便携式箱式电阻炉自动校准装置的研制

1.1   工作原理
本校准装置基于JJF 1376-2012《箱式电阻炉校准规范》规定的测试方法开发，主要适用于箱式及其工作原理相似的各类电阻炉的校准，能够对炉温偏差、稳定性、均匀性、最大温差和不确定度分析等相关参数进行数据的同步记录，结合相应的软件处理程序，对各类数据进行自动计算和处理，可以根据不同测试依据和标准，提供相应的结果，整个装置集合化程度高，体积小且便于携带，而且操作简便[4]。校准装置的总体设计分为硬件组装和软件开发两部分，原理图如图1所示。

硬件组装包含上位机和下位机的联机操作。上位机部分是由预装有Windows 7以上操作系统的计算机，来完成测试数据的实时接收和记录、温度补偿处理、相关参数分析和计算、证书生成等一系列功能[5]；下位机部分是由STC单片机作为控制单元，实现多路切换，同时搭配热电偶多路采集模块、温度数据读取模块，对一定时间间隔内多组温度传感器测量值循环提取，同时将多组热电偶采集的数据同步导入温度仪表。上位机与下位机通过RS232串口通信协议相互连接，从而实现采集数据的同步传输，实现相应的校准功能[6]。

软件开发主要是完善人机交互控制界面，使得操作方式更加便捷，数据更加直观和清楚。软件部分由核心 CPU模块、时间及通道设置模块和继电器采集模块三部分组成，功能主要包括校准模式选择、环境参数设定，数据存储方式、数据处理、记录查询和其他功能。

1.2   自动校准装置的结构分析
本文所研究的自动校准装置结构如图2所示。

该校准装置外部主要由湿度传感器连接端、通信天线、机械按键区、显示区、热电偶扩展模块及热电阻扩展模块等组成，其核心结构是湿度传感器连接端、按键及显示区。湿度传感器连接端连接湿度传感器，为方便使用者开展测量，通道选择采用按键式的设计进行选择与调试，在显示区显示相关曲线及数据。该装置的连接件选用标准接插件和航空插头，使得温度传感器的连接和替换更加便捷，参考热电偶参考端补偿温度，采用铝合金材料的均温体结合内置高精度数字温度传感器，可提供优于0.2℃的补偿温度，通过这些设计，使得该校准装置巡检速度高、接线方式灵活、便于工作。