黄艳岩[1]2004年在《LabVIEW平台下工业热电偶自动检定系统的研究》文中研究表明在工业现场，热电偶是一种常用的温度传感器。在使用过程中由于受到测量环境、介质气氛、使用温度以及绝缘材料和保护管材料的玷污等影响，使用一段时间后，其热电特性会发生变化，尤其是在高温、腐蚀性气氛以及特殊工况下，这种影响就更为严重。当热电偶的热电特性变化超过规定的范围时，热电偶指示的温度便会失真，测温误差越来越大。因此，为保证对国际温标ITS90的溯源性，热电偶作为温度计量器件，必须按照国家检定规程和校准规范要求进行定期检定。 早期的工业热电偶检定由人工操作完成，这种方式是凭借操作人员的经验将温度逐个控制到每一个温度检定点，然后尽量将其稳定下来，加以检定。在检定过程中，操作员一方面要记录每一热电偶的数据，另一方面还要进行热电偶的切换。这种方法难以保证稳定时的精度，另外手工操作时间较长，存在着较大的延时误差，同时人为因素太大，因此，难以保证热电偶检定中严格的技术要求。 随着计算机应用的普及和数字式仪表的发展，近十几年来，国内外在实现热电偶分度、检定自动化方面作了不少研究，有了很大发展，并且已经研制出了工业热电偶自动检定系统，解决了现场仪表的自动校准工作。但这些系统在程序的编制上，采用了传统的编程语言，编程耗费的时间比较长，依赖于专业程序员和特定的编程语言。另外，系统一经形成，无法随意更改其相应参数，不能使温度计量工程师对该系统进行修改和更新。希望的情况是：可以让温度计量工程师在原有硬件设备的基础上，自由构建工业热电偶自动检定系统，让温度计量工程师可以成为自动校准系统的设计者、使用者、维护者和更新者。 由于LabVIEW的开放性和图形化编程方式，温度计量工程师只需懂得一些基本编程知识，便可以对计算机测控系统进行设计。因此，本文从温度自动检定系统的国内外研究现状出发，提出了基于LabVIEW平台的工业热电偶自动检定系统。具体的研究内容主要涉及到以下几个方面： 1、分析了热电偶的工作原理、热电偶的检定与分度及检定过程中需要进行的数据处理，为下文的热电偶自动检定提出理论依据。 2、通过对国内工业热电偶自动检定系统的生产开发厂家的大量调研，总结出市场上常用的几种电测仪表，在LabVIEW平台下对这些仪表编制相应的驱动程序，以便使用者可以根据自己的情况选择相应的电测仪表。 3、根据检定规程的相关要求，进行工业热电偶自动检定系统的软件设计，包括数据采集、温度控制、数据处理以及检定结果的保存、打印等功能。 4、在检定炉温度控制方面，运用了传统的PID控制方案以及模糊控制和单神经元自适应PID复合控制方案。文章中详细阐述了这两种控制方案的基本算法，并在LabVIEW平台下对这两种算法进行编程。最后将上述两种方法实施于检定炉的温控系统中，对它们的控温效果进行了比较。 5、利用该系统对一K型热电偶进行检定，通过对实验结果进行分析计算以此来验证软件在数据处理的编制上正确与否。 论文最后对研究成果进行了总结，指出了不足，并对今后的研究做出了展望。
梁菲玲[2]2009年在《基于虚拟仪器的热电偶检定与炉温模糊控制研究》文中提出在工业生产过程中,热电偶是常用的温度传感器,应用相当广泛。它具有结构简单、制造方便、测温范围广、性能稳定、热惯性小、测量精度高、输出信号便于远传等优点。然而在使用过程中,由于高温、氧化、再结晶、环境腐蚀、污染等,热电偶的热电性会发生变化,当变化超过规定范围时,热电偶测量的温度值就会失真,测温误差变得越来越大。而测量温度值是否准确稳定,是关系工业产品质量提高和稳定的重要因素之一。因此,热电偶作为温度计量器件,不管是新制作的还是使用中的热电偶,都必须按照国家检定规程和校准规范进行定期检定,根据误差大小来决定被检热电偶是否可以继续使用。传统的热电偶检定完全采用手工操作,将被检热电偶与标准热电偶捆扎成一束插入检定炉,使热电偶测量端处于检定炉中心温度最高处,参考端插在同一冰点恒温器内。在检定点附近手动操作直流电位差计和转换开关,分别记录此时标准热电偶和被检热电偶的电压值,最后进行数据处理和计算。这种方法由于完全是手工操作,存在较大的人为误差和延时误差,并且工作效率低,不能满足热电偶检定的技术要求。本课题是基于昆明理工大学热工实验室热电偶检定装置还处于比较落后、完全由人工手动操作的背景下提出的,目的是在实验室现有的条件下,应用先进的虚拟仪器技术,对实验室原有的热电偶检定装置进行自动化改造升级,开发出一套人机界面友好、高效、便捷的热电偶自动检定系统。系统设计结合我校热工实验室硬件条件,软件编程采用了目前应用最为广泛的虚拟仪器图形化编程软件LabVIEW。首先对检定炉炉温进行了模糊控制研究,利用LabVIEW中的模糊控制工具包,自行设计了炉温模糊控制器,对检定炉温度进行了连续自动控制,获得了较好的控温效果。在此基础上,在LabVIEW 8.6开发环境下,开发具有友好人机交互界面的热电偶自动检定与自动控温一体的应用软件,实现自动控温、自动检定、自动数据处理、自动打印检结果。论文最后对检定系统进行了误差分析,并与手动检定实验结果进行了对比分析,验证了系统在软件编制上的正确性。经过多次运行,系统稳定可靠,结果正确,提高了实验室热电偶检定的效率和精度。
闫鑫[3]2015年在《热电偶高精度检测电路与信号处理方法研究》文中进行了进一步梳理温度是工农业生产、科学研究中最普通、最重要的参数之一,其检测方法已得到较为完善的发展。但是随着高分子材料、复合材料以及生物技术的快速发展和深入研究,涉及的热分析与量热仪器、热物性测试仪器以及相关计量炉等仪器对温度的检测范围和检测精度提出了越来越高的要求。研究面向科学仪器的宽范围、高精度、快速温度检测关键技术,为我国科学研究和工农业生产的发展提供重要的技术支撑。热电偶成本低廉,在宽范围工业测温领域得到了广泛应用,论文选取N型热电偶作为测温传感器,设计了总体检测方案,其具体研究内容如下:针对热电偶微弱的输出信号,设计了具有低通滤波和16倍放大的信号调理电路与基于24位的Δ-Σ型ADC的高精度信号采集电路;针对恒流源重复性和一致性差的问题,设计了基于比率法和恒流源换向的叁线制铂电阻检测电路,实现对热电偶准确的冷端补偿;定量分析了温漂对系统信号采样的影响,并优化电路设计减小了温漂对结果的影响。在数据处理方面,采用去极值滤波结合滑动平均滤波的方法,有效滤除系统的噪声干扰;结合二分法和曲线拟合法设计热电偶电动势转换为温度的算法,实现了对测温精度和速度的要求。针对工业热电偶准确度和一致性差的问题,设计了自动标定系统,提高标定的效率。对测温系统进行了电学参数和温度的测试,并对结果进行误差分析。实验结果表明,采用N型热电偶实现了在0~700℃范围内±0.7℃的准确度、0.07℃的精密度和0.005℃的温度分辨力,在温度相关测试仪器方面具有良好的应用价值。
刘定强[4]2011年在《流程工业现场精密温度计自动校准的研究》文中研究表明工业过程的测量数据是流程工业关于过程状态的重要信息源,这些重要信息源需要通过现场计量装置测量。工业过程计量装置的实际测量数据不可避免产生误差甚至出现偏离允许的范围。因此,对工业现场计量装置校准进行研究并保证装置的计量性能处于受控范围就成为流程工业过程优化的关键技术之一。对流程工业现场装置计量性能的研究,就是要通过参考标准对现场装置计量性能检测和获取数据,并对这些获取的原始数据进行科学的处理。通过这些数据来优化装置的计量性能、评估装置测量数据的可靠性、尽力消除系统误差、降低随机误差对测量结果的影响,以此来提高工业装置的测量性能。本研究作为广东省科技厅项目“面向中小流程企业的工业计量问题研究及应用”(粤科函财字[2007]519号)的一个子项目,主要从计量角度进行了以下几个方面的研究,着力解决如下几方面的内容:⑴研究流程工业现场先进、复杂装置的计量性能问题;⑵研究工业现场精密温度测量装置常用自校准方法及其自校准参数的准确快速求取方法;⑶研究工业现场温度传感器分散但集中控制的综合计量装置高效率校准方法;⑷研究具有通讯接口的现场温度测量装置自动校准,并通过实例开发一套工业现场具有通讯接口的智能仪表的自动校准系统。本文从硬件开发到软件设计,完成了一整套现场温度校准系统。该系统下位机硬件是基于AVR内核的Atmegal128单片机为核心制作的嵌入式控制电路;分析了我国温度计量基准状况,并采用电阻比进行热电阻温度计的电阻测量;设计了自动换向恒流源;分析和设计了硬件设计中的抗干扰措施;集成了LCD模块,在开发和调试中显示部分都有效地给人们提供直观信息。系统软件设计分为两部分:上位机程序和下位机程序。上位机程序基于Visual Studio.NET软件平台进行设计。校准过程产生的大量数据靠人工手动去记,显然费时费力,而且容易造成人为错误。鉴于此,本文开发了一个全自动校准系统。在Excel中,其中一个文档主要完成对标准器的温度采集,另一个文档主要针对不同的被校准设备编制数据采集表和原始数据表;下位机程序使用了C语言。AVR单片机编译器支持C编译器,下位机系统软件全部采用C语言编写。整个温度测量系统在主程序控制下工作;对设计和制作完成的系统进行了工业现场精密温度计自动校准系统的试验,获得了试验数据,并对数据进行了分析。结果表明,试验过程和结果基本符合系统预期的设计要求和使用目的。
参考文献：
[1]. LabVIEW平台下工业热电偶自动检定系统的研究[D]. 黄艳岩. 中国计量科学研究院. 2004
[2]. 基于虚拟仪器的热电偶检定与炉温模糊控制研究[D]. 梁菲玲. 昆明理工大学. 2009
[3]. 热电偶高精度检测电路与信号处理方法研究[D]. 闫鑫. 中国计量学院. 2015
[4]. 流程工业现场精密温度计自动校准的研究[D]. 刘定强. 华南理工大学. 2011
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