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温湿度试验设备自动检定/校准系统的研制            【字体:
温湿度试验设备自动检定/校准系统的研制
作者:佚名    文章来源:不详    点击数:    更新时间:2008-1-8

温湿度试验设备自动检定/校准系统的研制
福建省计量科学技术研究所 林军
温湿度试验设备的校准是近十几年来迅速发展起来的一项重要的计量校准项目,是不少计量院所热工或理化专业收入的重要来源。由于工作量大、数据处理繁杂,我们于1997年开始研制温湿度试验设备自动检定/校准系统,经过多年对温湿度试验设备自动检定/校准系统硬件、软件的不断升级,逐渐积累了一些经验和体会,在此与大家共同分享,希望能对类似自动检定系统的开发有所帮助。
一、 系统的组成
自动检定/校准系统主要由数据采集器、温度传感器、湿度传感器、笔记本电脑(或掌上电脑PDA或智能手机)组成,如图1所示。



自动检定系统可以通过RS-232或USB端口与笔记本电脑连接,也可以使用无线蓝牙(Bluetooth)或其他通讯方式和智能手机(或掌上电脑)连接,系统组成方便灵活。特别是随着智能手机的普及,使用智能手机作为数据显示、记录、处理将变得越来越方便、流行。数据采集器可以根据用户要求堆栈式叠加在一起,满足几十通道的测量要求。
二、软硬件系统解决的问题及方案

1) 直观反映被校准设备的性能
为直观反映被校准设备的初步性能,我们采用实时描绘曲线的方式,这样可以直观的反映被校准设备的温度、湿度波动情况,根据曲线的离散程度,可以直观的反映被校准设备的均匀度,可以通过曲线直观判断被校设备是否达到平衡,是否可以开始记录数据等等。为区分每个通道对应的曲线,我们采用不同颜色进行标记,并且可以随时更改每个通道曲线的颜色。系统设计了多达20条曲线,以满足多通道温度、湿度曲线的记录要求。(如图2)

2) 传感器及数据采集器的修正问题
在自动检测系统中我们通常选用A级的Pt100或Pt1000铂电阻作为感温元件,但即使是A级的铂电阻在100℃时的误差也允许达到±0.35℃(Pt100铂电阻允许误差列表如下),因此在自动检测系统中对传感器及仪表进行修正是必要的。
工业铂热电阻级别 测量范围 0℃的标准电阻值 温度允许误差(℃)
A级 -200℃~850℃ 100Ω ±(0.15+0.002|t|)
B级 -200℃~850℃ 100Ω ±(0.30+0.005|t|)


在送检自动检定系统时,我们通常采用传感器加仪表整体校准的方式进行校准。在系统软件中我们设计了“系统自动校准模块”对系统进行自动校准,校准时将传感器放置在水槽或油槽中,温度平衡后系统自动读取所有传感器数值,输入标准器实际值,通过对不同温度点进行校准,系统即可自动产生不同温度下的修正值保存在数据库中。在检测过程中,自动检定系统将根据传感器的编号自动调用、计算当前温度下的修正值,从而保证了自动检定结果的准确可靠。
3) 原始记录及证书自动生成的问题
自动检定系统可以自动生成满足实验室认可要求的原始记录及证书,但由于每个单位的证书格式、信息内容有所差别,为了使每个单位都可以根据自己的习惯对原始记录及证书格式进行调整,我们采用数据库方式,将原始记录信息所对应的excel表的位置保存在数据库中,只要改变数据库中所保存的excel表的位置,即可将对应的信息填入到新的位置里,实现用户可以根据需要调整原始记录及证书格式的目的。
4) 相对湿度准确测量的问题
温度测量技术相对成熟,但在相对湿度测量领域却经常存在这样或那样的问题。早期,我们采用干湿球法测量相对湿度,通过对风速、气压等参数的修正得到相对湿度值。但使用干湿球法有一定的局限性,①由于没有条件保证风速能达到2.5m/s,测量准确度收到一定限制;②现场使用需要包湿球纱布、需要考虑供水等问题,比较繁琐,工作效率低;③在相对湿度比较低的环境下,干湿球法无法准确测量。因此通过多年的选择,我们最终选用国外进口的温湿度传感器(相对湿度测量准确度达到±1.0%),通过采集其提供的数字信号,保证传感器的测量准确度,避免了A/D转换的误差。
5) 热电偶冷端温度准确测量的问题
在箱式电阻炉、工业退火炉等高温炉窑的检测中,我们选择K型或S型热电偶作为传感器。众所周知,在使用热电偶进行检测时冷端温度测

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