專利名稱：一種熱電阻校準測量裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種校準測量裝置，尤其涉及一種熱電阻校準測量裝置。
背景技術：
目前，傳統的熱電阻測量方法是采用橋式的測量原理來提高測量精度，但是橋式測量測量的電阻范圍較小，很難做到高精度且生產調試不便，并且需要校準溫度時，還需要外界提供額外的電阻源，需要額外的裝置，造成測量工作量和成本的增加，這是一個設計難題；除此之外，現有的設計中，把電阻箱改成由繼電器切換可輸出所需阻值，使得其體積大且串接了繼電器接觸了電阻，熱穩定性差，無法獲得精密的電阻值及較高的分辨率。
發明內容本實用新型所要解決的技術問題是需要提供一種熱穩定性好，能夠獲得高精度的輸出電阻的熱電阻校準測量裝置。對此，本實用新型提供一種熱電阻校準測量裝置，包括用于提供電流激勵信號的恒流源；與所述恒流源連接的熱電阻傳感器；與所述熱電阻傳感器依次連接的模數轉換模塊、中央處理模塊、數模轉換模塊以及信號比例放大模塊；與所述中央處理模塊連接的人機交互模塊和顯示模塊；以及，與所述熱電阻傳感器、模數轉換模塊和人機交互模塊連接的電源。其中，所述恒流源用于提供固定的電流激勵信號，采用恒流源提供內部激勵信號， 則不需要其他分立元件；所述熱電阻校準測量裝置采用的熱電阻即RTD，可以采用鉬電阻， 本實用新型采用運放構成單口網絡，通過人機交互模塊和中央處理模塊得到輸入電壓及電流的比值，其中，中央處理模塊是核心模塊，用于實現數據處理和控制；本實用新型包括兩種工作模式，即測量模式和模擬輸出模式，測量模式下，所述恒流源提供內部電流激勵，數值為固定的電流激勵，當外接到被測試的熱電阻傳感器時，該激勵電流構成回路，那么在熱電阻上就會生產一個壓降，這個電壓與熱電阻傳感器的電阻變化成正比，這個電壓信號直接傳送至模數轉換模塊，由于采用的恒流源提供的固定激勵電流較小，不會造成阻性傳感器的發熱，保證了熱電阻的測量精度，熱穩定性好。本實用新型的應用領域多為工業過程的環路設備上，現場使用環境較為復雜，干擾主要作用在A/D測量上，因此，在硬件的設計需要滿足一定的標準，比如具有一定的抗電磁干擾，本實用新型所述的模數轉換模塊采用A/D芯片，可以采用慢速高精度小信號的A/D 芯片實現測量，同時，加入線性濾波，能夠更為有效地抑制噪聲信號的干擾。所述模擬輸出模式的工作過程與測量模式的工作過程是相反的，模擬輸出模式下，本實用新型可以等效為一個可變電阻，這時外部設備會提供一個測試激勵信號輸入到本實用新型內部，根據外界阻性測試設備的不同，激勵信號的大小也不同，能夠在軟硬件結合的基礎上實現數字精密合成電阻的功能，所述數模轉換模塊采用D/A芯片根據外部測試信號的大小和待輸出電阻的阻值來計算和輸出信號。與現有技術相比，其優點在于，本實用新型能夠獲得高精度的輸出電阻，熱穩定性好，在此基礎上，還能夠模擬并測試熱電阻的歐姆特性，包括了測量模式和模擬輸出模式兩種工作模式，無需額外的裝置，降低了測量的工作量和成本。優選的，還包括用于輸出熱電阻值的數字阻抗合成模塊。其中，所述數字阻抗合成模塊采用線性的可變阻抗合成器，用于在模擬輸出模式下，中央處理模塊根據設定的溫度值，計算當前溫度熱電阻相對應的電阻值，然后通過該數字阻抗合成模塊向外部輸出該電阻。本實用新型進一步采用上述技術特征，其優點在于，能夠提高熱電阻校準和測量的精度，熱穩定性好，獲得高精度的輸出電阻，熱穩定性好，在此基礎上，還包括用于輸出熱電阻值的數字阻抗合成模塊，便于更進一步精確實現對熱電阻的模擬和測試。優選的，還包括用于校準溫度的溫度變速器。其中，在測量模式下，本實用新型檢測外部的熱電阻或者模擬設備的信號，經過模數轉換模塊的A/D轉化和中央處理模塊的計算后，得出測量的電阻值，再根據RTD的溫度和其電阻的函數關系式計算出當前電阻值所對應的溫度，在模擬輸出模式下，中央處理模塊根據設定的溫度值，計算當前溫度的RTD相對應的電阻值，然后通過數字阻抗合成模塊向外部輸該電阻，所有工作過程，電阻數據是中間變量，而溫度是最終的結果，所以溫度數據和電阻數據可以同時顯示在顯示模塊上，便于客戶觀檢測工業回路的前端傳感器和后端的變送器以及二次儀表的信號傳遞的準確度。本實用新型進一步采用上述技術特征，其優點在于，能夠提高熱電阻校準和測量的精度，熱穩定性好，獲得高精度的輸出電阻，熱穩定性好，在此基礎上，還包括用于校準溫度的溫度變速器，能夠將溫度數據和電阻數據可以同時顯示在顯示模塊上，方便客戶隨時觀察溫度量和電阻值的對應關系，尤其是工廠檢修中，集中測試熱電阻傳感器的性能時，可以快速檢測在相同溫度環境下傳感器的電阻值，方便使用。優選的，所述中央處理模塊采用微控制器。其中，所述中央處理模塊采用微控制器，并與所述模數轉換模塊、數模轉換模塊、 人機交互模塊和顯示模塊相連接，即采用了微控制器(MCU)控制測量模式和模擬輸出模式的工作過程。本實用新型進一步采用上述技術特征，其優點在于，能夠提高熱電阻校準和測量的精度，熱穩定性好，獲得高精度的輸出電阻，熱穩定性好，在此基礎上，所述中央處理模塊采用微控制器，更進一步促進對測量模式和模擬輸出模式工作過程的控制。優選的，所述顯示模塊采用IXD液晶顯示器。本實用新型進一步采用上述技術特征，其優點在于，能夠提高熱電阻校準和測量的精度，熱穩定性好，獲得高精度的輸出電阻，熱穩定性好，在此基礎上，所述顯示模塊采用 LCD液晶顯示器，便于將溫度數據和/或電阻數據通過LCD液晶顯示器顯示出來，使用方便、直觀。優選的，所述人機交互模塊包括溫度設定單元。本實用新型進一步采用上述技術特征，其優點在于，能夠提高熱電阻校準和測量的精度，熱穩定性好，獲得高精度的輸出電阻，熱穩定性好，在此基礎上，采用所述溫度設定單元進行手動的溫度設定，便于改變其溫度，并可以同時獲知在該溫度環境下傳感器的電阻值，再進一步促進使用的便捷性。優選的，所述信號比例放大模塊還包括與數模轉換模塊形成REF反饋的積分單
J Li o其中，所述信號比例放大模塊還包括與數模轉換模塊形成REF反饋的積分單元， 所述數模轉換模塊輸出模擬信號至比例放大模塊，得到待輸出電阻，經過積分單元之后與所述數模轉換模塊形成REF反饋，所述積分單元采用I/V積分，即將電流信號積分為電壓信號，實現動態的校準，與現有技術相比，能夠更為精確地實現模擬輸出模式的工作過程。優選的，所述恒流源的激勵電流為200微安。本實用新型進一步采用上述技術特征，其優點在于，所述恒流源的激勵電流為200 微安，不會造成傳感器的發熱，保證了熱電阻的測量精度，同時也避免了單方面追求測量精度的弊端，能夠同時保證測量精度和低成本。優選的，還包括通信模塊。本實用新型進一步采用上述技術特征，其優點在于，能夠提高熱電阻校準和測量的精度，熱穩定性好，獲得高精度的輸出電阻，熱穩定性好，還可以將溫度數據和電阻數據同時顯示在顯示模塊上，加之，所述通信模塊采用上位機實現通信，能夠實現校準的智能化和網絡化，便于熱電阻的校準和測量，方便聯機打印校準測量報告，便于實際的應用與操作。
圖1是本實用新型一種實施例的結構示意圖；圖2是本實用新型另一種實施例的比例放大模塊結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖，對本實用新型的較優的實施例作進一步的詳細說明實施例1 :如圖1所示，本例提供一種熱電阻校準測量裝置，包括用于提供電流激勵信號的恒流源；與所述恒流源連接的熱電阻傳感器；與所述熱電阻傳感器依次連接的模數轉換模塊、中央處理模塊、數模轉換模塊以及信號比例放大模塊；與所述中央處理模塊連接的人機交互模塊和顯示模塊；以及，與所述熱電阻傳感器、模數轉換模塊和人機交互模塊連接的電源。其中，所述恒流源用于提供固定的電流激勵信號，采用恒流源提供內部激勵信號， 則不需要其他分立元件；所述熱電阻校準測量裝置采用的熱電阻即RTD，可以采用鉬電阻， 本例采用運放構成單口網絡，通過人機交互模塊和中央處理模塊得到輸入電壓及電流的比值，其中，中央處理模塊是核心模塊，用于實現數據處理和控制；所述信號比例放大模塊直接與外部設備相連，本例包括兩種工作模式，即測量模式和模擬輸出模式，測量模式下，所述恒流源提供內部電流激勵，數值為固定的電流激勵，當外接到被測試的熱電阻傳感器時， 該激勵電流構成回路，那么在熱電阻上就會生產一個壓降，這個電壓與熱電阻傳感器的電阻變化成正比，這個電壓信號直接傳送至模數轉換模塊，由于采用的恒流源提供的固定激勵電流較小，不會造成阻性傳感器的發熱，保證了熱電阻的測量精度，熱穩定性好。本例的應用領域多為工業過程的環路設備上，現場使用環境較為復雜，干擾主要作用在A/D測量上，因此，在硬件的設計需要滿足一定的標準，比如具有一定的抗電磁干擾，本例所述的模數轉換模塊采用A/D芯片，可以采用慢速高精度小信號的A/D芯片實現測量，同時，加入線性濾波，能夠更為有效地抑制噪聲信號的干擾。所述模擬輸出模式的工作過程與測量模式的工作過程是相反的，模擬輸出模式下，本例可以等效為一個可變電阻，這時外部設備會提供一個測試激勵信號輸入到本例內部，根據外界阻性測試設備的不同，激勵信號的大小也不同，能夠在軟硬件結合的基礎上實現數字精密合成電阻的功能，所述數模轉換模塊采用D/A芯片根據外部測試信號的大小和待輸出電阻的阻值來計算和輸出信號。與現有技術相比，其優點在于，本例能夠獲得高精度的輸出電阻，熱穩定性好，在此基礎上，還能夠模擬并測試熱電阻的歐姆特性，包括了測量模式和模擬輸出模式兩種工作模式，無需額外的裝置，降低了測量的工作量和成本。實施例2 與實施例1不同的是，本例還包括用于輸出熱電阻值的數字阻抗合成模塊。其中，所述數字阻抗合成模塊采用線性的可變阻抗合成器，用于在模擬輸出模式下，中央處理模塊根據設定的溫度值，計算當前溫度熱電阻相對應的電阻值，然后通過該數字阻抗合成模塊向外部輸出該電阻。本例進一步采用上述技術特征，其優點在于，能夠提高熱電阻校準和測量的精度， 熱穩定性好，獲得高精度的輸出電阻，熱穩定性好，在此基礎上，還包括用于輸出熱電阻值的數字阻抗合成模塊，便于更進一步精確實現對熱電阻的模擬和測試。實施例3:與實施例2不同的是，本例還包括用于校準溫度的溫度變速器。其中，在測量模式下，本例檢測外部的熱電阻或者模擬設備的信號，經過模數轉換模塊的A/D轉化和中央處理模塊的計算后，得出測量的電阻值，再根據RTD的溫度和其電阻的函數關系式計算出當前電阻值所對應的溫度，在模擬輸出模式下，中央處理模塊根據設定的溫度值，計算當前溫度的RTD相對應的電阻值，然后通過數字阻抗合成模塊向外部輸該電阻，所有工作過程，電阻數據是中間變量，而溫度是最終的結果，所以溫度數據和電阻數據可以同時顯示在顯示模塊上，便于客戶觀檢測工業回路的前端傳感器和后端的變送器以及二次儀表的信號傳遞的準確度。本例進一步采用上述技術特征，其優點在于，能夠提高熱電阻校準和測量的精度， 熱穩定性好，獲得高精度的輸出電阻，熱穩定性好，在此基礎上，還包括用于校準溫度的溫度變速器，能夠將溫度數據和電阻數據可以同時顯示在顯示模塊上，方便客戶隨時觀察溫度量和電阻值的對應關系，尤其是工廠檢修中，集中測試熱電阻傳感器的性能時，可以快速檢測在相同溫度環境下傳感器的電阻值，方便使用。實施例4 [0056]與實施例1不同的是，本例所述中央處理模塊采用微控制器。其中，所述中央處理模塊采用微控制器，并與所述模數轉換模塊、數模轉換模塊、 人機交互模塊和顯示模塊相連接，即采用了微控制器(MCU)控制測量模式和模擬輸出模式的工作過程。本例進一步采用上述技術特征，其優點在于，能夠提高熱電阻校準和測量的精度， 熱穩定性好，獲得高精度的輸出電阻，熱穩定性好，在此基礎上，所述中央處理模塊采用微控制器，更進一步促進對測量模式和模擬輸出模式工作過程的控制。實施例5 與實施例4不同的是，本例所述顯示模塊采用IXD液晶顯示器。本例進一步采用上述技術特征，其優點在于，能夠提高熱電阻校準和測量的精度， 熱穩定性好，獲得高精度的輸出電阻，熱穩定性好，在此基礎上，所述顯示模塊采用LCD液晶顯示器，便于將溫度數據和/或電阻數據通過LCD液晶顯示器顯示出來，使用方便、直觀。實施例6 與實施例1不同的是，本例所述人機交互模塊包括溫度設定單元。本例進一步采用上述技術特征，其優點在于，能夠提高熱電阻校準和測量的精度， 熱穩定性好，獲得高精度的輸出電阻，熱穩定性好，在此基礎上，采用所述溫度設定單元進行手動的溫度設定，便于改變其溫度，并可以同時獲知在該溫度環境下傳感器的電阻值，再進一步促進使用的便捷性。實施例7 如圖2所示，與實施例6不同的是，本例所述信號比例放大模塊還包括與數模轉換模塊形成REF反饋的積分單元。其中，所述信號比例放大模塊還包括與數模轉換模塊形成REF反饋的積分單元， 所述數模轉換模塊輸出模擬信號至比例放大模塊，得到待輸出電阻，經過積分單元之后與所述數模轉換模塊形成REF反饋，所述積分單元采用I/V積分，即將電流信號積分為電壓信號，實現動態的校準，與現有技術相比，能夠更為精確地實現模擬輸出模式的工作過程。實施例8 與實施例7不同的是，本例所述恒流源的激勵電流為200微安。本例進一步采用上述技術特征，其優點在于，所述恒流源的激勵電流為200微安， 不會造成傳感器的發熱，保證了熱電阻的測量精度，同時也避免了單方面追求測量精度的弊端，能夠同時保證測量精度和低成本。實施例9:與實施例8不同的是，本例還包括通信模塊。本例進一步采用上述技術特征，其優點在于，能夠提高熱電阻校準和測量的精度， 熱穩定性好，獲得高精度的輸出電阻，熱穩定性好，還可以將溫度數據和電阻數據同時顯示在顯示模塊上，加之，所述通信模塊采用上位機實現通信，能夠實現校準的智能化和網絡化，便于熱電阻的校準和測量，方便聯機打印校準測量報告，便于實際的應用與操作。以上所述之具體實施方式
為本實用新型的較佳實施方式，并非以此限定本實用新型的具體實施范圍，本實用新型的范圍包括并不限于本具體實施方式
，凡依照本實用新型之形狀、結構所作的等效變化均在本實用新型的保護范圍內。
權利要求1.一種熱電阻校準測量裝置，其特征在于，包括用于提供電流激勵信號的恒流源；與所述恒流源連接的熱電阻傳感器；與所述熱電阻傳感器依次連接的模數轉換模塊、中央處理模塊、數模轉換模塊以及信號比例放大模塊；與所述中央處理模塊連接的人機交互模塊和顯示模塊；以及，與所述熱電阻傳感器、模數轉換模塊和人機交互模塊連接的電源。
2.根據權利要求1所述的熱電阻校準測量裝置，其特征在于，還包括用于輸出熱電阻值的數字阻抗合成模塊。
3.根據權利要求2所述的熱電阻校準測量裝置，其特征在于，還包括用于校準溫度的溫度變速器。
4.根據權利要求1、2或3所述的熱電阻校準測量裝置，其特征在于，所述中央處理模塊采用微控制器。
5.根據權利要求4所述的熱電阻校準測量裝置，其特征在于，所述顯示模塊采用LCD液晶顯不器。
6.根據權利要求1、2或3所述的熱電阻校準測量裝置，其特征在于，所述人機交互模塊包括溫度設定單元。
7.根據權利要求6所述的熱電阻校準測量裝置，其特征在于，所述信號比例放大模塊還包括與數模轉換模塊形成REF反饋的積分單元。
8.根據權利要求7所述的熱電阻校準測量裝置，其特征在于，所述恒流源的激勵電流為200微安。
9.根據1、2或3所述的熱電阻校準測量裝置，其特征在于，還包括通信模塊。
10.根據8所述的熱電阻校準測量裝置，其特征在于，還包括通信模塊。
專利摘要本實用新型提供一種熱電阻校準測量裝置，包括用于提供電流激勵信號的恒流源；與所述恒流源連接的熱電阻傳感器；與所述熱電阻傳感器依次連接的模數轉換模塊、中央處理模塊、數模轉換模塊以及信號比例放大模塊；與所述中央處理模塊連接的人機交互模塊和顯示模塊；以及，與所述熱電阻傳感器、模數轉換模塊和人機交互模塊連接的電源，能夠獲得高精度的輸出電阻，熱穩定性好，在此基礎上，還能夠模擬并測試熱電阻的歐姆特性，包括了測量模式和模擬輸出模式兩種工作模式，無需額外的裝置，降低了測量的工作量和成本。
文檔編號G01K15/00GK202350952SQ201120454359
公開日2012年7月25日 申請日期2011年11月16日 優先權日2011年11月16日
發明者李斌 申請人:深圳市業海科技發展有限公司