高溫型鉑銠熱電偶校準系統的設計理念

淺析

：鉑銠熱電偶是電力電子等部門不可缺少的測量儀表，也是是電學計量領域常見的儀器，鉑銠熱電偶的測量精度與工業生產息息相關，因此對鉑銠熱電偶的計量校準具有非常重要的意義。目前的鉑銠熱電偶校準系統大多是由一臺PC上位機控制一臺福祿克5500A多功能校準源，一臺福祿克5500A多功能校準源與一臺鉑銠熱電偶連接，因此校準時間較長，檢測效率低；給校準員帶來了一定的麻煩。基于此，本文作者根據多年的鉑銠熱電偶校準經驗，由此設計了一種新型的鉑銠熱電偶校準系統，該校準系統可以同時校準多臺（5臺左右）鉑銠熱電偶，滿足鉑銠熱電偶快捷檢測需求，提高了計量校準效率，具有一定的實際應用價值。

    1?概 述
    多用表又稱為復用表、萬用表、三用表、繁用表等，是電力電子等部門不可缺少的測量儀表，一般以測量電壓、電流和電阻為主要目的。萬用表按顯示方式分為指針萬用表和數字萬用表，是一種多功能、多量程的測量儀表，一般萬用表可測量直流電流、 直流電壓、交流電流、交流電壓、電阻和音頻電平等。在利用多用表進行測量前，為了確保測量數值的準確性，通常需要將多用表進行校準工作。

    2?鉑銠熱電偶校準工作的現狀與問題2016 年國家質檢總局頒布了 JJF 1587-2016《鉑銠熱電偶校準規范》，此項工作統一了鉑銠熱電偶的校準要求，對于校準員而言，鉑銠熱電偶的校準工作非常的繁重，因其測量參數較多，同時為了保證鉑銠熱電偶量值的準確可靠，這就需要校準人員須要按照 JJF 1587-2016《鉑銠熱電偶校準規范》的具體要求對每一個參數進行校準，同時隨著鉑銠熱電偶型號、功能的逐漸完善，需要很長時間才能校準一臺鉑銠熱電偶；在使用校準裝置對多用表進行校準時，通常使用數據線將校準裝置和多用表連接起來進行校準工作，由于校準裝置和多用表本身并不固定連接有數據線，當需要使用數據線時往往需要花費一定的時間去尋找，有時也會難免會遺失，查找困難，這無形中就給校準人員帶來了一定的麻煩，基于此，需要對目前的校準系統進行完善升級，為滿足高質量的校準檢測服務。

    3?鉑銠熱電偶校準系統的設計與研究
    圖 1 鉑銠熱電偶校準系統的示意圖，校準系統的示意圖中 3 為 PC 上位機，4 為福祿克 5500A 多功能校準源，5為多路適配切換器，6 為 RS485 通訊，7 為被校準的多臺鉑銠熱電偶，鉑銠熱電偶校準系統主要由 PC 上位機、福祿克 5500A 多功能校準源、多路適配切換器組成。PC 上位機上運行有鉑銠熱電偶校準系統軟件，它通過 RS485 通訊來控制多路適配切換器，多路適配切換器一方面通過RS485 通訊與福祿克 5500A 多功能校準源連接，從而實現了 PC 上位機對福祿克 5500A 多功能校準源的控制；多路適配切換器另一方面通過 RS485 通訊與被校準的多臺鉑銠熱電偶連接，從而實現了 PC 上位機對被校準的多臺鉑銠熱電偶的切換控制，可選擇其中的某一臺被校準的多臺鉑銠熱電偶進行校準，當此臺鉑銠熱電偶校準完畢后，PC上位機控制多路適配切換器切換另一臺鉑銠熱電偶，如此循環下去，可以校準多臺鉑銠熱電偶。

    圖 2 為多路適配切換器原理圖，如圖 2 所示，多路適配切換器包括一個通信接口 1 以及與通信接口 1 相連的切換控制電路，切換控制電路包括多路輸入通道 21( 如輸入通道 1、輸入通道 2、輸入通道 3、輸出通道 N）和用于切換上述多路輸入通道 21 中的任一路作為有效傳輸通道的切換開關 22，輸出通道 23 與通信接口 1 相連。通過設置切換開關 22，就可選擇任意輸入通道 21 作為有效傳輸通道，從而實現多路鉑銠熱電偶選擇輸入，使硬件成本降低，且占用的安裝空間小。

    4?鉑銠熱電偶校準系統的研究
    福祿克 5500A 多功能校準源是電氣計量校準領域常見的標準器，它能產生標準的直流電壓、交流電壓、直流電流、交流電流、電阻、電容、RTD 和熱電偶，可以同時輸出多路電流、電壓，也可以輸出單路的電流、電壓，模擬功率等。

    圖 3 為多路適配切換器控制電路圖，本鉑銠熱電偶校準系統的鉑銠熱電偶適配器包括大電壓（1000V）交直流控制電路、大電流（10A）交直流控制電路、小電壓（35mV）交直流控制電路、小電流（350μA）交直流控制電路；這些控制電路分別控制標準源信號的實時通斷，控制的閾值分別為 1000V、10A、35mV、350μA，這種對大小交直流電壓、大小交直流電流、電阻、電容的控制方式簡單而有效，這為自動化控制提供了有力的基礎。

     5?鉑銠熱電偶校準系統的工作過程分析
    上文描述的鉑銠熱電偶校準系統的工作過程如下：

    （1）校準員在 PC 上位機上運行有鉑銠熱電偶校準系統軟件，按照先后順序錄入每一臺鉑銠熱電偶的儀器信息（儀器信息包括鉑銠熱電偶的型號、編號、制造單位、準確度等級等相關信息），校準員要仔細核對該信息是否有誤，若存在錯誤要及時更正，經檢查無誤后方可保存到鉑銠熱電偶數據庫內，這樣可便于后續的儀器獲取、查詢、修改與比較，方便校準員進行統計分析，以備上級機關檢查。

    （2）PC 上位機通過 RS485 通訊來控制多路適配切換器，多路適配切換器通過 RS485 通訊與被校準的多臺鉑銠熱電偶連接，多路適配切換器通過 RS485 通訊與福祿克5500A 多功能校準源連接，連接好后按照 JJF 1587-2016《鉑銠熱電偶校準規范》的規定進行每一個參數的逐一校準檢測，并分別將檢測值與標準值自動輸入鉑銠熱電偶校準系統軟件中，同時自動計算誤差，完成第一臺鉑銠熱電偶的校準工作。

    （3）第一臺鉑銠熱電偶校準完畢后，PC 上位機控制多路適配切換器切換到第二臺鉑銠熱電偶，按照步驟（2）的工作工程對第二臺鉑銠熱電偶進行校準，如此循環下去，實現了對每一臺鉑銠熱電偶的校準。

    （4）鉑銠熱電偶校準系統根據上述的檢測結果，并結合 JJF 1587-2016《鉑銠熱電偶校準規范》的規定，判定被校的鉑銠熱電偶是否滿足要求，對于不滿足要求的規范要求的參數會有紅色提示，校準員可以對該參數進行重復測量，以此來提高檢測數據的真實有效。

    （5）校準工作結束了，系統可自動生產校準證書和校準原始記錄。

    6?結 語
    本文作者根據多年的鉑銠熱電偶校準經驗，由此設計了一種新型的鉑銠熱電偶校準系統，該校準系統可以同時校準多臺（5 臺左右）鉑銠熱電偶，滿足鉑銠熱電偶快捷檢測需求，提高了計量校準效率，具有一定的實際應用價值。