工业热电偶计量检定系统设计
全自动热电偶温度检定系统设计毕业论文
毕业设计论文全自动热电偶温度检定系统设计摘要热电偶是一种常用的温度传感器，应用相当广泛。
在长期工作过程中，热电偶性能会发生改变，产生测温误差。
我国计量法规定，在热电偶的使用过程中需要进行周期性的检定和修正，以确保热电偶温度计测温的准确性。
论文在分析热电偶检定规程的基础上，介绍了热电偶自动检定系统的整体设计方案、硬件组成、软件设计和主要技术问题的解决方法。
选用HH54P小型继电器和开关量控制接口卡PC-6408，组成多通道扫描装置，配合高精度可程控的多功能测试仪表FLUKE289，实现检定数据的自动采集；采用模糊控制和PID控制相结合的算法，对检定炉温度进行控制，实现PID参数的自动整定，使炉温升温速度快、调节时间短、恒温效果好；系统监控软件采用模块设计方法，功能齐全，界面友好，操作灵活方便。
本论文所设计的热电偶自动检定系统，工作稳定，符合热电偶检定规程的要求，达到了设计要求。
系统具有很好的扩充性，可以方便简单地增加新的热电偶检定类型；缩短了检定时间，提高了工作效率；操作简单，减轻了劳动强度；自动检定，提高了自动化水平。
关键词：热电偶；自动检定；模糊控制；PID参数整定；数据采集Automatic Thermocouple Temperature CalibrationSystem DesignAbstractThermocouples are commonly-used temperature sensors in many manufacturing processes，and have found a wide range of applications．After a long-term run，the performance of a thermocouple may change，resulting in temperature measurement error．Therefore，the Metrology Law in Chinas stipulates that thermocouples have to be calibrated periodically in the course of its usage to ensure the accuracy of the temperature measurement．Based on the analysis of the Specification of Thermocouple Calibration，this thesis discusses the overall design ideas of the automatic thermocouple verification system，hardware configuration, software design and solutions to some technical problems．The calibration system first uses HH54P relays and switching control interface card PC-6408, composed of multi-channel scanning device, with high-precision programmable multi-function test instruments FLUKE289, implement test automatic data collection ．To control the calibration furnace temperature，an optimized algorithm is designed by combining the PID control and fuzzy control．The optimized algorithm can tune the PID parameters automatically．As a result，the furnace temperature can be heated up fast in a short control time，and achieves a satisfactory effect for constant temperature control．Written using a building block design fashion，the system monitoring software has a friendly graphical user interface，and is powerful，flexible and easy to operate．The automatic thermocouple verification system meets all the requirements of the Specification of Thermocouple Calibration．The system has good scalability．New types of thermocouples can be simply and easily added into the system．Compared with thetraditional manual calibration method，the automatic thermocouple calibration system can significantly shorten the calibration time．Increases calibration efficiency，reduces the labor strength and improve the level of automation．Key words：thermocouple；automatic calibration；fuzzy control；PID parameter tuning；data acquisition目录摘要 (II)Abstract (III)第1章绪论 (1)1.1热电偶检定系统的选题背景 (1)1.2热电偶自动检定系统的研究现状 (1)1.3热电偶自动检定系统的主要技术指标 (2)第2章热电偶自动检定系统方案的选择 (4)2.1系统需要解决的关键技术问题 (4)2.1.1技术性能指标 (4)2.1.2 关键技术问题 (4)2.2系统设计方案选择 (5)2.2.1冷端补偿方案 (5)2.2.2 数据采集系统设计 (7)2.2.3 炉温控制系统设计 (7)2.2.4上位机监控系统设计 (8)2.3 系统组成结构及工作原理 (9)第3章热电偶自动检定系统的硬件设计 (10)3.1数据采集系统硬件设计 (10)3.1.1多功能数字测量仪硬件选型 (10)3.1.2 通道扫描器设计 (11)3.2温度控制系统硬件设计 (17)3.2.1单相晶闸管调压触发器 (17)3.2.2模入模出接口卡 (19)3.3上位机硬件配置 (22)第4章热电偶自动检定系统温度控制方法 (23)4.1热电偶的检定炉的物理模型分析 (23)4.2控制算法选择 (24)4.2.1 PID控制 (24)4.2.2模糊控制 (26)4.3模糊PID参数自整定控制器的实现 (27)4.3.1模糊PID参数自整定控制器的结构 (27)4.3.2 PID参数模糊调整规则 (29)4.3.3模糊推理及解模糊化 (31)第5章工业热电偶自动检定系统的软件设计 (35)5.1软件系统组成 (35)5.2自动检定过程 (36)5.3模糊自适应PID控制算法的软件实现 (38)第6章结论 (40)参考文献 (41)谢辞 (42)附录 (43)第1章绪论1.1热电偶检定系统的选题背景热电偶是一种感温元件，它把温度信号转换成热电动势信号，通过电气仪表转换成被测介质的温度。
热电偶热电阻检定系统建标报告
计量标准技术报告
计量标准名称二等铂铑10-铂热电偶标准装置计量标准负责人
建标单位名称(公章)
填写日期
目录
一、建立计量标准的目的……………………………………………（）
二、计量标准的工作原理及其组成…………………………………（）
三、计量标准器及主要的配套设备…………………………………（）
四、计量标准的主要技术指标………………………………………（）
五、环境条件…………………………………………………………（）
六、计量标准的量值溯源和传递框图………………………………（）
七、计量标准的测量重复性试验……………………………………（）
八、计量标准的稳定性考核…………………………………………（）
九、检定或校准结果的测量不确定度评定…………………………（）
十、检定或校准结果的验证…………………………………………（）十一、结论……………………………………………………………（）十二、附加说明………………………………………………………（）
低温恒温槽。
热电偶、热电阻自动检定系统
热电偶、热电阻自动检定系统产品名称：热电偶、热电阻自动检定系统热电偶热电阻自动检定系统主要用于工作用热电偶、工业热电阻、玻璃液体温度计、双金属温度计、压力式温度计等温度传感器的自动检定/校准。
系统由计算机控制多通道低电势扫描器、数字万用表、热电偶检定炉、恒温油（水）槽等设备，实现热电偶、热电阻检定/校准的控温、数据采集、数据处理、报表生成与打印、以及数据存储的完全自动化。
系统功能与技术指标完全符合JJF1098-2003《热电偶、热电阻自动测量系统校准规范》要求。
一、检定项目自动检定S、R、B、K、N、J、E、T、EA-2、短型S、短型R等分度号工作热电偶。
自动检定Pt10、Pt100、Cu50、Cu100、Pt-X、Cu-X热电阻，包括两线制、三线制和四线制热电阻。
自动检定玻璃液体温度计、双金属温度计、压力式温度计等，自动进行数据处理，生成记录表格二、系统技术指标多通道扫描开关寄生电势：≤0.2μＶ通道间数据采集差值：≤1μＶ 2mΩ测量重复性：≤1.5μＶ 6mΩ热电偶检定炉恒温性能：恒温≤0.5℃/6min 测量≤0.1℃/min恒温油、水槽恒温性能：恒温≤0.04℃/10min 测量≤0.02℃/min热电偶参考端补偿范围： 0℃-50℃分辨率0.1℃五、系统软硬件特点◆检定装置软、硬件操作自动化设计：系统除捆扎、装炉(槽)、接线、参数设定外，其它工作（如查线、控温、检定、数据保存等）均由系统自动完成。
◆标准化、模块化的设计：该装置能兼容您已有设备如油（水）槽、检定炉、数字多用表、计算机等，组成先进可靠、自动化程度高的自动化检定系统，可同时检定热电偶和热电阻及其它膨胀式温度计。
热电阻检定统一接线，自动进行线制（二、三、四）转换。
专用半导体零度恒温器提供方便、稳定、可靠的冷端补偿能力，使热电偶检定稳定性和检定效率大大提高。
◆优化的热电阻测量方法；多通道扫描器内含四线制换向开关，通过特有的正、反向测量切换功能，有效消除测量回路中的寄生电势对测量结果的影响。
热电偶、热电阻自动检定系统的设计与实现
文章编号 ：０ ０— ２２ ２０ ）０ ０ ３ ０ １０ ７ ０ （０ ７ ４— ０ ０— ５
中图分类号 ：Ｈ １ Ｔ ８１
文献标识码： Ａ
热 电偶 、 电 阻 自动检 定 系统 的设计 与 实现 热
贾桂 华
（ 中国工程 物理研 究院 计 量测试 中心 ， 阳 ６ １０ ） 绵 ２９０
ＰＢ Ｉ Ｇ Ｉ卡 ｛ ＰＢ Ｇ Ｉ电缆 ｌ ＰＢ Ｉ￣缆 Ｇ
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２０ ０ ７年 ８月 第２ ７卷 第 ４期
宇航 计 测 技 术
Ｊ ｕｎ ｌ ｆ ｔ ｎ ｕｉ ｔ ｌｇ ｎ ａｕ ｅ ｎ ｏ ｒａ ｒ ａ ｔ Ｍｅｒ ｏ ｙａ ｄ Ｍｅ ｓ ｒｍｅ ｔ ｏ Ａｓ ｏ ｃ ｏ
Ａｕｇ ２ ０７ ．， ０ Ｖｏ． ７， ． １ ２ Ｎｏ ４
至设 定 温 度 点 。当检 定 炉 温度 在 检 定 点 达 到要 求
备 ， 合现代 计算 机技术 组建 了贵金属 热 电偶 、 金 结 廉 属热 电偶 和热 电阻 的 自动检 定 系 统 ， 以满 足 温 度 传
感器 计量需 求 。
的稳 定 度 时 ， 过 Ｒ ２ ２总 线 控 制 扫 描 开 关 ， 通 Ｓ３ 按 要求 分 别 接 通 各 通 道 。计 算 机 通 过 Ｇ Ｉ ＰＢ接 口对 数 字 多用 表 功 能 、 程 、 样 速 率 等 进 行 控 制 ， 量 采 同 时通 过 Ｇ Ｉ ＰＢ接 口采 集 数 字 多 用 表测 得 的 模 拟 信
热电偶测温系统设计
热电偶测温系统设计
首先，对于热电偶的选型，需要根据实际应用的温度范围来选择适当的热电偶材料。
常见的热电偶材料有K型、J型、T型等，每种热电偶材料都有其适用的温度范围和精度要求。
例如，K型热电偶适用于-200℃至1250℃的温度范围，而T型热电偶适用于-200℃至400℃的温度范围。
因此，根据实际需求来选择热电偶材料非常重要。
其次，设计放大电路是热电偶测温系统的关键步骤之一、由于热电偶的温度变化非常微弱，通常需要将其输出信号放大才能得到较为准确的温度值。
放大电路可以使用运算放大器或放大器芯片来实现，通常采用差分放大的方式来增强信号的准确性和抗干扰能力。
此外，还需要考虑放大电路的输入阻抗和输出阻抗，以避免对测量结果产生影响。
在信号处理方面，可以使用微处理器或单片机来对放大后的信号进行进一步处理。
通过编程，可以实现温度的实时显示、数据存储和报警等功能。
此外，还可以添加人机界面，方便用户进行操作和调试。
为了确保热电偶测温系统的安全性，需要采取一系列的安全措施。
首先，需要合理选择安装位置，避免与其他高温、高压或易燃物质接触，以防发生事故。
其次，需要定期检查热电偶的连接和绝缘情况，避免因为接触不良或绝缘破损导致电气故障。
此外，还需要考虑系统的过热保护和过压保护功能，以防止设备损坏或人身安全受到威胁。
总之，热电偶测温系统设计需要综合考虑热电偶的选型、放大电路的设计、信号处理以及系统的安全性等方面。
通过合理的设计和实施，可以确保热电偶测温系统的稳定性、准确性和安全可靠性，使其在工业领域得到广泛应用。
热电偶的检定和校准
• 欧洲
– EURAMET
• cg-8 Calibration of Thermocouples
热电偶检定
• 计量检定装置的法制要求
– 设备
• 标准器 • 温度炉 • 电测 • 辅助设备和材料
– 技术规范
• 适用的检定规程
– 环境条件和设施
• 温湿度条件 • 安全
– 人员
• 熟练操作 • 处理问题
– 文件管理
• 记录和档案
热电偶检定分类
• 标准热电偶检定
– 标准组铂铑10-铂 – 标准铂铑10-铂 – 标准铂铑30-铂铑6 – 标准铜-铜镍
• 注意点
• 挂丝位置记录 • 个人防护
预处理（四）
通电退火
• 目的：高温使一些金属和非金属挥发，提高偶丝纯度 • 操作过程
– 挂丝
• 夹角
– 通电
• 10.5A，11A
– 观察
• 1100℃ 1h ; 1250℃ 2h 亮度均匀性
– 复查
• 2min
– 降温
• 1~2min
• 关注点：
– 丝亮度 – 防止气流流动 – 防火
热电偶的检定和校准
郑玮
热电偶
• 将两种不同材料的导体一端相连接，基于 塞贝克效应来测量温度的温度计。
– 特点：
• 优点：简单可靠、范围广、便宜 • 缺点：精度、冷端、均匀性
• 应用条件
– 热电稳定性 – 标准化
标准热电偶自动检定系统的设计
图 ３ 温 度控 制 系统 方 框 图
１ ． １ ． ２ Ｓ ｍ ｉ ｔ ｈ补 偿控制 算式 考 虑到 系统 的滞 后 ， 本 设计采 用 了广 泛应 用 的 Ｓ ｍ ｉ ｔ ｈ
预估补偿方法对其动态特性进行补偿 ， 使调节器提前动 作， 从 而 明显地减 小超调 量和加 速调解过 程 。 Ｓ ｍ ｉ ｔ ｈ 补偿 控 制系统 方框 图如 图 ４所示 。
关键词 ： 热电偶 ； 自动检定 ； Ｐ Ｉ Ｄ温控 ； 参考端补偿 ； 电动势 自动测量
ｌ 标 准 热 电偶 自动检 定 系统分 析与设 计
标 准热 电偶 自动检定 系统 由以下几 部分 组成 ：
标准 热 电偶
Ｐ Ｉ Ｄ 自 动 温 控 管 式 炉 （ 油 恒 温槽 ）
被 检 热 电偶 ｌ 多 通 道 电 动 势 自动 测 量仪
其中 （ ） 为第 个采样周期的给定温度值 ； （ ｋ ） 为第 个采样周期的实测温度值。 采用 扩充 临界 比例 度法 对系统 参 数 、 、 和 进行整定 ， 可获得较满意的控制效果。 该 温 度控制 系统方 框 图如 图 ３所示 。 根据被控对象的特点 ， 在Ｐ Ｉ Ｄ算式的基础上 附加 以
张盼 盼 杜 中
（ 绵阳市计量测试所 ， 四川 绵 阳 ６ ２ １ ０ ０ ０ ）
摘 要： 本文介绍一种标准热电偶 自动检定 系统 的整体结构 、 核心的 Ｐ Ｉ Ｄ 温控、 参考端补偿与多通道电动势 自 动测量等算法 、 硬件和软件设计。该系统
符合 检定规程的要求 ， 准确度 高 ， 可靠性强 ， 操作简便高效。
３ ０ ０ ℃ 以上 的各点在 管 式 炉 中与 标 准铂 铑 １ Ｏ一铂 热 电偶 进 行 比较 。为 此我 们可 以利 用高 精度 的 自动温控加 热 系
热电偶热电阻自动检定系统设备工艺原理
热电偶热电阻自动检定系统设备工艺原理前言热电偶热电阻是温度测量领域中经常使用的传感器。
在工业控制、物流储运、医药生产等领域都有广泛应用。
随着技术的发展，检定系统在质量管理方面也越来越重要。
本文将介绍热电偶热电阻自动检定系统设备工艺原理。
热电偶热电阻热电偶热电阻是利用热电效应测量物体温度的传感器。
热电偶是由两根不同材料的电极组成的，当这两根电极的连接点处温度不同时，就会引起电动势。
电动势的大小与连接点温度差有关。
热电阻也是一种温度传感器，是利用电阻温度系数相应变化测量物体温度的传感器。
热电阻是用一种电阻材料制成的，当电阻材料温度变化时，其电阻值也会相应变化。
自动检定系统热电偶热电阻检定系统是一种用于测量热电偶和热电阻准确性和稳定性的设备。
自动检定系统采用主动电源或恒压电源来提供一个精确的电信号，然后测量热电偶或热电阻响应的电信号，从而计算出温度。
自动检定系统是由温度控制器、数据采集卡、计算机等组成的。
温度控制器负责控制温度，数据采集卡负责转换和采集信号，计算机负责存储和处理数据。
自动检定系统能够自动完成调校，具有高精度、高速度、高自动化等优点。
因此，它在热电偶和热电阻的检定中得到广泛应用。
设备工艺原理自动检定系统的设备工艺原理包括以下几个方面：温度控制温度控制是自动检定系统的核心部分，它负责维持一个稳定的温度环境。
温度控制器一般采用PID算法，即比例积分微分算法，在实时动态环境中实现恒温控制。
数据采集数据采集是自动检定系统中一个非常重要的部分。
数据采集卡对接温度控制器的输出信号，转换为数字信号，然后由计算机存储和处理。
数据采集卡的摆放位置也非常关键。
它应该靠近被测试的热电偶或热电阻，以避免信号损失。
计算机处理计算机是自动检定系统中一个非常重要的部分。
它负责存储和处理数据。
计算机需要配置专业的软件来处理数据，以进行校准和在测试过程中实时检测各项指标。
测试执行执行测试是自动检定系统最后的一个步骤。
在测试时，热电偶或热电阻将被放置在温度控制器中，然后由数据采集卡采集测试数据，最后由计算机进行数据处理和校准。
热电偶自动检定系统
毕业设计论文题目：热电偶自动检定系统热电偶自动检定系统摘要温度在各种工业生产和科学研究中的应用非常普遍，是一个非常重要的工业参数。
在生产过程中能否对温度进行准确地测量直接影响工业产品的质量和生产的效率。
作为测温元件，热电偶被广泛应用于冶金、化工、电力、石油等工业生产部门。
由于热电偶一般用于测量高温，工作环境的影响和长期地工作都将使其产生示值的漂移。
为保证热电偶测量值的准确，以提高产品质量和生产效率，因此要对热电偶进行定时的校验和检定。
热电偶可直接将温度转换成电信号, 所以很容易进行测量、放大, 这既有利于远距离传送, 集中管理, 也适合自动控制和微机监控。
故热电偶自动检定系统将热电偶的热电特性同计算机控制联系起来, 实现了热电偶检定的自动化。
本设计采用单片机作为系统的智能核心，被测热电偶与标准热电偶捆绑后放入检定炉中，其输出引线通过补偿导线引入冰瓶中，进行冷端温度补偿；被测热电偶与标准热电偶各个检温点的热电势信号由低电势数据采集电路取得，并在采集电路中对其进行放大、A/D转换处理后，变成单片机能识别的数字量送入单片机处理；单片机通过执行程序，计算出被测偶与标偶的热电势的最大偏差，然后与允许的最大偏差相比较，判断出被测热电偶是否合格，完成对热电偶的自动检定。
关键词：温度；热电偶；自动检定；数据采集；数据处理Thermo-element automatic examination systemAbstractTemperature in a variety of industrial production and the application of scientific research is very common, is a very important industrial parameters.In the production process is able to make accurate temperature measurement directly affect the quality of industrial products and production efficiency. As detectors. This thermocouple has been widely used in metallurgical, chemical, power, oil and other industrial sectors.As general thermocouples for measuring the heat, the working environment and the long-term impact of the work will produce the drift indication . To ensure that the thermocouple measurements are accurate, and improve product quality and production efficiency. thus there is a need to conduct regular thermocouple calibration and testing.Thermocouple temperature can be directly converted into electrical signals, so it is easy to measure, zooming, which is conducive to long-distance transmission, centralized management, is also suitable for computer control and monitoring. Therefore thermocouple automatic verification system will thermocouple thermoelectric properties associated with computer control, Implementation of the thermocouple test automation.The design used as a microcontroller core of the intelligent, measured thermocouple bundled with the standard thermocouple after Add test furnace, Lead output through the introduction of compensation Traverse ice bottle, cold-temperature compensation; thermocouple measured with standard thermocouple temperature seized various points of thermoelectric power signal from low voltage data acquisition circuit acquisition, Acquisition Circuit and its amplification and A / D conversion processing, SCM can identify into the digital into the microprocessor; SCM through the implementation of procedures, calculatedmeasured with dual standard of thermoelectric power of the maximum deviation, and then allow the deviation compared determine whether the measured thermocouple qualified on the completion of the thermocouple automatic verification.Key words:Temperature; Thermo-element; Automatic examination; Data acquisition; Data processing目录摘要 (I)Abstract ........................................................................................................... I I 第一章绪论 (1)1.1 课题研究的意义 (1)1.1.1 课题的研究背景 (1)1.1.2热电偶自动检定系统的功能 (1)1.1.3 热电偶自动检定系统的发展方向 (2)1.2 热电偶自动检定系统简介 (3)1.2.1 热电偶检定及检定方法 (3)1.2.2 热电偶自动检定系统的结构 (4)1.2.3热电偶自动检定系统的工作原理 (6)1.3 本课题的研究内容 (7)第二章热电偶测温计及测量对象温度简介 (8)2.1 温度对象基本概念 (8)2.2 热电偶温度计及其测温原理 (10)2.2.1 热电偶测温的基本原理 (10)2.2.2 热电偶的基本定律 (12)2.2.3 标准化热电偶 (13)2.2.4 热电偶的结构形式 (15)第三章系统硬件电路设计 (16)3.1 冷端温度补偿 (16)3.1.1 冷端温度补偿方法 (16)3.1.2 补偿方法选择 (18)3.2 信号放大电路设计 (18)3.2.1 信号放大电路功能 (18)3.2.2 信号放大电路的选择要求 (18)3.2.3 信号放大电路的类型 (19)3.2.4 信号放大器放大倍数的设定 (20)3.3 A/D转换系统设计 (21)3.3.1 TLC0832功能及特性简介 (21)3.3.2 TLC0832的连接电路 (23)3.4 显示接口电路设计 (24)3.4.1 LED数码管简介 (24)3.4.2 LED数码管驱动电路 (25)3.5 控制键盘的设计 (26)3.5.1 键盘接口技术简介 (27)3.5.2 键盘电路形式 (28)3.5.3 键盘按键编码 (29)3.5.4 键盘监控方式 (29)3.5.5 系统功能键盘设计 (30)第四章热电偶检定系统程序设计 (31)4.1 A/D转换子程序 (31)4.1.1 A/D转换子程序设计方案 (31)4.1.2 A/D转换子程序功能实现 (32)4.2 线性化及标度变换子程序 (33)4.2.1 数据线性化处理概述 (33)4.2.2 线性化处理方法 (33)4.2.3 线性化处理及标度变换子程序设计方案 (35)4.3 处理子程序 (35)4.4 显示子程序（显示小数点后2位） (37)4.4.1 显示子程序设计方案 (37)4.4.2 显示子程序功能 (38)4.5 主程序设计 (39)4.5.1 主程序的功能 (39)4.5.2 主程序设计方案 (39)第五章系统调试实验 (41)5.1 试验目的 (41)5.2 试验设备 (41)5.3 试验数据及数据处理 (41)5.4 结论 (41)参考文献 (42)附录A：热电偶自动检定系统硬件电路图 (44)附录B：主程序流程图 (45)附录C：处理子程序流程图 (46)附录D：A/D转换子程序流程图 (47)附录E：线性化及标度变换子程序流程图 (48)附录F: 显示子程序流程图 (49)附录G：键盘子程序流程图 (50)附录H：热电偶自动检定系统程序设计 (51)致谢 (59)第一章绪论1.1 课题研究的意义1.1.1课题的研究背景随着时代的发展，热电偶在工业生产中应用越来越广泛，而其测量结果是否准确[1]也成为我们十分关注的问题，所以对热电偶进行定期地检定便非常重要。
工业热电偶自动检定系统
Ｅｔ ） （ ，Ｏ……热端温度为 ｔ 冷端温度 Ｏ ｏ ０ ℃， ℃时
产 生 的 热 电势
Ｅ ｔ ｏ ……热端温度为 ｔ 冷端温度 ｔ （ ） ，ｔ ℃， ０ ℃时
产 生 的 热 电势
可 以得 知，如果知道热 电偶 冷端 的温度值 ，就可 以通 过
查相应 的分度表 ，得出 Ｅｔ， ） ， 由上式计算出 Ｅｔ Ｏ ， （ ｏ ｏ 再 （， ） 再 一次查相应 的分度表 ， 可得到热 电偶测温端 实际的温 度 就 值 。在本系统 中，冷端温度是通过 冷端补偿 电阻测得 ，冷端
Ｅ（，０ ＝ Ｅ（，ｔ） ＋ Ｅ（ ，Ｏ ｔ ） ｔ ｏ ｔ ｏ ）
作者简介 ：谭兮 （９７ ，湖南娄底 市人 ，副教授 ， １６ 一）
主要研究方 向为图形图象处理、智能控制 、嵌入式系统 。
６ ２
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式巾 Ｅｔ ） （，ｏ ……热端温度 为 ｔ 冷端温 度 Ｏ 时 ℃， ℃
该 系统应具有以下技术指标 和主 要性能 ：
ａ ．可检定 ｓ 、Ｋ 、Ｂ 、Ｅ 、Ｊ 等多种 型号热 电偶 。
ｂ 检定 时热 电偶检定炉温度偏差检定点不超过 ：±２ ． ℃
Ｃ ．热电偶测量过程中炉温温度变化 不超过 ：０２ ３ ，Ｘ ｄ 检定温度范围 ：２ ０ ４ ０Ｃ ． ０ ～１０ ＊ ｅ ．同时检定热 电偶支数 ： ｌ ～８ 支
度达到平衡后 ， 通过切换开 关， 图 ２的顺序依 次测 出 按
标准与被检热电偶 的热 电动势 ， 每次不得少于 两个循环 ， 然
收稿 日期 ：２ ０ —０ —２ ０７ ３ ２
另外在本 系统 中， 不采用冰槽作为参考端恒温器 ， 而采 用冷端温度 自动补偿 精度 高， 软件功能丰富， 作简便， 操 易于普及推 广
工作用高温热电偶全量程检定计算软件的设计与实现
设计 与实 现
首先 我们需 要得到被 检热 电偶 （ Ｋ分 度 ） 在 检定 点 的 分 度值 和微分 电动势 。根 据参 考文献 ［ １ ］ ， Ｋ型热 电偶 在 （ ０～１ ３ ７ ２ ）ｃ Ｃ的分度 值计算 公式 为 ： Ｅ（ ） ＝∑Ｃ ｆ （ ｔ ９ ｏ ） ａ ｏ ｅ ａ １ （ ‘ ９ 。 一 ・ ） ‘ （ １ ）
：
该 软件 主要分 为三个 模 块 ， 分 别 是标 准 和 被检 热 电 偶 分度值 及 微分 电 动势 计算 器 、 标 准 热 电偶 热 电动 势 计 算 器 和输 人输 出显 示 模 块 ， 这 三 个模 块 各 占用 一 张 Ｅ Ｘ ．
Ｃ Ｅ Ｌ工 作表 。 标 准 和被检 热 电偶 分 度值及微 分 电动势计 算器是 根 据输人 输 出显示 模 块所 确 定 的 各个 检定 温 度 点 ， 给 出这 些温 度点 的分 度值 和微分 电动 势 。 标准 热 电偶 热 电动势计 算器 是根据 上级 检测部 门对
盂卓珩等 Ｉ作用高 温热 电偶全量程捡 定计算软件 的设计与实现
工作 用 高 温 热 电偶 全量 程 检定 计 算软 件 的设 计 与 实现
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ Ｒ ｅ ａ ｌ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｗｏ ｒ ｋ ｉ ｎ ｇ Ｔ ｈ ｅ ｒ ｍｏ ｃ ｏ ｕ ｐ ｌ ｅ ＇ ｓ Ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｉ ｔ ｏ ｎ Ｓ ｏ ｆ ｔ ｗ ａ ｒ ｅ Ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｆ ｕ ｌ ｌ Ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ Ｒ ａ ｎ ｇ ｅ ＇ ｓ Ｖ ｅ ｒ ｉ ｆｃ ａ ｉ ｔ ｏ ｎ 孟 卓 珩 方信 昀 包可 瑜
文献综述---工业热电偶自动检定系统研究与设计
毕业设计（论文）文献综述学生姓名：学号：专业：自动化班级： 06自动化1 设计（论文）题目：工业热电偶自动检定系统研究与设计指导教师：二级学院：机电工程学院2010年2 月28 日文献综述摘要：本文介绍工业热电偶的自动检定方法与如何设计自动检定系统关键词：热电偶、检定。
】一．热电偶介绍热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一，热电偶工作原理是基于赛贝克(seeback)效应,即两种不同成分的导体两端连接成回路，如两连接端温度不同，则在回路内产生热电流的物理现象。
热电偶利用两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路。
当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。
热电偶可将温度量转换成电量进行检测，所以对于温度的测量、控制，以及对温度信号的放大、变换等都很方便；结构简单，制造容易，价格便宜；惰性小，准确度高，测量范围广；能适应各种测量对象的要求，如点温和面温的测量；适于远距离测量与自动控制。
常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。
所调用标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶，它有与其配套的显示仪表可供选用。
非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量[1]。
标准化热电偶我国从1988年1月1日起，热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产，并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。
热电偶的结构形式为了保证热电偶可靠、稳定地工作，对它的结构要求如下：①组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固；②两个热电极彼此之间应很好地绝缘，以防短路；③补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠；④保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。
二．热电偶的检定1.外观检查在热电偶检定规程中，不管是新制造的热电偶还是使用过的热电偶，都规定在进行热电偶检验前，先对热电偶丝表面进行目视（或用低倍放大镜）外观检查。
热电偶自动检定系统
热电偶自动检定系统毕业设计论文题目：热电偶自动检定系统热电偶自动检定系统摘要温度在各种工业生产和科学研究中的应用非常普遍，是一个非常重要的工业参数。
在生产过程中能否对温度进行准确地测量直接影响工业产品的质量和生产的效率。
作为测温元件，热电偶被广泛应用于冶金、化工、电力、石油等工业生产部门。
由于热电偶一般用于测量高温，工作环境的影响和长期地工作都将使其产生示值的漂移。
为保证热电偶测量值的准确，以提高产品质量和生产效率，因此要对热电偶进行定时的校验和检定。
热电偶可直接将温度转换成电信号, 所以很容易进行测量、放大, 这既有利于远距离传送, 集中管理, 也适合自动控制和微机监控。
故热电偶自动检定系统将热电偶的热电特性同计算机控制联系起来, 实现了热电偶检定的自动化。
本设计采用单片机作为系统的智能核心，被测热电偶与标准热电偶捆绑后放入检定炉中，其输出引线通过补偿导线引入冰瓶中，进行冷端温度补偿；被测热电偶与标准热电偶各个检温点的热电势信号由低电势数据采集电路取得，并在采集电路中对其进行放大、A/D转换处理后，变成单片机能识别的数字量送入单片机处理；单片机通过执行程序，计算出被测偶与标偶的热电势的最大偏差，然后与允许的最大偏差相比较，判断出被测热电偶是否合格，完成对热电偶的自动检定。
关键词：温度；热电偶；自动检定；数据采集；数据处理Thermo-element automatic examination systemAbstractTemperature in a variety of industrial production and the application of scientific research is very common, is a very important industrial parameters.In the production process is able to make accurate temperature measurement directly affect the quality of industrial products and production efficiency. As detectors. This thermocouple has been widely used in metallurgical, chemical, power, oil and other industrial sectors.As general thermocouples for measuring the heat, the working environment and the long-term impact of the work will produce the drift indication . To ensure that the thermocouple measurements are accurate, and improve product quality and production efficiency. thus there is a need to conduct regular thermocouple calibration and testing.Thermocouple temperature can be directly converted into electrical signals, so it is easy to measure, zooming, which is conducive to long-distance transmission, centralized management, is also suitable for computer control and monitoring. Therefore thermocouple automatic verification system will thermocouple thermoelectric properties associated with computer control, Implementation of the thermocouple test automation.The design used as a microcontroller core of the intelligent, measured thermocouple bundled with the standard thermocouple after Add test furnace, Lead output through the introduction of compensation Traverse ice bottle, cold-temperature compensation; thermocouple measured with standard thermocouple temperature seized various points of thermoelectric power signal from low voltagedata acquisition circuit acquisition, Acquisition Circuit and its amplification and A / D conversion processing, SCM can identify into the digital into the microprocessor; SCM through the implementation of procedures, calculated measured with dual standard of thermoelectric power of the maximum deviation, and then allow the deviation compared determine whether the measured thermocouple qualified on the completion of the thermocouple automatic verification.Key words: Temperature; Thermo-element; Automatic examination; Data acquisition; Data processing目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1 课题研究的意义 (1)1.1.1 课题的研究背景 (1)1.1.2热电偶自动检定系统的功能 (1)1.1.3 热电偶自动检定系统的发展方向 (2)1.2 热电偶自动检定系统简介 (3)1.2.1 热电偶检定及检定方法 (3)1.2.2 热电偶自动检定系统的结构 (3)1.2.3热电偶自动检定系统的工作原理 (5)1.3 本课题的研究内容 (7)第二章热电偶测温计及测量对象温度简介 (8)2.1 温度对象基本概念 (8)2.2 热电偶温度计及其测温原理 (9)2.2.1 热电偶测温的基本原理 (10)2.2.2 热电偶的基本定律 (12)2.2.3 标准化热电偶 (13)2.2.4 热电偶的结构形式 (15)第三章系统硬件电路设计 (16)3.1 冷端温度补偿 (16)3.1.1 冷端温度补偿方法 (16)3.1.2 补偿方法选择 (18)3.2 信号放大电路设计 (18)3.2.1 信号放大电路功能 (18)3.2.2 信号放大电路的选择要求 (18)3.2.3 信号放大电路的类型 (18)3.2.4 信号放大器放大倍数的设定 (20)3.3 A/D转换系统设计 (21)3.3.1 TLC0832功能及特性简介 (21)3.3.2 TLC0832的连接电路 (22)3.4 显示接口电路设计 (23)3.4.1 LED数码管简介 (23)3.4.2 LED数码管驱动电路 (24)3.5 控制键盘的设计 (25)3.5.1 键盘接口技术简介 (25)3.5.2 键盘电路形式 (27)3.5.3 键盘按键编码 (27)3.5.4 键盘监控方式 (28)3.5.5 系统功能键盘设计 (28)第四章热电偶检定系统程序设计 (29)4.1 A/D转换子程序 (29)4.1.1 A/D转换子程序设计方案 (29)4.1.2 A/D转换子程序功能实现 (30)4.2 线性化及标度变换子程序 (30)4.2.1 数据线性化处理概述 (30)4.2.2 线性化处理方法 (31)4.2.3 线性化处理及标度变换子程序设计方案 (33)4.3 处理子程序 (33)4.4 显示子程序（显示小数点后2位） (35)4.4.1 显示子程序设计方案 (35)4.4.2 显示子程序功能 (36)4.5 主程序设计 (36)4.5.1 主程序的功能 (36)4.5.2 主程序设计方案 (37)第五章系统调试实验 (38)5.1 试验目的 (38)5.2 试验设备 (38)5.3 试验数据及数据处理 (38)5.4 结论 (38)参考文献 (39)附录A：热电偶自动检定系统硬件电路图 (40)附录B：主程序流程图 (41)附录C：处理子程序流程图 (42)附录D：A/D转换子程序流程图 (43)附录E：线性化及标度变换子程序流程图 (44)附录F: 显示子程序流程图 (45)附录G：键盘子程序流程图 (46)附录H：热电偶自动检定系统程序设计 (47)致谢 (58)第一章绪论1.1 课题研究的意义1.1.1课题的研究背景随着时代的发展，热电偶在工业生产中应用越来越广泛，而其测量结果是否准确[1]也成为我们十分关注的问题，所以对热电偶进行定期地检定便非常重要。
基于热电偶的测温系统设计_毕业设计完整版
温度是一个十分重要的物理量大于它的测量与控制又十分重要的意义。随着现 代工弄也技术的发展及人们对生活环境要求的提高，人们也迫切需要检测与控制温 度：如大气及空调房中的温度高低直接影响着人们的身体健康；在大规模集成电路 生产线上环境温度不适当会严重影响产品的质量。
测温技术在生产过程中，在产品质量控制和检测设备在线故障诊断和安全保护 以及节约能源等方面发挥了重要作用。
本设计是将两者结合，利用单片基结合传感器技术而开发设计出一个温度监控 系统。该设计的预期结果就是设计出一套基于单片机控制的热电偶测温数字显示系 统并能 proteus 实现仿真。根据要求编写出应用程序，绘制出 protel 电路图，动 手完成实物设计。
4
XXXXXX 毕 业 设 计
2 总设计方案
本系统以 AT89S52 作为处理器，使用 MAX6675 作为温度传感器，配以温度显示。 整个系统力求结构简单，功能完善。使用温度传感器 MAX6675+AT89S52，MAX6675 将 热电偶测温应用时复杂的线性化、冷端补偿及数字化输出等问题集中在一个芯片上 解决，简化了将热电偶测温方案应用于嵌入式系统领域时复杂的软硬件设计，因而 该器件是将热电偶测温方案应用于嵌入式系统领域的理想选择。
热电偶温度测量系统的设计
15.3 LabVIEW虚拟仪器设计
③定义图标与连接器 ◆双击右上角图标进行编辑后，用鼠标右键单击前
面板窗口中的图标窗格，在快捷菜单中选择Show Connector，定义连接。 ◆建立前面板上的控件和连接器窗口的端子关联。 连接器输入只有一个，与时域波形采集器相关联， 输出有两个，分别与电压数显模块和温度计相关 联。完成上述工作后，将设计好的VI保存。下次 调用该VI时，图标与端口如图15-16所示。
15.2.5 综合电路仿真
◆综合电路如图15-3所示，下面我们主要来对各子 电路模块进行仿真分析。
1）热电偶及热电偶补偿子电路分析 ◆在图15-2的电桥补偿电路中，对三极管2N2222进
行温度参数扫描分析，扫描参数设为temp（温 度），从0℃～3℃每隔1℃扫描一个值。输出电压 值为三极管的集电极与发射极电压之差，扫描的 分析是瞬态分析。分析的结果如图15-5所示，温 度每增加1℃，三极管两端电压下降约2mV。
15.2电路原理与设计
2）直流稳压源子电路分析
下面对这个电路进行如下仿真： ① 桥式整流输出电压：
整流桥输出接负载后，用示波器观察波形如图15-10所示。 正弦波经整流后输出单一方向的波动。
图15-10 整流桥输出
15.2电路原理与设计
② 滤波后输出电压 整流桥后接滤波器，输出接电阻后电路输出波形如图15-1 1所示。由图可以看到，交流成分减小，但仍然存在小的 波动。
第15章 热电偶温度测量系统的设计
1 15.1 设计任务 2 15.2 电路原理与设计 3 15.3 LabVIEW虚拟仪器设计
15.1设计任务
15.1设计任务
本设计用K型热电偶设计量程范围为0～100℃ 的温度显示器，并在电路设计中加入冷端补偿器对 冷端温度进行补偿，最后利用LabVIEW设计虚拟仪 器显示测量温度值。通过本设计须掌握以下几点： 1）了解K型热电偶测量温度的方法，和电桥补偿法。 2）掌握利用热电偶的原理建立仿真模型。 3）会使用LabVIEW进行编程。
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工业热电偶计量检定系统设计
作者：张洪魁
来源：《中国科技博览》2016年第22期
[摘 ;要]设计一种自动检定效率高、工作稳定、检定准确且具有检定数量可拓展的工业热电偶计量检定系统。
系统组成包括有检定炉及其炉温调控单元、多路检测选择及采集单元和主控单元，检定炉内置有炉温热电偶、标准热电偶和被检热电偶;炉温调控单元基于炉温热电偶，连接有温度变送器、PID调节器和功率调整器，PID调节器和功率调整器与主控单元之间通讯总线连接;多路检测选择及采集单元基于已置于检定炉内的若干热电偶，每一热电偶连接有受继电器驱动联动的低电势转换开关后，再并联、连接至热电偶输入模块的一输入通道端口，每一继电器驱动电路的输入端连接光电耦合器，构成采集启动转换电路，数据采集卡受控于主控单元的循环扫描指令，数据采集卡的各数字通道依次连接于各采集启动转换电路输入端。
系统总不确定度优于0.7℃，重复性误差小于0.25℃。
[关键词]工业热电偶;计量检定;系统设计
中图分类号：TP273 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2016）22-0003-01
0 引言
热电偶是日常生活和工农业生产中广泛使用的测温部件。
为使之确保其温度感应的准确性，以真实反映实际温度值，制造商的检测部门需要对出厂产品实施出厂检定，另外，已达到一定使用周期的热电偶也需要重新检定，消除测温误差，保证测温结果的准确性。
现有的检定方法仍普遍采用手工操作方式，检定效率低、精度差。
为此，现有技术中虽推出了多种工业热电偶自动检定装置，也各有特点，但检定的稳定性、准确性、检定数量拓展和检定效率等方面仍非理想[1]。
1 检定系统硬件设计原理
1.1 检定系统工作原理
控温热电偶、温度变送器、调节器、功率调整器构成热电偶检定点温度控制系统。
NI9211热电偶输入模块，用来测量标准被检热电偶的毫伏值，它包含一个24位的delta-sigma模数转换器、防混叠滤波器、热电偶开路检测和冷端补偿，从而实现高精度热电偶测量。
NI 9211包含NIST校准，还具有通道—地面接地双重隔离屏障，实现了安全性、抗扰性和高共模电压范围。
PCI1716数据采集卡，用来自动检定多只被检热电偶时，自动测量用。
同时与工控机进行数据通讯。
PCI1716数据采集卡与低电势精密转换开关链接电路，将PCI1716数据采集卡的数字量输出信号转换为8路热电偶连接电路。
低电势精密多通道转换开关，用来检定测量多只被检热电偶转换用。
主要用于对标准热电偶和工作用热电偶在测量中进行转换，通过手动操作或标准接口控制，可将此转换开关中的任意一路转换接到输出。
开关触点有很低的热电势（小于0.4微伏）。
多路开关切换可以与PCI1716数据采集卡与低电势精密转换开关链接电路配合实现计算机程序控制。
工控机Labview软件，采集现场数据，监控检定过程，对检定结果进行自动处理。
打印机实现对热电偶检定记录表和检定证书进行打印。
1.2 PCI1716数据采集卡与低电势精密转换连接电路
D00…D07为PCI1716数据采集卡数字量输出口，C1、P1为低电势精密转换开关公共端;1C1、1P1…8C1、8P1 PCI1716为低电势精密转换开关与标准和被检热电偶接入端。
IC1…IC8、R1…R8、D1…D8、BG1…BG8、J1…J8组成隔离驱动自动控制电路。
实现热电偶检定过程中标准热电偶和被检热电偶数据的自动测量。
1.2 温控系统、低电势精密转换开关、热电偶输入模块原理图
温控系统、低电势精密转换开关、热电偶输入模块原理图，如图1所示。
1.3 检定系统误差计算公式
300℃以上热电动势误差Δe用下式计算[2]：
（1）
（1）式中：—被检热电偶在某检定点附近温度下，测得的热电动势算术平均值;
—标准热电偶证书上某检定点温度的热电动势值;
—标准热电偶在某检定点附近温度下，测得的热电动势算术平均值;
—被检热电偶分度表上查得的某检定点温度的热电动势值;
、—分别表示标准、被检热电偶在某检定点温度的微分热电动势。
2 检定系统软件设计
软件设计采用美国国家仪器公司所开发的图形化程序编译平台，LabVIEW（Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench，实验室虚拟仪器工程平台）。
结合数据库和报表工具包来完成热电偶计量检定系统的软件设计。
3 实验测试
（1）测试所需仪器设备：管式炉，其长度为600mm，加热管内经为40mm 。
参考端恒温器，恒温器内温度为（0±0.1）℃。
标准热电偶，铂铑10-铂（S型）1支。
被检热电偶，镍铬-镍硅（K型）1支。
K型热电偶的电极直径φ1.0，精度等级Ⅰ级，误差1.6℃。
检定温度点为400℃、600℃、800℃。
（2）测试过程：当炉温升到检定点温度，炉温变化小于0.2℃/min，自标准热电偶开始，依次测量各被检热电偶的热电动势。
测量顺序如下：
读数应迅速准确，时间间隔应相近，测量读数不应少于4次。
测试时管式炉温度变化不大于±0.5℃。
4 结束语
工业热电偶计量检定系统是工业热电偶自动检定时的必备装置，实现了在热电偶检定时，检定点温度控制;检定数据采集、处理、记录、显示;打印检定数据记录表和检定证书等由计算机自动完成。
克服了手动检定热电偶时的数据处理繁琐、出错率高、检定人员劳动强度大、检定费时等情况。
提高了热电偶检定的工作效率和数据精度。
该成果已在辽宁机电职业技术学院仪表检定实训室得到应用。
取得了较好的效果。
参考文献
[1] 赵景辉.工业热电偶计量检定系统：中国.201420844897.1[P].2014-12-26.
[2] 工作用廉金属热电偶检定规程JJG351-1996.中国计量出版社，2010.。