电阻式温度传感器检定系统及方法

文档序号:8337680
电阻式温度传感器检定系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及温度传感器检定技术领域,具体涉及电阻式温度传感器检定系统及方 法。
【背景技术】
[0002] 电阻式温度传感器是工业生产过程中应用最多最广的温度传感器之一。除了应用 于石油、化工、电力、军事、航天等行业的过程测量和控制外,近年来各种各样的温度传感器 越来越多的应用于医疗器械、分析仪器、电子装备、制药设备、家用电器和汽车工业中。作为 量大面广的温度计量器具,对其进行正确检定以保证温度量值的准确和统一,在温度计量 的源头把好质量关是非常重要的。
[0003] 以前电阻式温度传感器的检定主要依据热电阻相关检定规程,不同企业由于所具 备的装置和人员能力水平不同而选择的检定方式也不尽相同。大多数企业都使用手动控温 方式,这种方式要求检定人员花费大量时间来跟踪恒温设备的升降温过程,不断测量恒温 设备的实际温度,判断设定温度点是否稳定,判断恒温条件是否符合检定要求,当恒温设备 达到设定的检定点时,检定人员通过观察恒温设备实际温度的变化根据规程规定和经验来 判断是否开始测量数据,当检定人员判断认为满足检定条件时,检定人员按照规程规定的 顺序开始手动切换扫描开关,温度传感器的测量数据主要通过检定人员采用数表和转换开 关接收,然后再记录前述测量数据。测量完成后,检定人员需要按照规程规定的计算方法手 动计算检定结果,然后再出具证书,将检定结果输入到证书中。这种采用人工检定的方法, 会带来一定的人为误差,给检定人员带来强大的工作量,检定结束后还需要对测量数据进 行计算处理和原始记录存档,这个过程也相当耗费时间,相当繁琐。
[0004] 为此,许多科研部门和企事业单位对用于热电阻的检定方法、检定装置也做了大 量研究。随着电子技术和计算机技术的发展,国内外的热电阻检定装置也愈来愈自动化、智 能化。
[0005] 国外大多采用自动检定系统对热电阻温度传感器进行检定。其领先的公司主要 有:美国FLUKE,英国约克等。美国FLUKE的温度自动检定系统可根据用户的实际要求自行 组合各种温度自动检定系统,系统与计算机可通过RS232串口或USB接口连接,在检定过程 中对恒温设备实行自动控制,检定完成后可生成ITS-90温度系数及分度表,可自动生成检 定证书。英国约克生产的全自动温度检定系统具有控制精度高、范围广的特点,计算机实时 监控系统升温过程,并绘制出控温曲线,该系统还能自动生成检定证书。
[0006] 由于国内的发展相对落后,多数计量检定机构还采用人工的方法检定热电阻温度 传感器。就目前的发展现状而言,国内也存在几家温度传感器自动检定系统研制成功的企 业或研究院所。如北京康斯特科技有限公司、泰然磐然测控科技有限公司、北京中航机电、 西航电子,它们生产的温度自动检定系统,能够完成不同分度号的工作用不同线制的热电 阻的自动检定,系统技术指标符合现行有效的热电阻检定规程和校准规范的要求,能够满 足检定需求。
[0007] 上述的电阻式温度传感器检定系统主要以计算机为主体,由数字多用表、低热电 势扫描开关、高稳定控温仪、恒温设备、通用打印机和专用软件组成,其中,数字多用表与低 热电势扫描开关连接构成数据采集器。为了使系统满足远距离测量,系统低热电势扫描开 关与电阻式温度传感器之间使用铜芯导线连接。当系统恒温设备控温偏差不能满足预设的 恒温性能参数时,检定人员可根据经验判断恒温设备控温是否稳定,如果稳定,可手动执行 强制检定。
[0008] 然而,这些电阻式温度传感器检定系统也存在些问题。其一,现有系统检定电阻 式温度传感器时,低热电势扫描开关装置与标准器电阻式温度传感器、被检电阻式温度传 感器通过较长的铜芯导线连接,由于连接导线具有较大的引线电阻,因此会引起较大的测 量误差。其二,现有系统不能对恒温设备控温偏差进行完全自动修正,而是采取人工判断方 法,该方法可能因为检定人员的误判导致检定结果误差大或结果不准确,或者控温偏差值 不满足相应检定点的检定要求时需要人为执行强制检定,最终导致检定结果出现一定的误 差。
[0009] 为此,期望寻求一种技术方案,以至少减轻上文所述的问题。

【发明内容】

[0010] 一方面,本发明要解决的技术问题是:提供一种能够消除引线电阻引起的测量误 差的电阻式温度传感器检定系统。
[0011] 另一方面,本发明要解决的技术问题是:提供一种能够消除引线电阻引起的测量 误差的电阻式温度传感器检定方法。
[0012] 就本发明的系统而言,为了解决上述技术问题,本发明采用下述技术方案。
[0013] 一种电阻式温度传感器检定系统,包括 标准电阻式温度传感器,用于检定被检电阻式温度传感器时作为参考标准; 恒温器,用于为所述标准电阻式温度传感器、被检电阻式温度传感器提供恒定的温度环境; 恒温器控制模块,用于控制所述恒温器调整温度; 数据采集器,其包括采集通道,其中一所述采集通道的引线短接形成修正通道,其用于 获取所述修正通道的引线电阻值、与所述标准电阻式温度传感器电连接的采集通道的标准 器采集通道电阻值及与所述被检电阻式温度传感器电连接的采集通道的被检器采集通道 电阻值; 第一通信接口模块,用于接收和输出所述数据采集器所获取的引线电阻值、标准器采 集通道电阻值及被检器采集通道电阻值; 检定任务管理模块,用于依据所述第一通信接口模块所输出的引线电阻值修正当所述 恒温器的温度满足相应检定点的检定条件时所述数据采集器所获取的由该第一通信接口 模块接收并输出的标准器采集通道电阻值、被检器采集通道电阻值以对应生成相应检定点 的标准器采集通道电阻修正后值、被检器采集通道电阻修正后值;以及 检定结果生成模块,当所有检定点检定完成时,用于依据所述标准器采集通道电阻修 正后值、被检器采集通道电阻修正后值及所述被检电阻式温度传感器的检定规程所规定的 各检定点的标称电阻值、电阻值允许误差及电阻温度系数生成检定结果。
[0014] 根据本发明,在电阻式温度传感器检定系统中,数据采集器的一采集通道的引线 短接形成修正通道,检定任务管理模块依据第一通信接口模块所输出的引线电阻值修正当 恒温器的温度满足相应检定点的检定条件时数据采集器所获取的由该第一通信接口模块 接收并输出的标准器采集通道电阻值、被检器采集通道电阻值以对应生成相应检定点的标 准器采集通道电阻修正后值、被检器采集通道电阻修正后值,检定结果生成模块当所有检 定点检定完成时依据依据标准器采集通道电阻修正后值、被检器采集通道电阻修正后值及 所述被检电阻式温度传感器的检定规程所规定的各检定点的标称电阻值、电阻值允许误差 及电阻温度系数生成检定结果。
[0015] 这样构成的电阻式温度传感器检定系统中,数据采集器的一采集通道的引线短接 形成修正通道,数据采集器的修正通道的引线电阻值被检定任务管理模块用于去修正当恒 温器的温度满足相应检定点的检定条件时数据采集器所获取的由该第一通信接口模块接 收并输出的标准器采集通道电阻值、被检器采集通道电阻值,从而能够消除标准电阻式温 度传感器、被检电阻式温度传感器分别与相应采集通道电连接的引线的电阻值所引起的测 量误差,即相应生成的该检定点的标准器采集通道电阻修正后值、被检器采集通道电阻修 正后值中不含相应引线的电阻值,进而提高检定精度及准确性。
[0016] 此外,在本发明的系统中较佳的技术方案是,所述修正通道的引线及所述标准电 阻式温度传感器、被检电阻式温度传感器分别与相应采集通道电连接的引线均为同材质同 外径同长度的导线。
[0017] 根据本发明的系统,修正通道的引线及标准电阻式温度传感器、被检电阻式温度 传感器分别与相应采集通道电连接的引线均为同材质同外径同长度的导线,以尽量保证引 线电阻值、标准电阻式温度传感器与相应采集通道电连接的引线的电阻值及被检电阻式温 度传感器与相应采集通道电连接的引线的电阻值相互相等,能够简化检定操作,同时为后 续对这些数据计算处理的简化奠定了基础。
[0018] 此外,在本发明的系统中较佳的技术方案是,所述检定任务管理模块将所述第一 通信接口模块所输出的引线电阻值从当所述恒温器的温度满足相应检定点的检定条件时 所述数据采集器所获取的由该第一通信接口模块接收并输出的标准器采集通道电阻值、被 检器采集通道电阻值中分别减去以对应生成相应检定点的所述被检器采集通道电阻修正 后值、标准器采集通道电阻修正后值。
[0019] 根据本发明的系统,检定任务管理模块采用将第一通信接口模块所输出的引线电 阻值从当恒温器的温度满足相应检定点的检定条件时数据采集器所获取的由该第一通信 接口模块接收并输出的标准器采集通道电阻值、被检器采集通道电阻值中分别减去以对应 生成相应检定点的被检器采集通道电阻修正后值、标准器采集通道电阻修正后值,该算法 简单,修正后的结果更精确。
[0020] 此外,在本发明的系统中较佳的技术方案是,还包括用于至少存储各检定点的所 述标准器采集通道电阻修正后值、被检器采集通道电阻修正后值的存储模块。
[0021] 根据本发明的系统,存储模块能存储各检定点的所述标准器采集通道电阻修正后 值、被检器采集通道电阻修正后值,方便数据的保存、查询和利用。
[0022] 此外,在本发明的系统中较佳的技术方案是,所述检定任务管理模块还用于控制 所述数据采集器当所述恒温器的温度满足相应检定点的检定条件时按巡检次数巡回检定 以多次获取该检定点的标准器采集通道电阻值、被检器采集通道电阻值。
[0023] 根据本发明的系统,检定任务管理模块还用于控制数据采集器当所述恒温器的温 度满足相应检定点的检定条件时按巡检次数巡回检定以多次获取该检定点的标准器采集 通道电阻值、被检器采集通道电阻值,以减少随机误差,提高测量结果的准确度。
[0024] 此外,在本发明的系统中较佳的技术方案是,还包括恒温性能及检定条件监控模 块,其用于依据相应检定点的温度值及所述第一通信接口模块所输出的标准器采集通道电 阻值以生成恒温性能监控指令,并将该恒温性能监控指令发送给所述恒温器控制模块,所 述恒温器控制模块依据所述恒温性能监控指令自动控制所述恒温器调整温度,并且当该恒 温器的温度满足相应检定点的检定条件时,其还用于生成检定条件符合指令并发送给所述 检定任务管理模块。
[0025] 根据本发明的系统,恒温器控制模块依据恒温性能及检定条件监控模块生成的恒 温性能监控指令自动控制恒温器调整温度,从而实现对恒温器的温度进行自动监控,能避 免检定人员的人为因素导致检定结果误差大或结果不准确的问题,能够提高检定结果准确 度,并且当恒温器的温度满足相应检定点的检定条件时,其还生成检定条件符合指令并发 送给检定任务管理模块,检定任务管理模块据此控制系统自动进入检定阶段。
[0026] 此外,在本发明的系统中较佳的技术方案是,所述恒温性能及检定条件监控模块 包括 与所述第一通信接口模块耦合的第二通信接口模块,用于该恒温性能及检定条件监控 模块向外输出或接收外部的信号和信息; 第一标准器数据内插子模块,用于通过预设的分度表对所述第一通信接口模块所输出 的标准器采集通道电阻值进行线性内插以得到所述恒温器的温度测量值; 第一计算子模块,用于从所述温度测量值
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