專利名稱：智能標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻檢定儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電阻檢定儀表類，并與微處理機(jī)有關(guān)。
目前國內(nèi)外檢定標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻主要使用的儀器是各類平衡電橋和電子電位差計(jì)。如密勒電橋，卡思特電橋等。它們的精度雖然很高，但機(jī)械式的檢流計(jì)難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。在線電阻的四線制法雖比三線制法測量精度高，但因有電流反轉(zhuǎn)電路，使操作復(fù)雜。特別在低溫測量中，引線很長，阻值大，溫度計(jì)的電阻值相對又很小，引線中的溫度梯度變化很大，這時(shí)用電橋的四線制就不能全補(bǔ)償在線電阻。另外電橋電路中全部用標(biāo)準(zhǔn)繞線電阻，故體積大，重量重，成本高。又如常用的UJ系列電子電位差計(jì)，雖精度較高，但使用方法繁鎖，沒有線性修正，測出的數(shù)據(jù)要查表求出對應(yīng)值。總之，它們都需要多次平衡，因此不能用于溫度快速變化場合，不適于自動(dòng)記錄，而且對電源要求很高。測量點(diǎn)數(shù)量受限制，與微機(jī)連接有困難，給計(jì)量部門和現(xiàn)場測量帶來不便。
本實(shí)用新型的目的是解決上述不足，提出一種全自動(dòng)，“智能化”，精度高，成本低，維修方便，使用方法簡單，運(yùn)行可靠，便攜式的標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻檢定儀，它不僅可檢定一、二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻，還可檢定PT－100鉑電阻。
本實(shí)用新型的解決方案是參見圖1、圖2，電阻檢定儀由直流穩(wěn)壓源(1)、主計(jì)算機(jī)(2)、顯示控制電路(3)、顯示屏(4)、A／D轉(zhuǎn)換電路(5)、D／A伺服反饋控制電路(6)、反饋增益控制電路(7)、恒流源式四線制電阻測量電路(8)、放大電路(9)、實(shí)時(shí)測量邏輯控制電路(10)、測零電路(11)和測電流電路(12)組成。它具有導(dǎo)線電阻全補(bǔ)償，零點(diǎn)飄移補(bǔ)償，增益可變等全自動(dòng)化實(shí)時(shí)測量功能。采用了國際STD總線標(biāo)準(zhǔn)的模塊式結(jié)構(gòu)組裝在機(jī)箱內(nèi)。
直流穩(wěn)壓電源(1)，是一個(gè)獨(dú)立的電源盒，接入220V交流電后經(jīng)變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓分別輸出三路穩(wěn)定的正負(fù)直流電，并送入儀器箱內(nèi)。主計(jì)算機(jī)(2)通電后，立即自動(dòng)進(jìn)入監(jiān)控程序，首先控制A／D轉(zhuǎn)換電路(5)和D／A伺服反饋控制電路(6)初始化，使得(6)輸出到放大電路(9)的輸入負(fù)端為零。再通過反饋增益控制電路(7)，將(9)的增益倍數(shù)設(shè)為某一定值，初始化工作結(jié)束。顯示控制電路(3)將輸出“0…0”送入顯示屏(4)顯示。主計(jì)算機(jī)(2)控制實(shí)時(shí)測量邏輯控制電路(10)，使(9)的輸入正端打向測零電路(11)，經(jīng)(9)(5)將零點(diǎn)飄移電壓采樣、記錄、保存。(9)的正端極打向(11)，主計(jì)算機(jī)(12)輸出一個(gè)微小電壓給(6)測量放大倍數(shù)的電壓值并保存。主計(jì)算機(jī)(2)控制(10)，使(9)的正端接入測電流電路(12)進(jìn)行采樣、保存。最后主計(jì)算機(jī)(2)控制(10)，使(9)的正端接入恒流源式四線制電阻測量電路(8)，測試標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻。經(jīng)七次多參數(shù)實(shí)時(shí)測量得出七個(gè)電壓值，經(jīng)計(jì)算機(jī)計(jì)算求出七個(gè)參數(shù)的聯(lián)立解，再經(jīng)標(biāo)定系數(shù)和偏移量修正，進(jìn)行非線性補(bǔ)償，最后得出真值由顯示屏(4)顯示。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是1、實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化檢測。
2、保證長期工作運(yùn)行可靠，測試時(shí)顯示快、便攜式、體積小、重量輕、便于操作。
3、應(yīng)用范圍廣、可檢定一、二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻，工業(yè)PT－100鉑電阻，還可做測溫儀使用。
4、結(jié)構(gòu)為插入模塊式、調(diào)試和維修方便，并備有擴(kuò)展通訊接口。
5、采用實(shí)時(shí)多參數(shù)測試，自動(dòng)化程度高，成批生產(chǎn)儀器對元件一致性可不嚴(yán)格要求，調(diào)試中調(diào)整量極小，故使生產(chǎn)工藝簡單，成本低，經(jīng)濟(jì)效益高。
本實(shí)用新型為高精度測溫電橋的換代產(chǎn)品，可用來裝備全國各有關(guān)計(jì)量部門，包括工廠、企業(yè)計(jì)量部門，也可用于其它類電阻的生產(chǎn)使用部門。


圖1為智能標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻檢定儀電路組成框圖。
其中1表示直流穩(wěn)壓電源2表示主計(jì)算機(jī)3表示顯示控制電路4表示顯示屏5表示A／D轉(zhuǎn)換電路6表示D／A伺服反饋控制電路7表示反饋增益控制電路8表示恒流源式四線制電阻測量電路9表示放大電路10表示實(shí)時(shí)測量邏輯控制電路11表示測零電路12表示測電流電路圖2為智能標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻檢定儀外形結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為伺服反饋控制與檢測電路模塊原理圖。
其中(3－1)表示譯碼電路(3－2)表示D／A伺服反饋控制電路(3－3)表示D／A基準(zhǔn)電源控制電路(3－4)表示實(shí)時(shí)參數(shù)測量邏輯控制電路(1)(3－5)表示實(shí)時(shí)參數(shù)測量邏輯控制電路(2)(3－6)表示外控鉑電阻測量接線柱圖4為控制增益放大電路與A／D轉(zhuǎn)換模塊原理圖。
其中(4－1)表示A／D轉(zhuǎn)換芯片(4－2)表示PIO芯片(4－3)表示增益可調(diào)邏輯控制電路圖5為STD總線插接模塊結(jié)構(gòu)圖。
其中(5－1)表示STD總線母板(5－2)表示計(jì)算機(jī)主機(jī)塊(5－3)表示顯示控制電路模塊(5－4)表示伺服反饋控制與檢測電路模塊(5－5)表示控制增益放大電路與A／D轉(zhuǎn)換模塊實(shí)施例參見圖5，智能標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻檢定儀采用STD總線母板(5－1)，和計(jì)算機(jī)主機(jī)塊(5－2)，顯示控制電路模塊(5－3)、伺服反饋控制與檢測電路模塊(5－4)、控制增益放大電路與A／D轉(zhuǎn)換模塊(5－5)組合了插接模塊結(jié)構(gòu)。
參見圖3，譯碼電路(3－1)，通過A2－A7的輸入、可譯碼出8個(gè)口地址輸出，分別控制D／A伺服反饋控制電路(3－2)，D／A基準(zhǔn)電源控制電路(3－3)，實(shí)時(shí)參數(shù)測量邏輯控制電路(1)(3－4)，實(shí)時(shí)參數(shù)測量邏輯控制電路(2)(3－5)的選片。(3－4)、(3－5)通過CS5、CS4和D0、D1的信號(hào)分別控制K1、K2、K3開關(guān)動(dòng)作。(3－3)由WR、CS1和D0－D7信號(hào)控制輸出電源信號(hào)的負(fù)值，通過A1運(yùn)放器轉(zhuǎn)換為電壓，作為基準(zhǔn)源輸入給下一級(3－2)，此基準(zhǔn)源可以由計(jì)算機(jī)控制8位數(shù)據(jù)線隨時(shí)改變。通過(3－2)中WR、CS2、D0－D7信號(hào)控制A2，輸出的電壓值輸入到放大電路(9)的負(fù)端。K1、K2采用四路雙刀開關(guān)，公共端b接放大電路(9)的正端，公用a端接TRC恒流源。
(3－6)為儀器前面板接線柱，R7為測量標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻，在檢測中由恒流源供電通過K2、K3組成四線制，由計(jì)算機(jī)控制改變K2，K3的位置分別可測出四路a5C3O、a5C4O、a4C4O、a4C3O對應(yīng)的電壓值V1、V2、V3、V4，經(jīng)計(jì)算可得出R1＝ (V2-V1+V4-V3)/(2I)公式中可以將四線制引線電阻r1、r2、r3、r4參數(shù)全部消掉，這種方法可使四根導(dǎo)線不同長短，可對引線電阻誤差全補(bǔ)償。
通過K1、K2開關(guān)可實(shí)現(xiàn)多參數(shù)測試。當(dāng)K1、K2打向a1、b1時(shí)，OUT正端接地，計(jì)算機(jī)控制(3－2)，使OUT負(fù)端為零，測出零飄。計(jì)算機(jī)控制(3－3)使A1輸出電壓送入(3－2)為基準(zhǔn)源。計(jì)算機(jī)控制(3－2)使A2送入微小電壓給OUT負(fù)端，OUT正端狀態(tài)不變，測出放大增益真值。當(dāng)K1、K2打向a2、b2時(shí)，則TRC恒流源通過R標(biāo)輸入OUT正端，測出電流的真值。K1、K2、K3組合可測出四線制的4個(gè)回路電壓，從而實(shí)時(shí)測出七個(gè)參數(shù)電壓值，使得零點(diǎn)、電流、增益用實(shí)測真值計(jì)算求出R7，引線電阻也得到全補(bǔ)償。
圖1中伺服反饋控制電路是通過(3－2)(3－3)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)(3－3)給定基準(zhǔn)源后，(3－2)采用對稱收縮的方法，根據(jù)計(jì)算機(jī)的采集量改變碼數(shù)反饋到放大電路(9)的負(fù)端進(jìn)行伺服調(diào)解平衡，使(9)輸入端正負(fù)之差為0.15Ω、0.2Ω、0.4Ω、2Ω四檔，根據(jù)測電阻的范圍控制增益和分辨率。保證了準(zhǔn)確度優(yōu)于10－5。
參見圖4，(4－1)為A／D轉(zhuǎn)換芯片，它將轉(zhuǎn)換的結(jié)果通過PIO芯片(4－2)傳送給計(jì)算機(jī)。控制增益放大電路由三級A3、A4、A5運(yùn)放器組成。(4－3)為K4、K5開關(guān)的邏輯控制電路。由計(jì)算機(jī)控制K4、K5組成四檔增益可調(diào)電路。計(jì)算機(jī)軟件控制CS5、CS4、D0。(4－3)由CS5、CS4、D0控制，使得硬件有四種增益組合方式R5R7、R5R8、R4R7、R4R8，從而保證了各檔量程等精度。
權(quán)利要求1.一種智能標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻檢定儀，它由直流穩(wěn)壓源(1)，主計(jì)算機(jī)(2)，顯示控制電路(3)，顯示屏(4)，A/D轉(zhuǎn)換電路(5)，D/A伺服反饋控制電路(6)，反饋增益控制電路(7)，放大電路(9)，測零電路(11)和測電流電路(12)組成，其特征是在電路中接入恒流源式四線制電阻測量電路(8)和實(shí)時(shí)測量邏輯控制電路(10)，直流穩(wěn)壓電源(1)是一個(gè)獨(dú)立的電源盒，輸出三路穩(wěn)定的正負(fù)直流電，送入儀器箱內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的電阻檢定儀，其特征是采用STD總線母板(5－1)與主計(jì)算機(jī)塊(5－2)，顯示控制電路模塊(5－3)，伺服反饋控制和檢測電路模塊(5－4)，控制增益放大電路和A／D轉(zhuǎn)換模塊(5－5)組合成插接模塊結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1、2所述的電阻檢定儀，其特征是伺服反饋控制電路與檢測電路由譯碼電路(3－1)，伺服反饋控制電路(3－2)，基準(zhǔn)電源控制電路(3－3)，實(shí)時(shí)參數(shù)測量邏輯控制電路(1)(3－4)，實(shí)時(shí)參數(shù)測量邏輯控制電路(2)(3－5)，外控鉑電阻測量接線柱(3－6)組成，它通過K1、K2開關(guān)實(shí)現(xiàn)多參數(shù)測試。
4.如權(quán)利要求1、3所述的電阻檢定儀，其特征是在檢測中由恒流源供電通過K2、R1組成四線制，由計(jì)算機(jī)控制改變K2、K3的位置分別可測出四路a5c3O、a5c4O、a4c4O、a4c3O對應(yīng)的電壓值V1、V2、V3、V4。
5.如權(quán)利要求1所述的電阻檢定儀，其特征是放大電路(9)的輸入端正負(fù)之差為0.15Ω，0.2Ω，0.4Ω，2Ω四檔，根據(jù)測電阻范圍控制增益和分辯率，準(zhǔn)確度優(yōu)于10－5。
6.如權(quán)利要求1所述的電阻檢定儀，其特征是控制增益放大電路由三級A3、A4、A5運(yùn)放器組成，(4－3)為K4、K5開關(guān)的邏輯控制電路，由計(jì)算機(jī)控制K4、K5組成四檔增益可調(diào)電路，計(jì)算機(jī)軟件控制CS5、CS4、D8，(4－3)由CS5、CS4、D8控制，使硬件有四種增益組合方式R5R7，R5R8，R4R7，R4R8，使各檔量程等精度。
專利摘要一種智能標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻檢定儀由直流穩(wěn)壓電源，主計(jì)算機(jī)，顯示控制電路，顯示屏，A/D轉(zhuǎn)換電路，D/A伺服反饋控制電路，反饋增益控制電路，恒流源式四線制電阻測量電路，放大電路，實(shí)時(shí)測量邏輯控制電路，測零電路和測電流電路組成。它用計(jì)算機(jī)控制實(shí)多時(shí)參數(shù)測量和恒流源式四線制測量。優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化檢測，保證長期工作運(yùn)行可靠，測試時(shí)顯示快，便攜式，體積小，重量輕，便于操作，使用范圍廣，生產(chǎn)工藝簡單，成本低。
文檔編號(hào)G01R27/14GK2072229SQ9020097
公開日1991年2月27日 申請日期1990年2月1日 優(yōu)先權(quán)日1990年2月1日
發(fā)明者李志 , 解慧, 王汝梅 申請人:唐山工程技術(shù)學(xué)院