A/D芯片，可以采用慢速高精度小信号的A/D 芯片实现测量，同时，加入线性滤波，能够更为有效地抑制噪声信号的干扰。所述模拟输出模式的工作过程与测量模式的工作过程是相反的，模拟输出模式下，本实用新型可以等效为一个可变电阻，这时外部设备会提供一个测试激励信号输入到本实用新型内部，根据外界阻性测试设备的不同，激励信号的大小也不同，能够在软硬件结合的基础上实现数字精密合成电阻的功能，所述数模转换模块采用D/A芯片根据外部测试信号的大小和待输出电阻的阻值来计算和输出信号。与现有技术相比，其优点在于，本实用新型能够获得高精度的输出电阻，热稳定性好，在此基础上，还能够模拟并测试热电阻的欧姆特性，包括了测量模式和模拟输出模式两种工作模式，无需额外的装置，降低了测量的工作量和成本。优选的，还包括用于输出热电阻值的数字阻抗合成模块。其中，所述数字阻抗合成模块采用线性的可变阻抗合成器，用于在模拟输出模式下，中央处理模块根据设定的温度值，计算当前温度热电阻相对应的电阻值，然后通过该数字阻抗合成模块向外部输出该电阻。本实用新型进一步采用上述技术特征，其优点在于，能够提高热电阻校准和测量的精度，热稳定性好，获得高精度的输出电阻，热稳定性好，在此基础上，还包括用于输出热电阻值的数字阻抗合成模块，便于更进一步精确实现对热电阻的模拟和测试。优选的，还包括用于校准温度的温度变速器。其中，在测量模式下，本实用新型检测外部的热电阻或者模拟设备的信号，经过模数转换模块的A/D转化和中央处理模块的计算后，得出测量的电阻值，再根据RTD的温度和其电阻的函数关系式计算出当前电阻值所对应的温度，在模拟输出模式下，中央处理模块根据设定的温度值，计算当前温度的RTD相对应的电阻值，然后通过数字阻抗合成模块向外部输该电阻，所有工作过程，电阻数据是中间变量，而温度是最终的结果，所以温度数据和电阻数据可以同时显示在显示模块上，便于客户观检测工业回路的前端传感器和后端的变送器以及二次仪表的信号传递的准确度。本实用新型进一步采用上述技术特征，其优点在于，能够提高热电阻校准和测量的精度，热稳定性好，获得高精度的输出电阻，热稳定性好，在此基础上，还包括用于校准温度的温度变速器，能够将温度数据和电阻数据可以同时显示在显示模块上，方便客户随时观察温度量和电阻值的对应关系，尤其是工厂检修中，集中测试热电阻传感器的性能时，可以快速检测在相同温度环境下传感器的电阻值，方便使用。优选的，所述中央处理模块采用微控制器。其中，所述中央处理模块采用微控制器，并与所述模数转换模块、数模转换模块、 人机交互模块和显示模块相连接，即采用了微控制器(MCU)控制测量模式和模拟输出模式的工作过程。本实用新型进一步采用上述技术特征，其优点在于，能够提高热电阻校准和测量的精度，热稳定性好，获得高精度的输出电阻，热稳定性好，在此基础上，所述中央处理模块采用微控制器，更进一步促进对测量模式和模拟输出模式工作过程的控制。优选的，所述显示模块采用IXD液晶显示器。本实用新型进一步采用上述技术特征，其优点在于，能够提高热电阻校准和测量的精度，热稳定性好，获得高精度的输出电阻，热稳定性好，在此基础上，所述显示模块采用 LCD液晶显示器，便于将温度数据和/或电阻数据通过LCD液晶显示器显示出来，使用方便、直观。优选的，所述人机交互模块包括温度设定单元。本实用新型进一步采用上述技术特征，其优点在于，能够提高热电阻校准和测量的精度，热稳定性好，获得高精度的输出电阻，热稳定性好，在此基础上，采用所述温度设定单元进行手动的温度设定，便于改变其温度，并可以同时获知在该温度环境下传感器的电阻值，再进一步促进使用的便捷性。优选的，所述信号比例放大模块还包括与数模转换模块形成REF反馈的积分单
J Li o其中，所述信号比例放大模块还包括与数模转换模块形成REF反馈的积分单元， 所述数模转换模块输出模拟信号至比例放大模块，得到待输出电阻，经过积分单元之后与所述数模转换模块形成REF反馈，所述积分单元采用I/V积分，即将电流信号积分为电压信号，实现动态的校准，与现有技术相比，能够更为精确地实现模拟输出模式的工作过程。优选的，所述恒流源的激励电流为200微安。本实用新型进一步采用上述技术特征，其优点在于，所述恒流源的激励电流为200 微安，不会造成传感器的发热，保证了热电阻的测量精度，同时也避免了单方面追求测量精度的弊端，能够同时保证测量精度和低成本。优选的，还包括通信模块。本实用新型进一步采用上述技术特征，其优点在于，能够提高热电阻校准和测量的精度，热稳定性好，获得高精度的输出电阻，热稳定性好，还可以将温度数据和电阻数据同时显示在显示模块上，加之，所述通信模块采用上位机实现通信，能够实现校准的智能化和网络化，便于热电阻的校准和测量，方便联机打印校准测量报告，便于实际的应用与操作。
图1是本实用新型一种实施例的结构示意图；图2是本实用新型另一种实施例的比例放大模块结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型的较优的实施例作进一步的详细说明实施例1 :如图1所示，本例提供一种热电阻校准测量装置，包括用于提供电流激励信号的恒流源；与所述恒流源连接的热电阻传感器；与所述热电阻传感器依次连接的模数转换模块、中央处理模块、数模转换模块以及信号比例放大模块；与所述中央处理模块连接的人机交互模块和显示模块；以及，与所述热电阻传感器、模数转换模块和人机交互模块连接的电源。其中，所述恒流源用于提供固定的电流激励信号，采用恒流源提供内部激励信号， 则不需要其他分立元件；所述热电阻校准测量装置采用的热电阻即RTD，可以采用钼电阻， 本例采用运放构成单口网络，通过人机交互模块和中央处理模块得到输入电压及电流的比值，其中，中央处理模块是核心模块，用于实现数据处理和控制；所述信号比例放大模块直接与外部设备相连，本例包括两种工作模式，即测量模式和模拟输出模式，测量模式下，所述恒流源提供内部电流激励，数值为固定的电流激励，当外接到被测试的热电阻传感器时， 该激励电流构成回路，那么在热电阻上就会生产一个压降，这个电压与热电阻传感器的电阻变化成正比，这个电压信号直接传送至模数转换模块，由于采用的恒流源提供的固定激励电流较小，不会造成阻性传感器的发热，保证了热电阻的测量精度，热稳定性好。本例的应用领域多为工业过程的环路设备上，现场使用环境较为复杂，干扰主要作用在A/D测量上，因此，在硬件的设计需要满足一定的标准，比如具有一定的抗电磁干扰，本例所述的模数转换模块采用A/D芯片，可以采用慢速高精度小信号的A/D芯片实现测量，同时，加入线性滤波，能够更为有效地抑制噪声信号的干扰。所述模拟输出模式的工作过程与测量模式的工作过程是相反的，模拟输出模式下，本例可以等效为一个可变电阻，这时外部设备会提供一个测试激励信号输入到本例内部，根据外界阻性测试设备的不同，激励信号的大小也不同，能够在软硬件结合的基础上实现数字精密合成电阻的功能，所述数模转换模块采用D/A芯片根据外部测试信号的大小和待输出电阻的阻值来计算和输出信号。与现有技术相比，其优点在于，本例能够获得高精度的输出电阻，热稳定性好，在此基础上，还能够模拟并测试热电阻的欧姆特性，包括了测量模式和模拟输出模式两种工作模式，无需额外的装置，降低了测量的工作量和成本。实施例2 与实施例1不同的是，本例还包括用于输出热电阻值的数字阻抗合成模块。其中，所述数字阻抗合成模块采用线性的可变阻抗合成器，用于在模拟输出模式下，中央处理模块根据设定的温度值，计算当前温度热电阻相对应的电阻值，然后通过该数字阻抗合成模块向外部输出该电阻。本例进一步采用上述技术特征，其优点在于，能够提高热电阻校准和测量的精度， 热稳定性好，获得高精度的输出电阻，热稳定性好，在此基础上，还包括用于输出热电阻值的数字阻抗合成模块，便于更进一步精确实现对热电阻的模拟和测试。实施例3:与实施例2不同的是，本例还包括用于校准温度的温度变速器。其中，在测量模式下，本例检测外部的热电阻或者模拟设备的信号，经过模数转换模块的A/D转化和中央处理模块的计算后，得出测量的电阻值，再根据RTD的温度和其电阻的函数关系式计算出当前电阻值所对应的温度，在模拟输出模式下，中央处理模块根据设定的温度值，计算当前温度的RTD相对应的电阻值，然后通过数字阻抗合成模块向外部输该电阻，所有工作过程，电阻数据是中间变量，而温度是最终的结果，所以温度数据和电阻数据可以同时显示在显示模块上，便于客户观检测工业回路的前端传感器和后端的变送器以及二次仪表的信号传递的准确度。本例进一步采用上述技术特征，其优点在于，能够提高热电阻校准和测量的精度， 热稳定性好，获得高精度的输出电阻，热稳定性好，在此基础上，还包括用于校准温度的温度变速器，能够将温度数据和电阻数据可以同时显示在显示模块上，方便客户随时观察温度量和电阻值的对应关系，尤其是工厂检修中，集中测试热电阻传感器的性能时，可以快速检测在相同温度环境下传感器的电阻值，方便使用。实施例4 [0056]与实施例1不同的是，本例所述中央处理模块采用微控制器。其中，所述中央处理模块采用微控制器，并与所述模数转换模块、数模转换模块、 人机交互模块和显示模块相连接，即采用了微控制器(MCU)控制测量模式和模拟输出模式的工作过程。本例进一步采用上述技术特征，其优点在于，能够提高热电阻校准和测量的精度， 热稳定性好，获得高精度的输出电阻，热稳定性好，在此基础上，所述中央处理模块采用微控制器，更进一步促进对测量模式和模拟输出模式工作过程的控制。实施例5 与实施例4不同的是，本例所述显示模块采用IXD液晶显示器。本例进一步采用上述技术特征，其优点在于，能够提高热电阻校准和测量的精度， 热稳定性好，获得高精度的输出电阻，热稳定性好，在此基础上，所述显示模块采用LCD液晶显示器，便于将温度数据和/或电阻数据通过LCD液晶显示器显示出来，使用方便、直观。实施例6 与实施例1不同的是，本例所述人机交互模块包括温度设定单元。本例进一步采用上述技术特征，其优点在于，能够提高热电阻校准和测量的精度， 热稳定性好，获得高精度的输出电阻，热稳定性好，在此基础上，采用所述温度设定单元进行手动的温度设定，便于改变其温度，并可以同时获知在该温度环境下传感器的电阻值，再进一步促进使用的便捷性。实施例7 如图2所示，与实施例6不同的是，本例所述信号比例放大模块还包括与数模转换模块形成REF反馈的积分单元。其中，所述信号比例放大模块还包括与数模转换模块形成REF反馈的积分单元， 所述数模转换模块输出模拟信号至比例放大模块，得到待输出电阻，经过积分单元之后与所述数模转换模块形成REF反馈，所述积分单元采用I/V积分，即将电流信号积分为电压信号，实现动态的校准，与现有技术相比，能够更为精确地实现模拟输出模式的工作过程。实施例8 与实施例7不同的是，本例所述恒流源的激励电流为200微安。本例进一步采用上述技术特征，其优点在于，所述恒流源的激励电流为200微安， 不会造成传感器的发热，保证了热电阻的测量精度，同时也避免了单方面追求测量精度的弊端，能够同时保证测量精度和低成本。实施例9:与实施例8不同的是，本例还包括通信模块。本例进一步采用上述技术特征，其优点在于，能够提高热电阻校准和测量的精度， 热稳定性好，获得高精度的输出电阻，热稳定性好，还可以将温度数据和电阻数据同时显示在显示模块上，加之，所述通信模块采用上位机实现通信，能够实现校准的智能化和网络化，便于热电阻的校准和测量，方便联机打印校准测量报告，便于实际的应用与操作。以上所述之具体实施方式
为本实用新型的较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的具体实施范围，本实用新型的范围包括并不限于本具体实施方式
，凡依照本实用新型之形状、结构所作的等效变化均在本实用新型的保护范围内。
权利要求1.一种热电阻校准测量装置，其特征在于，包括用于提供电流激励信号的恒流源；与所述恒流源连接的热电阻传感器；与所述热电阻传感器依次连接的模数转换模块、中央处理模块、数模转换模块以及信号比例放大模块；与所述中央处理模块连接的人机交互模块和显示模块；以及，与所述热电阻传感器、模数转换模块和人机交互模块连接的电源。
2.根据权利要求1所述的热电阻校准测量装置，其特征在于，还包括用于输出热电阻值的数字阻抗合成模块。
3.根据权利要求2所述的热电阻校准测量装置，其特征在于，还包括用于校准温度的温度变速器。
4.根据权利要求1、2或3所述的热电阻校准测量装置，其特征在于，所述中央处理模块采用微控制器。
5.根据权利要求4所述的热电阻校准测量装置，其特征在于，所述显示模块采用LCD液晶显不器。
6.根据权利要求1、2或3所述的热电阻校准测量装置，其特征在于，所述人机交互模块包括温度设定单元。
7.根据权利要求6所述的热电阻校准测量装置，其特征在于，所述信号比例放大模块还包括与数模转换模块形成REF反馈的积分单元。
8.根据权利要求7所述的热电阻校准测量装置，其特征在于，所述恒流源的激励电流为200微安。
9.根据1、2或3所述的热电阻校准测量装置，其特征在于，还包括通信模块。
10.根据8所述的热电阻校准测量装置，其特征在于，还包括通信模块。
专利摘要本实用新型提供一种热电阻校准测量装置，包括用于提供电流激励信号的恒流源；与所述恒流源连接的热电阻传感器；与所述热电阻传感器依次连接的模数转换模块、中央处理模块、数模转换模块以及信号比例放大模块；与所述中央处理模块连接的人机交互模块和显示模块；以及，与所述热电阻传感器、模数转换模块和人机交互模块连接的电源，能够获得高精度的输出电阻，热稳定性好，在此基础上，还能够模拟并测试热电阻的欧姆特性，包括了测量模式和模拟输出模式两种工作模式，无需额外的装置，降低了测量的工作量和成本。
文档编号G01K15/00GK202350952SQ201120454359
公开日2012年7月25日 申请日期2011年11月16日 优先权日2011年11月16日
发明者李斌 申请人:深圳市业海科技发展有限公司