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一等鉑電阻溫度計標準裝置智能檢定系統設計及升級說明

來源: 作者: 發布日期:2020-04-27

 摘 要: 一等鉑電阻溫度計標準裝置主要用于檢定二等標準鉑電阻溫度計,檢定程序繁瑣、計算量大,迫切需要改進目前的裝置,實現標準鉑電阻溫度計的智能檢定。本文系統是對傳統一等鉑電阻溫度計標準裝置的智能升級,優化了標準鉑電阻溫度計的檢定過程,能自動采集數據、自動處理數據,能生成證書內頁及分度表。

 
引言
       標準鉑電阻溫度計屬于精密計量器具,測量精度高、穩定性好,但其檢定工作繁瑣,需要在檢定前清洗、退火,檢定過程中在固定點溫坪上讀取數據,檢定結束數據處理、出具證書等。傳統的檢定方式記錄數據、處理數據非常麻煩,且需要手動轉換轉換開關,迫切需要一種智能化的系統,能自動切換鉑電阻溫度計,能采集數據、自動計算檢定證書要求的數據,并能直接生成證書內頁及分度表。
 
一等鉑電阻溫度計標準裝置智能檢定系統是對傳統一等鉑電阻溫度計標準裝置的智能升級,系統實現了轉換開關的電子信息化,即各鉑電阻溫度計之間程控轉換; 實現了自動采集、計算數據的目的,能自動生成證書內頁及分度表; 設計了方便使用的標準鉑電阻溫度計放置柜; 并優化了水三相點的凍制方法。本系統優化了標準鉑電阻溫度計的檢定過程,降低了勞動量,并有效地消除了操作過程與計算過程的差錯率。
 
 1 傳統裝置
       傳統一等鉑電阻溫度計標準裝置,主要開展( 0 ~ 419. 527) ℃ 溫度范圍的二等標準鉑電阻溫度計的檢定工作。檢定過程中,通過人工轉換轉換開關確定鉑電阻溫度計與電橋的連接,數據靠人工記錄,記錄的數據利用 Excel 進行計算,計算結果以 Word文檔形式做成證書內頁,以便出具證書時調用。裝置的主要設備有: 退火爐、鋅固定點保存裝置、錫固定點保存裝置、水三相點保存裝置、手動轉換開關、測溫電橋。
 
 2 智能系統
       一等鉑電阻溫度計標準裝置智能檢定系統是傳統一等鉑電阻溫度計標準裝置的智能升級。智能系統中水三相點的液氮凍制采用熱管技術,很好的防止了凍制過程中的凍裂風險; 該系統實現了轉換開關電子信息化,能實現各鉑電阻溫度計之間的程控轉換,不再需要人工轉換轉換開關; 該系統研制了方便使用的標準鉑電阻溫度計放置柜,使待檢、在檢、已檢標準鉑電阻溫度計的放置更加方便; 該系統采用 labVIEW 開發軟開發,能準確的采集數據,能根據采集到的數據自動計算出證書要求的所有數據,能自動生成檢定證書內頁及標準鉑電阻溫度計分度表。
 
 2. 1 硬件設施
       智能系統的硬件設施是在一等鉑電阻溫度計標準裝置的基礎上,添加了標準鉑電阻溫度計放置柜,用電子轉換開關替代傳統轉換開關,優化水三相點的凍制方法。
 
 2. 1. 1 電子轉換開關
       標準鉑電阻溫度計是以高純鉑絲作為感溫元件,利用導體電阻率隨溫度變化的物理特性實現溫度測量的,通常一次檢定標準鉑電阻溫度計的數量要遠多于電測設備的數量,每一支都接到電橋上是不可能的,這就需要一個轉換開關來將電橋轉換的正在測量的那支鉑電阻溫度計上,傳統的轉換開關是手動,每次切換都需要有人員操作,很不方便。本文將手動轉換開關電子化,不僅能實現各標準鉑電阻溫度計之間的程控轉換,也能準確的采集鋅、錫固定點及水三相點數據采集,為自動計算數據提供可能。其特點及優點是能自動轉換,不用人工旋轉轉換開關,能將數據轉換成數據信號,自動分配到合理的位置以備掉用。
 
 2. 1. 2 標準鉑電阻溫度計放置柜
       標準鉑電阻溫度計為四線制溫度計,每支都有較長的引線,檢定過程中需要在不同固定點測量,退完火后待檢的溫度計、檢定過程中切換固定點的標準鉑電阻溫度計都需要妥善放置,標準鉑電阻溫度計擺放臺試制極大的滿足了這一要求。設計時仿照固定點裝置特點,每個放置點都帶有一個玻璃管,方便鉑電阻溫度計的垂直插入,有效防止了插入傾斜可能導致的溫度計損毀; 玻璃管使用的材質是耐高溫石英管,高溫取出的標準鉑電阻溫度計可以直接放入柜。
 
 2. 1. 3 水三相點凍制
       水三相點凍制有兩種方式可以選擇,分別是液氮凍制與恒溫槽凍制,檢定時可根據具體情況選擇凍制方式。水三相點液氮凍制能將凍制的水三相點保存一個月以上,方便使用,但是凍制風險較大,容易凍裂,本智能檢定系統采用熱管技術,有效防止水三相點瓶凍裂的風險; 恒溫槽凍制是利用精密恒溫槽實現水三相點的凍制,其過程簡單、容易操作、風險較小,但保存時間較短,一般為 3 天左右。 2. 2 軟件系統一等鉑電阻溫度計標準裝置智能檢定的軟件系統采用 labVIEW 開發軟開發,能準確的采集數據,能根據采集到的數據自動計算出證書要求的所有參數,能自動生成檢定證書內頁及標準鉑電阻溫度計分度表。
 
 2. 2. 1 登錄
       一等鉑電阻溫度計標準裝置智能檢定系統除了可以開展對標準鉑電阻溫度計的檢定工作還能對精密鉑電阻溫度計進行校準,因此軟系統命名為鉑電阻溫度計智能檢定系統,系統僅對具有標準鉑電阻溫度計檢定資格的人員進行用戶授權,用戶登錄后進入系統主界面( 見圖 1) 。
鉑電阻溫度計智能檢定系統 V1. 0 主界面
 
2. 2. 2 連接測試
       登錄系統主界面以后,首先要檢查電橋、電子轉換開關是否處于開機狀態,連接線路( 電橋與電子轉換開關之間,電子轉換開關與筆記本電腦,電子轉換開關與各被檢鉑電阻溫度計之間,電橋與筆記本電腦之間) 是否暢通。檢查結束后在系統左上角的連接測試工具欄中選擇連接對象進行操作,連接測試通過后,方可開始檢定工作。為了方便檢定工作的進行,系統設置了系統管理工具欄。 
 
2. 2. 3 系統管理
       系統管理工具欄在系統界面的左上方,包括: 標準器管理、客戶管理、樣品管理等。標準器管理是對一等鉑電阻溫度計標準裝置智能檢定系統所使用標準器的管理。標準器是需要定期校準和管理的,系統可以添加標準器及標準器的檢定校準信息,以方便在檢定過程中選擇合適的標準器。
 
       客戶管理是對送樣客戶的管理。進入客戶管理系統,查詢送檢單位的名稱,該單位名下所有已錄入過標準鉑電阻溫度計都能顯示出來,系統中沒有信息的單位,需要添加客戶信息,添加完完成后,即可在系統中查詢到該單位的信息。
 
       樣品管理是對送檢樣品進行的管理,進入樣品管理系統,選擇添加樣品,可進入樣品輸入模式,在該模式下選擇送檢單位,輸入標準鉑電阻溫度計的編號、型號、檢測范圍、準確度等級、生產廠家等。系統中已有信息的鉑電阻溫度計,不用再次輸入。下周送檢時可以導入該周期的數據,作為判段合適與否的依據。
 
 2. 2. 4 檢定過程
       確定樣品已經錄入系統后,就可以開始檢定工作了,在系統中輸入被檢鉑電阻溫度計的編號,查找信息( 如圖 2) ,界面右側有退火、鋅凝固定、錫凝固點等字樣,點擊鋅固定點即可進入對該溫度計鋅點的測量。由于每測完一個固定點( 除水三相點) 都要對其測水三相點的電阻值,每個固定點都對應兩個格: 一個用來表示該固定點上的數據測完與否; 另一個用來表示該固定點測后的水三相點數據測完與否。軟件系統可以在任意一次水三相點測量后,測量自熱。對于溫度范圍為( 0 ~ 419. 527) ℃ 標準鉑電阻溫度計,退火( 一盞大燈) 及鋅凝固點( 兩盞小燈) 、錫凝固點( 兩盞小燈) 的燈都亮了,說明這支鉑電阻溫度計信息采集完畢。在各固定點欄框里保存信息,并計算出 WZn、WSn 等值。軟件系統可以推算出 W100 、WGa 的值,只需要進入相應的欄框里點擊計算就可以了。
 
       證書及原始數據的生成點擊右下側部位的報表生成即可查看。報表生成系統( 如圖 3) 里有原始記錄生成、分度表生成和證書內頁生成三個部分,點擊其中的原始記錄生成即可查看原始記錄,也可以保存成電子文件,標準鉑電阻溫度計分度表與證書內頁都可以實現查看與保存為電子文件的功能。
檢定過程報表生成界面
3 小結
       一等鉑電阻溫度計標準裝置智能檢定系統解決了標準鉑電阻溫度計檢定過程中的水三相點瓶凍制過程容易破裂、轉換開關人工旋轉、計算繁瑣等難題,實現了轉換開關電子信息化、計算自動化等功能,有效地提升檢定效率,減少了計算過程的差錯率,優化了檢定過程。

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