專利名稱：熱電偶檢定系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱電偶檢定技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)計(jì)一種熱電偶檢定系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
溫度測(cè)量是大多數(shù)工業(yè)控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其實(shí)現(xiàn)方法通常是將溫度傳感器與待測(cè) 固體表面相接觸或浸入待測(cè)流體，以獲得其溫度參數(shù)。在工業(yè)生產(chǎn)中熱電偶是應(yīng)用最廣泛 的溫度傳感器之一，熱電偶傳感器由兩種不同的金屬構(gòu)成，它們的一端固接在一起形成一 個(gè)敏感結(jié)，溫度變化時(shí)將有相應(yīng)的熱電勢(shì)產(chǎn)生，由該熱電勢(shì)可以獲知被測(cè)物的溫度。熱電偶 的質(zhì)量直接關(guān)系到工業(yè)生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品質(zhì)量，按照國(guó)家計(jì)量法規(guī)，熱電偶作為溫度計(jì)量器 件，必須定期檢定，所以開(kāi)發(fā)熱電偶的檢定裝置十分重要。 現(xiàn)有技術(shù)中，只有手動(dòng)控制的檢定設(shè)備或單路控制的檢定設(shè)備?，F(xiàn)有技術(shù)存在如 下缺點(diǎn) 手動(dòng)控制或單路控制的檢定設(shè)備，由于每次最多對(duì)一個(gè)檢定加熱爐內(nèi)的被檢熱電
偶進(jìn)行檢定，加之檢定加熱爐的保溫性能相當(dāng)好，造成檢定加熱爐從高溫降至室溫需要很
長(zhǎng)的無(wú)效時(shí)間。因此，其工作效率相當(dāng)?shù)?，不適應(yīng)于大規(guī)模生產(chǎn)發(fā)展的需要。 現(xiàn)有的單路控制檢定設(shè)備通常采用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶作為控溫偶，雖然可以進(jìn)行全自動(dòng)
控制和數(shù)據(jù)處理，但是可靠性和實(shí)時(shí)性不高。 安全性差，容易引發(fā)事故。由于是單臺(tái)控制且檢定爐功率較大(瞬時(shí)電流達(dá)20A)， 每次更換檢定爐時(shí)必須重新接線，容易弓I起打火造成安全事故。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，為了解決上述問(wèn)題，為此，本發(fā)明提出一種熱電偶檢定系統(tǒng)，能同時(shí)對(duì) 多爐的熱電偶進(jìn)行檢定。 本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的熱電偶檢定系統(tǒng)，所述熱電偶檢定系統(tǒng)用于連接一 個(gè)或多個(gè)檢定加熱爐進(jìn)行熱電偶檢定，包括上位機(jī)、多路數(shù)據(jù)采集器和至少一個(gè)控溫電路； 所述檢定加熱爐工作時(shí)內(nèi)置控溫?zé)犭娕?、?biāo)準(zhǔn)熱電偶和被檢熱電偶；每個(gè)控溫電路分別與 一個(gè)檢定加熱爐內(nèi)的控溫?zé)犭娕紶顟B(tài)輸出端電連接，所述控溫電路對(duì)控溫?zé)犭娕歼M(jìn)行實(shí)時(shí) 監(jiān)測(cè)，根據(jù)控溫?zé)犭娕嫉臓顟B(tài)數(shù)據(jù)，對(duì)該檢定加熱爐的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)控制；所述多路數(shù)據(jù)采 集器與檢定加熱爐內(nèi)的被檢熱電偶和標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的狀態(tài)輸出端電連接；所述多路數(shù)據(jù)采集 器采集被檢熱電偶與標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的狀態(tài)數(shù)據(jù)并輸出到上位機(jī)，所述上位機(jī)通過(guò)對(duì)被檢熱電 偶與標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，完成對(duì)被檢熱電偶的檢定。 進(jìn)一步，所述控溫電路包括前置處理電路和控制電路，所述前置處理電路采集控 溫?zé)犭娕嫉臓顟B(tài)信號(hào)，經(jīng)放大、濾波和A/D轉(zhuǎn)換后，輸出到控制電路； 進(jìn)一步，所述前置處理電路包括第一放大電路、濾波電路、室溫補(bǔ)償采集電路、第 二放大電路、多路電子開(kāi)關(guān)和A/D轉(zhuǎn)換電路；所述第一放大電路接收控溫?zé)犭娕嫉臓顟B(tài)信 號(hào)并放大，再經(jīng)濾波電路濾波后，通過(guò)多路電子開(kāi)關(guān)輸出到A/D轉(zhuǎn)換電路；所述室溫補(bǔ)償采集電路采集室溫的信號(hào)，經(jīng)第二放大電路放大后，通過(guò)多路電子開(kāi)關(guān)輸出到A/D轉(zhuǎn)換電路； 進(jìn)一步，所述前置處理電路還包括第一電壓跟隨器和第二電壓跟隨器，所述第一 電壓跟隨器設(shè)置于濾波電路與多路電子開(kāi)關(guān)之間，所述第二電壓跟隨器設(shè)置于第二放大電 路與多路電子開(kāi)關(guān)之間； 進(jìn)一步，所述控制電路包括單片機(jī)電路和檢定加熱爐控制電路，所述單片機(jī)電路 接收A/D轉(zhuǎn)換電路輸出的控溫?zé)犭娕技笆覝氐臓顟B(tài)數(shù)據(jù)，根據(jù)預(yù)設(shè)的檢定溫度，通過(guò)檢定 加熱爐控制電路對(duì)檢定加熱爐的加熱溫度進(jìn)行控制； 進(jìn)一步，檢定加熱爐的電源回路中設(shè)置有一個(gè)繼電器，檢定加熱爐控制電路為頻 寬調(diào)制電路，所述單片機(jī)電路輸出對(duì)檢定加熱爐的控制信號(hào)，經(jīng)頻寬調(diào)制電路調(diào)制后，輸出 到檢定加熱爐的電源回路中的繼電器； 進(jìn)一步，檢定加熱爐的電源回路中設(shè)置有一個(gè)繼電器，所述單片機(jī)電路檢測(cè)到控 溫?zé)犭娕嫉臏囟却笥陂撝禃r(shí)，發(fā)出關(guān)斷信號(hào)到檢定加熱爐電源回路中的繼電器，切斷檢定 加熱爐的電源。 進(jìn)一步，所述處理電路中還包括一過(guò)壓保護(hù)電路，所述過(guò)壓保護(hù)電路將控溫?zé)犭?偶的溫度數(shù)據(jù)與加熱爐正常工作的極限溫度值進(jìn)行比較，若控溫?zé)犭娕嫉臏囟葦?shù)據(jù)大于加 熱爐正常工作的極限溫度值，則發(fā)出關(guān)斷信號(hào)到檢定加熱爐電源回路中的繼電器，切斷檢 定加熱爐的電源； 進(jìn)一步，所述單片機(jī)電路與上位機(jī)連接，所述上位機(jī)檢測(cè)到標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的溫度大 于閾值時(shí)，控制單片機(jī)電路發(fā)出關(guān)斷信號(hào)到檢定加熱爐電源回路中的繼電器，切斷檢定加 熱爐的電源。 本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的熱電偶檢定系統(tǒng)，通過(guò)多路數(shù)據(jù) 采集器可同時(shí)采集多個(gè)檢定加熱爐中的被檢熱電偶的狀態(tài)數(shù)據(jù)，并由上位機(jī)進(jìn)行處理，其 擴(kuò)展性強(qiáng)，添加檢定加熱爐時(shí)基本只需要對(duì)上位機(jī)的采集控制程序做簡(jiǎn)單修改，且上位機(jī) 通常采用PC機(jī)，其處理能力亦能滿足對(duì)多個(gè)檢定加熱爐中的被檢熱電偶的檢定，極大地提 高檢定效率；在檢定加熱爐內(nèi)分別設(shè)置控溫?zé)犭娕己蜆?biāo)準(zhǔn)熱電偶，避免了采用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶 作為控溫?zé)犭娕紩r(shí)多路數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)器的延時(shí)影響；各檢定加熱爐分別設(shè)置有獨(dú)立的控溫 電路，使不同的檢定加熱爐可以對(duì)不同型號(hào)的被測(cè)熱電偶進(jìn)行檢定；在進(jìn)一步的技術(shù)方案 中，還設(shè)置有三種過(guò)壓保護(hù)措施，保證整個(gè)系統(tǒng)的安全性。 本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)，和特征在某種程度上將在隨后的說(shuō)明書(shū)中進(jìn)行闡述，并 且在某種程度上，基于對(duì)下文的考察研究對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見(jiàn)的，或者可 以從本發(fā)明的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點(diǎn)可以通過(guò)下面的說(shuō)明書(shū)，權(quán)利要 求書(shū)，以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。


為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn) 一步的詳細(xì)描述 圖1示出了熱電偶檢定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下將參照附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。 參見(jiàn)圖l，本實(shí)施例的熱電偶檢定系統(tǒng)，用于連接一個(gè)或多個(gè)檢定加熱爐7進(jìn)行熱 電偶檢定，包括上位機(jī)4、多路數(shù)據(jù)采集器5和與檢定加熱爐數(shù)量相同的控溫電路6。所述 檢定加熱爐7工作時(shí)內(nèi)置被檢熱電偶8、控溫?zé)犭娕?和標(biāo)準(zhǔn)熱電偶10 ;所述每個(gè)控溫電路 6分別與一個(gè)檢定加熱爐7內(nèi)的控溫?zé)犭娕?的狀態(tài)輸出端電連接，所述控溫電路6對(duì)控 溫?zé)犭娕?進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，根據(jù)控溫?zé)犭娕?的狀態(tài)數(shù)據(jù)，對(duì)該檢定加熱爐7的溫度進(jìn)行實(shí) 時(shí)控制；所述多路數(shù)據(jù)采集器5與每一檢定加熱爐7內(nèi)的被檢熱電偶8和標(biāo)準(zhǔn)熱電偶10的 狀態(tài)輸出端電連接；所述多路數(shù)據(jù)采集器5采集被檢熱電偶與標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的狀態(tài)數(shù)據(jù)并輸 出到上位機(jī)4，所述上位機(jī)4對(duì)被檢熱電偶與標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；預(yù)設(shè)檢定溫 度，當(dāng)檢定加熱爐控溫穩(wěn)定在該檢定溫度后，上位機(jī)4比較標(biāo)準(zhǔn)熱電偶與被檢熱電偶的溫 度偏差，參考檢定規(guī)范，從而確定備件熱電偶合格與否，實(shí)現(xiàn)被檢熱電偶的檢定。
具體的，所述控溫電路6包括前置處理電路1和控制電路2，所述前置處理電路1 采集控溫?zé)犭娕?的狀態(tài)信號(hào)，經(jīng)放大、濾波和A/D轉(zhuǎn)換后，輸出到控制電路2 ;所述前置處 理電路1包括第一放大電路11、濾波電路12、室溫補(bǔ)償采集電路13、第二放大電路14、第一 電壓跟隨器15、第二電壓跟隨器16、多路電子開(kāi)關(guān)17和A/D轉(zhuǎn)換電路18 ;所述第一放大電 路11接收控溫?zé)犭娕嫉臓顟B(tài)信號(hào)并放大，再經(jīng)濾波電路12濾波后，依次通過(guò)第一 電壓跟隨 器15和多路電子開(kāi)關(guān)17后輸出到A/D轉(zhuǎn)換電路；所述室溫補(bǔ)償采集電路13采集室溫的信 號(hào)，經(jīng)第二放大電路14放大后，依次通過(guò)第二電壓跟隨器16和多路電子開(kāi)關(guān)17后輸出到 A/D轉(zhuǎn)換電路18 ; 所述控制電路2包括單片機(jī)電路21和檢定加熱爐控制電路22，所述單片機(jī)電路 21接收A/D轉(zhuǎn)換電路18輸出的控溫?zé)犭娕技笆覝氐臓顟B(tài)數(shù)據(jù)，根據(jù)預(yù)設(shè)的檢定溫度，通過(guò) 檢定加熱爐控制電路對(duì)檢定加熱爐的加熱溫度進(jìn)行控制；所述檢定加熱爐控制電路22為 P麗頻寬調(diào)制電路，可通過(guò)CPLD可編程邏輯器件實(shí)現(xiàn)；所述每一個(gè)檢定加熱爐的電源回路 中設(shè)置有一個(gè)繼電器23，所述單片機(jī)電路21輸出對(duì)檢定加熱爐的控制信號(hào)，P麗頻寬調(diào)制 電路將單片機(jī)輸出的控制信號(hào)轉(zhuǎn)化為一定占空比的P麗波形控制用于繼電器23的間隔導(dǎo) 通與截止，實(shí)現(xiàn)對(duì)檢定加熱爐爐溫加熱量的控制；所述單片機(jī)電路21還通過(guò)USB集線器3 與上位機(jī)4連接，以相互通信；單片機(jī)電路21中還可設(shè)置EEPROM對(duì)單片機(jī)輸出的控制參數(shù) 進(jìn)行保存，以及設(shè)置輸入和輸出設(shè)備，以預(yù)設(shè)檢定溫度及實(shí)時(shí)輸出檢定加熱爐內(nèi)的溫度。
本實(shí)施例的熱電檢定系統(tǒng)采用三級(jí)過(guò)壓保護(hù) 所述單片機(jī)電路21檢測(cè)到控溫?zé)犭娕嫉臏囟却笥陬A(yù)設(shè)檢定溫度范圍的最大值 時(shí)，發(fā)出關(guān)斷信號(hào)到檢定加熱爐電源回路中的繼電器23，切斷檢定加熱爐的電源；
所述控制電路2中還包括一過(guò)壓保護(hù)電路24，所述過(guò)壓保護(hù)電路24將控溫?zé)犭娕?的溫度數(shù)據(jù)與加熱爐正常工作的極限溫度值進(jìn)行比較，若控溫?zé)犭娕?的溫度數(shù)據(jù)大于加 熱爐正常工作的極限溫度值，則發(fā)出關(guān)斷信號(hào)到檢定加熱爐電源回路中的繼電器23，切斷 檢定加熱爐的電源； 所述上位機(jī)4檢測(cè)到標(biāo)準(zhǔn)熱電偶10的溫度大于閾值時(shí)，控制單片機(jī)電路21發(fā)出
關(guān)斷信號(hào)到檢定加熱爐電源回路中的繼電器23，切斷檢定加熱爐的電源。
所述上位機(jī)可使用PC機(jī)，以增加處理能力；所述繼電器采用固態(tài)繼電器；所述多
5路數(shù)據(jù)采集器采用Keithley2700，能靈活的架構(gòu)采集通道數(shù)，通過(guò)上位機(jī)發(fā)送相應(yīng)的控制
命令字，程控實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)濾波、有選擇的控制采集通道等功能。 以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人
員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的
這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些
改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
熱電偶檢定系統(tǒng)，其特征在于所述熱電偶檢定系統(tǒng)用于連接一個(gè)或多個(gè)檢定加熱爐進(jìn)行熱電偶檢定，包括上位機(jī)、多路數(shù)據(jù)采集器和至少一個(gè)控溫電路；所述檢定加熱爐工作時(shí)內(nèi)置控溫?zé)犭娕?、?biāo)準(zhǔn)熱電偶和被檢熱電偶；每個(gè)控溫電路分別與一個(gè)檢定加熱爐內(nèi)的控溫?zé)犭娕紶顟B(tài)輸出端電連接，所述控溫電路對(duì)控溫?zé)犭娕歼M(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，根據(jù)控溫?zé)犭娕嫉臓顟B(tài)數(shù)據(jù)，對(duì)該檢定加熱爐的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)控制；所述多路數(shù)據(jù)采集器與檢定加熱爐內(nèi)的被檢熱電偶和標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的狀態(tài)輸出端電連接；所述多路數(shù)據(jù)采集器采集被檢熱電偶與標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的狀態(tài)數(shù)據(jù)并輸出到上位機(jī)，所述上位機(jī)通過(guò)對(duì)被檢熱電偶與標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，完成對(duì)被檢熱電偶的檢定。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱電偶檢定系統(tǒng)，其特征在于所述控溫電路包括前置處理 電路和控制電路，所述前置處理電路采集控溫?zé)犭娕嫉臓顟B(tài)信號(hào)，經(jīng)放大、濾波和A/D轉(zhuǎn)換 后，輸出到控制電路。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱電偶檢定系統(tǒng)，其特征在于所述前置處理電路包括第一 放大電路、濾波電路、室溫補(bǔ)償采集電路、第二放大電路、多路電子開(kāi)關(guān)和A/D轉(zhuǎn)換電路；所 述第一放大電路接收控溫?zé)犭娕嫉臓顟B(tài)信號(hào)并放大，再經(jīng)濾波電路濾波后，通過(guò)多路電子開(kāi)關(guān)輸出到A/D轉(zhuǎn)換電路；所述室溫補(bǔ)償采集電路采集室溫的信號(hào)，經(jīng)第二放大電路放大后，通過(guò)多路電子開(kāi)關(guān)輸出到A/D轉(zhuǎn)換電路。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱電偶檢定系統(tǒng)，其特征在于所述前置處理電路還包括第
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱電偶檢定系統(tǒng)，其特征在于所述控制電路包括單片機(jī)電路和檢定加熱爐控制電路，所述單片機(jī)電路接收A/D轉(zhuǎn)換電路輸出的控溫?zé)犭娕技笆覝氐?狀態(tài)數(shù)據(jù)，根據(jù)預(yù)設(shè)的檢定溫度，通過(guò)檢定加熱爐控制電路對(duì)檢定加熱爐的加熱溫度進(jìn)行 控制。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱電偶檢定系統(tǒng)，其特征在于檢定加熱爐的電源回路中設(shè)置有一個(gè)繼電器，檢定加熱爐控制電路為頻寬調(diào)制電路，所述單片機(jī)電路輸出對(duì)檢定加熱 爐的控制信號(hào)，經(jīng)頻寬調(diào)制電路調(diào)制后，輸出到檢定加熱爐的電源回路的繼電器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的熱電偶檢定系統(tǒng)，其特征在于檢定加熱爐的電源回路中設(shè)置有一個(gè)繼電器，所述單片機(jī)電路檢測(cè)到控溫?zé)犭娕嫉臏囟却笥陂撝禃r(shí)，發(fā) 出關(guān)斷信號(hào)到檢定加熱爐電源回路中的繼電器，切斷檢定加熱爐的電源。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7中所述的熱電偶檢定系統(tǒng)，其特征在于所述處理電路中還包括一過(guò)壓保護(hù)電路，所述過(guò)壓保護(hù)電路將控溫?zé)犭娕嫉臏囟葦?shù)據(jù)與加熱爐正常工作的極限溫度 值進(jìn)行比較，若控溫?zé)犭娕嫉臏囟葦?shù)據(jù)大于加熱爐正常工作的極限溫度值，則發(fā)出關(guān)斷信 號(hào)到檢定加熱爐電源回路中的繼電器，切斷檢定加熱爐的電源。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的熱電偶檢定系統(tǒng)，其特征在于所述單片機(jī)電路與上位機(jī)連接，所述上位機(jī)檢測(cè)到標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的溫度大于閾值時(shí)，控制單片機(jī)電路發(fā)出關(guān)斷信號(hào)到檢 定加熱爐電源回路中的繼電器，切斷檢定加熱爐的電源。
全文摘要
本發(fā)明提出一種熱電偶檢定系統(tǒng)，能同時(shí)對(duì)多爐的熱電偶進(jìn)行檢定；包括上位機(jī)、多路數(shù)據(jù)采集器和至少一個(gè)控溫電路；檢定加熱爐工作時(shí)內(nèi)置控溫?zé)犭娕?、?biāo)準(zhǔn)熱電偶和被檢熱電偶；控溫電路與檢定加熱爐內(nèi)的控溫?zé)犭娕紶顟B(tài)輸出端電連接，控溫電路對(duì)控溫?zé)犭娕歼M(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，根據(jù)控溫?zé)犭娕嫉臓顟B(tài)數(shù)據(jù)，對(duì)該檢定加熱爐的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)控制；多路數(shù)據(jù)采集器與檢定加熱爐內(nèi)的被檢熱電偶和標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的狀態(tài)輸出端電連接；多路數(shù)據(jù)采集器采集被檢熱電偶與標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的狀態(tài)數(shù)據(jù)并輸出到上位機(jī)，上位機(jī)通過(guò)對(duì)被檢熱電偶與標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，完成對(duì)被檢熱電偶的檢定；本發(fā)明極大地提高檢定效率，且擴(kuò)展性、實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性、安全性相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)均有提高。
文檔編號(hào)G01K15/00GK101750171SQ200910251080
公開(kāi)日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2009年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月29日
發(fā)明者孫力, 廖紅華, 段思宇, 羅鈞, 肖向海, 閔志盛 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)