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恒温槽自动校准装置的研制

发布日期: 2020-05-01 00:43
 

  恒温槽自动校准装置的研制_机械/仪表_工程科技_专业资料。本文从软硬件两方面介绍基于《JJF1030-2010恒温槽技术性能测试规范》研制的一套恒温槽温度自动校准装置。

  恒温槽自动校准装置的研制 Development of automatic calibration device of thermostatic bath 杨志斌 (福建省计量科学研究院,福州 350003) 摘要 本文从软硬件两方面介绍基于《JJF1030-2010 恒温槽技术性能测试规范》研制的一套恒温槽温度 自动校准装置。 关键字 恒温槽;温度校准 0. 引言 恒温槽是以液体为导热介质,通过温度控制系统以及搅拌或射流装置的作用,达到设定温度,并保 持其内部工作区域的温度稳定均匀,其主要用作检定校准各类温度计或其他计量器具所需要的恒温设 备。 2011 年 3 月由国家质监总局发布的《JJF1030-2010 恒温槽技术性能测试规范》 (以下称新规范)代 替《JJF1013-1998 恒温槽技术性能测试规范》 (以下称旧规范)作为此类设备温度计量性能的测试规范。 恒温槽的校准测量点多,数据量大,采用传统手动测量方法工作量大,易出错。为此我院研制了一 套自动校准装置。本装置采用软硬件相结合的方法,以标准铂电阻温度计作为温度传感器,以高精度双 通道数字温度计作为电测设备, 通过计算机控制电测设备进行高精度的温度测量, 并依靠计算机强大的 数据处理能力,和良好的用户界面将恒温槽温场测量校准过程程序化,可视化,自动化;自动保存测量 得到的数据和曲线,自动计算并生成原始记录。下面通过软硬件两方面对本装置加以介绍。 1. 硬件部分 1.1、专用夹具 新规范对旧规范在测试方法上作了较大的调整, 其中最大的变化是在测试恒温槽的均匀性时, 旧规 范采用的是交换位置法,而新规范采用参考位置法。由于参考位置法要求一支温度计位置保持不变,如 果直接采用恒温槽的槽盖作为两支温度计的固定装置, 由于槽盖的圆心位置没有固定孔, 不能通过旋转 槽盖的方法来改变移动温度计的测点位置, 只能通过插拔来改变移动温度计的测点位置, 这样增加了温 度计损坏的概率,也延长了温度的稳定时间。为此本装置设计了一套专用的夹具,将固定温度计放在圆 心的位置,从而可以通过旋转夹具的方法来改变移动温度计的位置,且保持固定温度计的位置不变(如 图一所示) 。 1.2、电测设备 目前常用恒温槽温场测试用电测设备有测温电桥、高精度数字多用表、高精度数字温度计、专用温 场测试设备等, 本装置的电测设备采用英国 ISOTECH 公司的 TTI-22 移动温度计 型双通道高精度数字温度计,该设备兼具了电桥的精度和性能又融 合了普通便携式数字温度计的灵巧和方便。其主要技术参数如下: 测量范围: (-250~960)℃, 固定温度计 显示分辨率:0.001℃, B 测量准确度:0.002℃, 该设备交直流两用,且带有 RS232 接口,支持通过串口来设置 A C 参数和读取数据,具有两个输入通道,可直接接入两支标准铂电阻 D D 温度计, 分别作为移动温度计和固定温度计用于采集恒温槽的温度, 因此能很好地满足测量和控制的要求。 D D ·O 2. 软件部分 2.1、软件界面介绍 软件部分采用 VB 这一可视化的开发平台进行设计。软件主界 E 面如图二所示,软件左上方从上到下依次为当前时刻,测量值,包 D D G H D D 图一 D D F 括固定温度计和移动温度计的电阻值,对应的温度值,和温度差值,以及温度变化速率,当前任务等。 每个测量值前选择框 的状态决定是否显示曲线,测量值后的彩色按钮 用于选择曲线颜色;左下方 图 二 为测点位置示意图,位置有(O,A,B,C,D,E,F,G,H)九个位置。软件的右上方有两个标签, 第一个标签为信息登记标签,用户可在此标签内输入恒温槽的名称,型号,仪器编号等文字信息;第二 个标签为实时曲线标签,可显示电阻,温度,温差曲线,曲线可放大,缩小,以方便观察数据的变化情 况。软件的右下方为测量读数表格,包括 10 分钟波动性读数和 8 个位置的均匀性读数。根据这些数据 可自动计算测量结果并生成原始记录。 2.2、具体操作 将两支标准铂电阻温度计与双通道精密数字温度计连接, 与通道 1 连接的标准铂电阻温度计插入专 用夹具的中心位置作为固定温度计,与通道 2 连接的标准铂电阻温度计插入位置 A 作为移动温度计, 运行恒温槽自动校准软件,单击工具栏上的采集按钮即可将两支标准铂电阻的测量值读入电脑。 恒温槽的主要计量性能包括波动性和均匀性两项。 软件根据这些项目设计了 9 个操作步骤, 当前任 务栏显示了当前所处的操作步骤,这些步骤没有先后顺序,对某一步骤也可多次测量,取最后一次的测 量结果,这样的设计使用户操作具有一定的灵活性。一般先进行波动性测试,观察软件的温度变化速率 一栏, 等温度变化速率达到要求或变化速率保持稳定时即可开始波动性测试, 将测量示意图的位置焦点 设为 O 点,表示即将对恒温槽的波动性进行测试,点击工具栏上的开始测试按钮,软件将每隔 5 秒钟 读取一组数据直到 10 分钟为止, 根据规范要求, 取 10 分钟内固定温度计的最大读数减去最小读数作为 温度波动性。 波动性测试结束后,软件提示进行下一步骤的测试,也就是均匀性的测试。转动专用夹具的转盘, 使移动温度计分别位于(A,B,C,D,E,F,G,H)八个位置,由于固定温度计位于中心位置,可 认为该温度计的位置保持不变, 根据当前移动温度计所在位置, 在测点示意图上将焦点设为对应的位置, 等温度稳定后,点击工具栏上的测试按钮,将每 10 秒钟采集一组数据,共采集 4 组数据填入表格的相 应位置,8 个位置都测试完毕,本次测试结束。对测试完毕的测量可打印输出原始记录。 2.3、数据的回溯 恒温槽自动校准软件永久保留测试曲线,对检测结束的曲线数据可以进行回溯。方法如下:打开某 一测试记录,在曲线上点击鼠标将出现一条竖线,拖动光标,竖线将随着光标移动,此时左边的数据栏 将显示竖线光标所在位置的采集时刻及数据。如图二所示,此时对应的时刻为 2013-8-11 12:58:37 数据 显示包括 固定温度计,移动温度计的电阻值以及对应的温度及温差,数据回溯功能帮助我们对数据进 行分析,比如查找最大值,最小值等。 2.4、软件代码 软件功能较多,现将与通讯有关的部分供大家参考。 以下程序的功能为:设置一个定时器,定时读取标准铂电阻温度计的测量结果。 Public Sub Timer_trend_Timer() Dim strbuffer As String Dim savetime As Variant Dim get_number(5) As Single Dim Msg2 As Integer Dim x As Integer, Y As Integer Dim i As Integer On Error GoTo ErrOpen 打开错误处理程序 If Not MSComm1.PortOpen Then MSComm1.PortOpen = True 打开串口 MSComm1.Output = GET DATA & Chr(13) 向高精度温度计发读取命令 savetime = Time + 5 / 1440 / 60 保存当前时刻后 5 秒 strbuffer = 清空接收缓存 Do If Time savetime Then 若 5 秒钟仍未收到完整数据,则显示通讯故障并退出 Msg2 = MsgBox(通讯故障,请检查。, vbExclamation, 通讯故障ufferCount = 120 strbuffer = strbuffer & MSComm1.Input 若通讯正常,返回一串字符串 MSComm1.PortOpen = False 关闭串口 截取字符串中的电阻和温度值赋值给 get_number() x=1 Y = InStr(x, strbuffer, Chr(13)) For i = 0 To 3 x=Y+1 Y = InStr(x, strbuffer, Chr(13)) If i 2 Then get_number(i) = Val(Mid(strbuffer, x + 4, Y - x - 3)) Else get_number(i) = Val(Mid(strbuffer, x + 4, Y - x - 1)) End If Next i 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 ErrOpen: MsgBox 无效的串口号,请选择其它串口号。, vbCritical, 打开串口错误 On Error GoTo 0 关闭错误陷阱 End Sub 3. 结束语 本装置通过设计专用夹具, 使得能够通过旋转夹具来改变移动温度计的位置, 而保持固定温度计的 位置不变,简化了操作,节省了温度稳定时间;同时通过校准软件友好的显示界面,丰富翔实的实时曲 线和数据信息,使用户对校准过程一目了然;在校准过程中既严格按照规范的要求,又对校准的操作顺 序具有一定的灵活性,满足校准的需要。 参考文献 [1] 张克 国家质量监督检验检疫总局 JJF1030-2010 恒温槽技术性能测试规范 [2] 东箭工作室 清华大学出版社 Visual Basic 5.0 中文版程序设计 [3] 英国 ISOTECH 公司 True Temperature Indicator TTI – 22 用户手册 作者简介:杨志斌,男,高级工程师 工作单位:福建省计量科学研究院, 通讯地址:福州市屏东路 9-3 号 邮编:350003

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