热电偶/热电阻阶跃温度动态响应测试系统及测试方法与流程

本发明涉及一种热电偶/热电阻“阶跃”温度动态响应测试系统及测试方法。

背景技术：

随着大工业技术的不断发展，对温度传感器的测温准确度也越来越高。工业上最常用的温度检测元件之一即为热电偶和热电阻，因为其测温范围广、测量准确性高、测温速度快、安装使用方便，因此在大工业中被广泛使用。但在安装调试过程中，施工人员会不可避免的由于意外疏忽而没有严格按照安装规范技术要求进行安装调试，导致温度传感器损坏、测量回路异常、温度信号的阈值设置不合理等影响工业正常运行的现象，而这些故障会造成温度信号突变引起保护误动作或拒动，造成机组的非计划减出力或停运，给大工业系统带来巨大损失。

基于上述缘由，需要对热电偶和热电阻温度传感器的静态特性、动态特性测试进行试验研究与分析，通过对实验方案设计、测试精度分析，进而获取它的温度测试数学模型，用于指导工业生产实践。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种热电偶/热电阻“阶跃”温度动态响应测试系统及测试方法，本动态响应测试精确、快速，使用方便。

为解决上述技术问题，本发明提供一种热电偶/热电阻“阶跃”温度动态响应测试系统，其特征是，包括热源、热电偶/热电阻、数据采集仪、电源和工控机，所述热电偶/热电阻测量端置于热源中，所述热电偶/热电阻自由端与数据采集仪中的测量模块数据采集卡相连接；所述数据采集仪与工控机相连接；所述电源分别与热源和工控机相连接。

优选地，所述的热源为干式升温炉。

优选地，所述的热电偶为s、b、e、k、r、j、t型标准热电偶；热电阻为铂热电阻和铜热电阻。

优选地，所述的数据采集仪为安捷伦34970a数据采集仪。

优选地，所述电源提供220v交流电压。

本发明还提供一种热电偶/热电阻“阶跃”温度动态响应测试方法，其特征是，包括以下步骤：

1）将s、b、e、k、r、j、t型标准热电偶和铂热电阻、铜热电阻分别接入测试系统中，并在室温以及温度为100℃、300℃、500℃时进行温度校准，以确保使用的热电偶/热电阻测试的准确性；

2）打开电源，启动干式升温炉，将干式升温炉的温度设定为试验所需的温度值，即现场实际工作正常温度值，将热电偶/热电阻插入热源之中，监测数据采集仪上显示的温度值，当热电偶/热电阻到达设定值之后，进行“阶跃”的温度突升、突降试验；

3）将工控机的采集时间调整为1秒，即每一秒读取一次热电偶/热电阻的测量温度，在工控机页面点击“开始采集”按钮，开始进行“阶跃”的温度突升、突降试验；

4）改变干式炉的温度设定值，在不同的温度设定值下改变温度的阶跃，并且对每一个温度的阶跃改变热电偶/热电阻的插入干式炉的深度，重复步骤3），对七种类型的热电偶/热电阻分别进行温度突升、突降试验，实现温度的突变，保存实验数据，得到热电偶/热电阻的动态响应曲线。

优选地，步骤3）中，所述突升试验的具体方法为：在热电偶/热电阻显示温度到达设定值之后，将热电偶/热电阻取出使其冷却到试验温度之后迅速插入炉中，在此过程中密切监视数据采集仪上温度的变化；在热电偶/热电阻回归到设定值并稳定之后，点击工控机页面“停止采集”按钮，保存实验数据。

优选地，步骤3）中，所述突降试验的具体方法为：在热电偶/热电阻到达设定值之后，改变热源的设定值到实验值，开始降温；在热电偶/热电阻达到实验值并稳定之后，点击工控机页面“停止采集”按钮，保存实验数据。

优选地，在进行“阶跃”式温度的突升、突降试验过程中，始终控制保持热电偶/热电阻插入深度不变。

本发明所达到的有益效果：将热电偶/热电阻置入热源之中进行“阶跃”式温度突升、突降试验，通过34970a数据采集仪实时进行温度读取，并及时将试验数据传递给工控机进行数据处理，以获取温度“阶跃”变化时，热电偶/热电阻的动态响应，进而获取其数学模型，进而指导生产实践。本发明动态响应测试精确、快速，使用方便。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，一种热电偶/热电阻“阶跃”温度动态响应测试方法，包括热源、热电偶/热电阻、数据采集仪、电源和工控机，所述热电偶/热电阻测量端（热端）置于热源中，所述热电偶/热电阻自由端（冷端）与数据采集仪中的测量模块数据采集卡相连接；所述数据采集仪与工控机相连接；所述电源分别与热源和工控机相连接。

所述的热源为干式升温炉，所述的热电偶为国家规定的七种标准热电偶，即s、b、e、k、r、j、t型标准热电偶；热电阻为常用的铂热电阻和铜热电阻，所述的数据采集仪为安捷伦34970a数据采集仪，所述电源提供220v交流电压。

本发明还提供一种热电偶/热电阻“阶跃”温度动态响应测试方法，包括以下步骤：

1）将国家规定的七种标准热电偶和铂热电阻、铜热电阻分别接入测试系统中，并在室温以及温度为100℃、300℃、500℃时进行温度校准，以确保使用的热电偶/热电阻测试的准确性；

2）打开电源，启动热源（干式升温炉），将干式升温炉的温度设定为试验所需的温度值（现场实际工作正常温度值），将热电偶/热电阻插入热源之中，监测数据采集仪上显示的温度值，当热电偶/热电阻到达设定值之后，进行“阶跃”的温度突升、突降试验；

3）将工控机的采集时间调整为1秒，即每一秒读取一次热电偶/热电阻的测量温度，在工控机页面点击“开始采集”按钮，开始进行“阶跃”的温度突升、突降试验；“阶跃”温度突升试验：在热电偶/热电阻到达设定值之后，将热电偶/热电阻取出使其冷却到实验温度之后迅速插入炉中（即模拟阶跃信号的输入），在此过程中密切监视数据采集仪上温度的变化。在热电偶/热电阻回归到设定值并稳定之后，点击工控机页面“停止采集”按钮，保存实验数据。“阶跃”温度突降试验：在热电偶/热电阻到达设定值之后，改变热源的设定值到实验值，开始降温。在热电偶/热电阻达到实验值并稳定之后，点击工控机页面“停止采集”按钮，保存实验数据。由于插入深度对热电偶/热电阻测温的影响很大，因此在进行升温降温实验过程中，要始终控制保持热电偶/热电阻插入深度不变。

4）改变干式炉的温度设定值，在不同的温度设定值下进行温度“阶跃”试验，并且对每一个温度的“阶跃”，改变热电偶/热电阻的插入干式炉的深度，重复步骤2，对七种类型的热电偶和两种热电阻分别进行“阶跃”温度突升、突降试验，以便得到热电偶/热电阻的动态响应曲线以及数学模型。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种热电偶/热电阻“阶跃”温度动态响应测试系统，包括热源、热电偶/热电阻、数据采集仪、电源和工控机，所述热电偶/热电阻测量端置于热源中，所述热电偶/热电阻自由端与数据采集仪中的测量模块数据采集卡相连接；所述数据采集仪与工控机相连接；所述电源分别与热源和工控机相连接。本发明还公开了一种热电偶/热电阻的动态响应测试方法，对7种标准热电偶和铂、铜热电阻分别进行“阶跃”升温、降温试验，根据温度突变时响应速率的不同，得到热电偶/热电阻的动态响应曲线。本发明动态响应测试精确、快速，使用方便。

技术研发人员：高爱民;薛锐;殳建军;于国强;张卫庆;王成亮
受保护的技术使用者：江苏方天电力技术有限公司;南京工程学院
技术研发日：2018.08.03
技术公布日：2019.01.11