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          一等铂电阻温度计标准装置智能检定系统设计及升级说明

          来源: 作者: 发布日期:2020-04-27

           摘 要: 一等铂电阻温度计标准装置主要用于检定二等标准铂电阻温度计,检定程序繁琐、计算量大,迫切需要改进目前的装置,实现标准铂电阻温度计的智能检定。本文系统是对传统一等铂电阻温度计标准装置的智能升级,优化了标准铂电阻温度计的检定过程,能自动采集数据、自动处理数据,能生成证书内页及分度表。

           
          引言
                 标准铂电阻温度计属于精密计量器具,测量精度高、稳定性好,但其检定工作繁琐,需要在检定前清洗、退火,检定过程中在固定点温坪上读取数据,检定结束数据处理、出具证书等。传统的检定方式记录数据、处理数据非常麻烦,且需要手动转换转换开关,迫切需要一种智能化的系统,能自动切换铂电阻温度计,能采集数据、自动计算检定证书要求的数据,并能直接生成证书内页及分度表。
           
          一等铂电阻温度计标准装置智能检定系统是对传统一等铂电阻温度计标准装置的智能升级,系统实现了转换开关的电子信息化,即各铂电阻温度计之间程控转换; 实现了自动采集、计算数据的目的,能自动生成证书内页及分度表; 设计了方便使用的标准铂电阻温度计放置柜; 并优化了水三相点的冻制方法。本系统优化了标准铂电阻温度计的检定过程,降低了劳动量,并有效地消除了操作过程与计算过程的差错率。
           
           1 传统装置
                 传统一等铂电阻温度计标准装置,主要开展( 0 ~ 419. 527) ℃ 温度范围的二等标准铂电阻温度计的检定工作。检定过程中,通过人工转换转换开关确定铂电阻温度计与电桥的连接,数据靠人工记录,记录的数据利用 Excel 进行计算,计算结果以 Word文档形式做成证书内页,以便出具证书时调用。装置的主要设备有: 退火炉、锌固定点保存装置、锡固定点保存装置、水三相点保存装置、手动转换开关、测温电桥。
           
           2 智能系统
                 一等铂电阻温度计标准装置智能检定系统是传统一等铂电阻温度计标准装置的智能升级。智能系统中水三相点的液氮冻制采用热管技术,很好的防止了冻制过程中的冻裂风险; 该系统实现了转换开关电子信息化,能实现各铂电阻温度计之间的程控转换,不再需要人工转换转换开关; 该系统研制了方便使用的标准铂电阻温度计放置柜,使待检、在检、已检标准铂电阻温度计的放置更加方便; 该系统采用 labVIEW 开发软开发,能准确的采集数据,能根据采集到的数据自动计算出证书要求的所有数据,能自动生成检定证书内页及标准铂电阻温度计分度表。
           
           2. 1 硬件设施
                 智能系统的硬件设施是在一等铂电阻温度计标准装置的基础上,添加了标准铂电阻温度计放置柜,用电子转换开关替代传统转换开关,优化水三相点的冻制方法。
           
           2. 1. 1 电子转换开关
                 标准铂电阻温度计是以高纯铂丝作为感温元件,利用导体电阻率随温度变化的物理特性实现温度测量的,通常一次检定标准铂电阻温度计的数量要远多于电测设备的数量,每一支都接到电桥上是不可能的,这就需要一个转换开关来将电桥转换的正在测量的那支铂电阻温度计上,传统的转换开关是手动,每次切换都需要有人员操作,很不方便。本文将手动转换开关电子化,不仅能实现各标准铂电阻温度计之间的程控转换,也能准确的采集锌、锡固定点及水三相点数据采集,为自动计算数据提供可能。其特点及优点是能自动转换,不用人工旋转转换开关,能将数据转换成数据信号,自动分配到合理的位置以备掉用。
           
           2. 1. 2 标准铂电阻温度计放置柜
                 标准铂电阻温度计为四线制温度计,每支都有较长的引线,检定过程中需要在不同固定点测量,退完火后待检的温度计、检定过程中切换固定点的标准铂电阻温度计都需要妥善放置,标准铂电阻温度计摆放台试制极大的满足了这一要求。设计时仿照固定点装置特点,每个放置点都带有一个玻璃管,方便铂电阻温度计的垂直插入,有效防止了插入倾斜可能导致的温度计损毁; 玻璃管使用的材质是耐高温石英管,高温取出的标准铂电阻温度计可以直接放入柜。
           
           2. 1. 3 水三相点冻制
                 水三相点冻制有两种方式可以选择,分别是液氮冻制与恒温槽冻制,检定时可根据具体情况选择冻制方式。水三相点液氮冻制能将冻制的水三相点保存一个月以上,方便使用,但是冻制风险较大,容易冻裂,本智能检定系统采用热管技术,有效防止水三相点瓶冻裂的风险; 恒温槽冻制是利用精密恒温槽实现水三相点的冻制,其过程简单、容易操作、风险较小,但保存时间较短,一般为 3 天左右。 2. 2 软件系统一等铂电阻温度计标准装置智能检定的软件系统采用 labVIEW 开发软开发,能准确的采集数据,能根据采集到的数据自动计算出证书要求的所有参数,能自动生成检定证书内页及标准铂电阻温度计分度表。
           
           2. 2. 1 登录
                 一等铂电阻温度计标准装置智能检定系统除了可以开展对标准铂电阻温度计的检定工作还能对精密铂电阻温度计进行校准,因此软系统命名为铂电阻温度计智能检定系统,系统仅对具有标准铂电阻温度计检定资格的人员进行用户授权,用户登录后进入系统主界面( 见图 1) 。
          铂电阻温度计智能检定系统 V1. 0 主界面
           
          2. 2. 2 连接测试
                 登录系统主界面以后,首先要检查电桥、电子转换开关是否处于开机状态,连接线路( 电桥与电子转换开关之间,电子转换开关与笔记本电脑,电子转换开关与各被检铂电阻温度计之间,电桥与笔记本电脑之间) 是否畅通。检查结束后在系统左上角的连接测试工具栏中选择连接对象进行操作,连接测试通过后,方可开始检定工作。为了方便检定工作的进行,系统设置了系统管理工具栏。 
           
          2. 2. 3 系统管理
                 系统管理工具栏在系统界面的左上方,包括: 标准器管理、客户管理、样品管理等。标准器管理是对一等铂电阻温度计标准装置智能检定系统所使用标准器的管理。标准器是需要定期校准和管理的,系统可以添加标准器及标准器的检定校准信息,以方便在检定过程中选择合适的标准器。
           
                 客户管理是对送样客户的管理。进入客户管理系统,查询送检单位的名称,该单位名下所有已录入过标准铂电阻温度计都能显示出来,系统中没有信息的单位,需要添加客户信息,添加完完成后,即可在系统中查询到该单位的信息。
           
                 样品管理是对送检样品进行的管理,进入样品管理系统,选择添加样品,可进入样品输入模式,在该模式下选择送检单位,输入标准铂电阻温度计的编号、型号、检测范围、准确度等级、生产厂家等。系统中已有信息的铂电阻温度计,不用再次输入。下周送检时可以导入该周期的数据,作为判段合适与否的依据。
           
           2. 2. 4 检定过程
                 确定样品已经录入系统后,就可以开始检定工作了,在系统中输入被检铂电阻温度计的编号,查找信息( 如图 2) ,界面右侧有退火、锌凝固定、锡凝固点等字样,点击锌固定点即可进入对该温度计锌点的测量。由于每测完一个固定点( 除水三相点) 都要对其测水三相点的电阻值,每个固定点都对应两个格: 一个用来表示该固定点上的数据测完与否; 另一个用来表示该固定点测后的水三相点数据测完与否。软件系统可以在任意一次水三相点测量后,测量自热。对于温度范围为( 0 ~ 419. 527) ℃ 标准铂电阻温度计,退火( 一盏大灯) 及锌凝固点( 两盏小灯) 、锡凝固点( 两盏小灯) 的灯都亮了,说明这支铂电阻温度计信息采集完毕。在各固定点栏框里保存信息,并计算出 WZn、WSn 等值。软件系统可以推算出 W100 、WGa 的值,只需要进入相应的栏框里点击计算就可以了。
           
                 证书及原始数据的生成点击右下侧部位的报表生成即可查看。报表生成系统( 如图 3) 里有原始记录生成、分度表生成和证书内页生成三个部分,点击其中的原始记录生成即可查看原始记录,也可以保存成电子文件,标准铂电阻温度计分度表与证书内页都可以实现查看与保存为电子文件的功能。
          检定过程报表生成界面
          3 小结
                 一等铂电阻温度计标准装置智能检定系统解决了标准铂电阻温度计检定过程中的水三相点瓶冻制过程容易破裂、转换开关人工旋转、计算繁琐等难题,实现了转换开关电子信息化、计算自动化等功能,有效地提升检定效率,减少了计算过程的差错率,优化了检定过程。

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