一种柔性环境试验设备现场校准方案

　　环境试验是通过模拟各种环境条件来考核产品的质量和可靠性,已被广泛应用于产品设计和定型试验中.在这些环境试验中,各种各样的环境试验设备,如老化试验箱、高低温试验箱等都是各种模拟环境条件的提供者.为了保证环境试验的有效性和可靠性,必须首先保证环境试验设备的性能和质量,因此对环境试验设备的校准就显得尤为必要.目前,传统的环境试验设备校准方案可分为两种:一种是手工校准方式,一般采用通用的数据采集器或二次仪表来获取校准数据,然后通过手工处理来形成校准记录和证书,显然这种方式过多地依赖人工处理,工作效率低;另一种方式是采用专用的校准设备,一般只针对某种或某一系列的环境试验设备,虽然自动化程度有所提高,但在应用上却缺乏一定的通用性.试想,如果能设计出一种自动化程度高,又普遍适用于各种环境试验设备的校准装置,那就能提高工作效率,减少设备投资.基于这种考虑,作者提出一种柔性的环境试验设备现场校准方案.

　　1　系统设计

　　1. 1　需求分析

　　所谓校准就是把被校装置和一个与其相当或更高的标准器进行比较的过程[1].对环境试验设备的校准,就是依据相应的校准规范,将作为标准器的传感器/二次仪表测得的数据与被校设备的仪表示值进行比较,进而获得校准规范要求的各项技术指标.由于环境试验设备通常可以提供多种环境参量,而每种参量都有一定的指标范围,因此它是一个多参量、多标称值的校准对象.另外,在校准时一般还要根据设备容积来确定测量点数和布点方案,因此它还是一个多测量点的校准问题.面对各种未知的被校对象,多参量、多标称值和多测量点这“3多”特性给校准任务带来了极大的不确定性,势必大大增加系统实现的难度.因此要做一个普遍适用的环境试验设备校准装置,必须建立一个柔性的校准系统,能在实施校准时根据实际情况灵活地配置校准参量、标称值和布点方案.

　　另一方面,由于环境试验设备一般不宜送检,往往需要现场校准,所以在设计环境设备校准系统的时候还应考虑到校准系统的便携性.

　　1. 2　系统硬件设计

　　基于以上的需求分析,提出如图1所示的系统结构方案.由图可知,数据采集有两种实现方式,第一种采用数据采集器加传感器方式;另一种则直接采用二次仪表.考虑到现场使用的方便性,系统采用笔记本电脑和便携式打印机.需要说明的是,图1是一个柔性的结构方案,在实际应用时可根据实际情况来增减测量模块.

　　数据采集器采用美国Fluke公司的2640A,它的最高输入电压为300 V,最高输入电阻为3 MΩ,最高输入电流达100 mA,可直接输入各种模拟电参量,实现多参量测量.它具有10/100Mbps Base -T以太网接口,能以脱机模式和网络模式工作,易于多机扩展,实现基于传感器的多通道数据采集.它主要用于高精度的数采单元,具有直流电压0. 01%和热电偶0. 3℃的准确度, 18bit分辨率,扫描速度为6~100通道/s,单台仪器的信号采集可从1-20通道任意组合[2],采用网络模式时可达到400个采集通道.它提供Dll开发工具包,可以在自主开发的软件上实现数据采集器的配置和数据采集.另外, 2640A本身就是一个便携式仪器.综上所述, 2640A完全可作为环境试验设备现场校准系统的数据采集器.