热电偶检定装置的原理分析与应用

　　随着现代化技术的发展,微型计算机日益广泛应用于各个领域中,我厂作为铝合金加工企业,温度量作为工艺过程的主要参数,其检测准确与否直接影响产品质量、生产成本。因此常用的温度测量一次元件热电偶的检定是非常重要的。热电偶检定装置的方框图如图1所示。

　　8031单片机的运行按时序分为两次运行,最先它控制电阻炉炉温,当电阻炉炉温达到并恒定于某一检定点时,它就转而去控制自动检定,而整个自动检定过程十分迅速,当其检定点的自动检定过程结束后, 8031单片机又转而去控制炉温,使炉温按设定曲线上升到另一个检定点, 8031单片机再去执行自动检定程序,如此循环工作,直到检定点结束。

　　8031单片机先将标准热电偶检测到炉温信号经前置板输入,再经8253定时/计数器中两个定时器转换为数字量,与设定值比较,得出偏差Δe=VP-VS,再将Δe进行PID运算输出。由于这个输出信号是个数字量,不能直接用来控制可控硅调压器。所以就又通过8253两个定时器转换为具有一定脉宽的脉冲,脉宽的宽度对应数字量的大小,通过一个I/O口隔离输出经“WIC”脉冲电流变换器,将脉宽调制转换成0~10mA、DC电流信号,这样就可以直接去控制可控硅调压器,改变电阻炉的加热电压大小,从而控制炉温按设定曲线变化,从而实现8031单片机对炉温的控制。可以看出,这是一个单回路程序温度控制系统。经V/F转换出来的频率信号,再由8253计数转换为数字量,由于在信号转换过程中,将要出现零漂,温漂现象以及冷端补偿问题。我们知道热电偶的输出信号必须经过冷端补偿后,才能反映实际被测温度。所以在该装置中又专门加设了一个冷端补偿器,它实际上是采用由热敏电阻构成的不平衡电桥,随环境温度的变化输出相应的电势,经放大及V/F转换送到8031单片机中,从而实现热电偶的冷端补偿。

　　为了解决各元件温漂问题在此采用了一个标准比较电压,为了抑制零点漂移又专门设置了地的检测信号。要想得到真实的热电偶信号,在软件上,先测被测量(热电偶)的变换量NX(数字量),再测地的变换量N0(数字量),最后NX-N0即为纯信号,这样消除了零漂。

　　再测基准比较电压VR的变换量NR(数字量),则NR-N0即为纯基准比较电压。

　　这里应注意,VR必须是一个十分稳定的量。

　　8031单片机经过以上处理后,就可以参照《工业用热电偶检定规程》对热电偶进行检定。8031单片机经过所得的实验数据,对每一支热电偶分别进行分析,计算得出各热电偶的实际特性,最后显示并打印出来。分析、计算包括检定点的误差、最大误差、最大允许误差,从而判断热电偶的性能好坏。