热电偶.doc

大庆石油学院本科生毕业设计（论文）摘 要我国在1991年开始执行ITS-90国际温标以后，长时间没有更改旧的热电偶分度表，直到1997年6月才发布GB/T16839.1-1997热电偶分度表。新分度表不但给出了分度公式，而且给出了反函数。新分度表的颁布在测温界是一件大事，这是一种权威性的文献，指导整个国内的温度测量。通过毕业设计中的模拟实验室，验证了新标准中的八种热电偶分度公式的正确性，及分度表的正确性。同时也讨论了“作用函数法”的意义，它是工业测温、检定中常用的方法，它的普遍意义在于可以对实际工作热电偶进行分度，建立自己的分度表。关键词：热电偶；ITS-90；分度表；反函数AbstractAfter our country carried out the ITS-90 international scale of thermometer in 1991, the graduated table of the old thermo-element has not been changed for a long time, and only by the time 1997 that GB/ T16839.1-1997 graduated table of thermo-element issued. The new graduated table does not only give us a graduated formula, and also gives a inverse function to us. That the new graduated table promulgates was an important matter in the field of the measuring temperature, this is one kind of authoritative literature, and it instructs the entire domestic temperature survey.Through the simulated laboratory of the graduation design, the accuracy of the graduated formulas of eight kinds of thermo-element in the new standard has been confirmed, and the accuracy of graduated table has also been confirmed. At the same time it also discussed the significance of the function method, it is the commonly used method of measuring temperature and examination in the industry, its universal significance lies in may carry on graduation to the practically working thermo-element, and it establishes its own graduated table. Key word: Thermo-element; ITS-90; Graduated table; Inverse function目 录第1章 概 述11.1 课题的背景11.2 热电偶传递方法1第2章 热电偶的种类及分度号42.1 热电偶的材料42.2 标准化热电偶42.3 注意事项6第3章热电偶的校验及误差分析83.1 热电偶的校验方法83.2 热电偶测温误差分析10第4章热电偶校验的软件模拟124.1 软件总的构思124.2 分度公式12第5章 数据的采集和处理205.1采集系统的组成与功能：205.2：采集卡信号连接：22第6章通过程序框图说明程序的作用25参考文献27致 谢28附 录29III大庆石油学院本科生毕业设计（论文）第1章 概 述1.1 课题的背景我国在1991年开始执行ITS-90国际温标以后，长时间没有更改旧的热电偶分度表，直到1997年6月才发布GB/T16839.1-1997热电偶分度表。该标准是根据国际电工委员会IEC出版物584-1第二版（1995年）热电偶 第1部分：分度表制定的。IEC以1990年国际温标（ITS-90）为依据。GB/T16839.1-1997提供了R、S、B、J、T、E、K和N八种热电偶的温度热电势和热电势温度的分度表及分度公式。这是目前热电偶测温领域最具权威的重要国家标准。我院自动化专业实验室的热电偶及配套的温度仪表由于标准的变更早已淘汰，在没有新的设备配置的情况下，本设计开发软件来模拟新国际下的热电偶校验过程。本毕业设计的基本要求：1. 了解热电偶温度仪表的校验标准、规范；2. 理解GB/T16839.1-1997热电偶分度计算公式；3. 编制仿真软件模拟实验室对热电偶的温度测量及校验。1.2 热电偶传递方法热电偶的量值传递是根据我国标准热电偶检定系数表进行的。基准、标准热电偶的分度误差，即复现国际实用温标的极限误差，其中各项误差是按“和方根”原则处理的。总误差用不确定度S表示。它包括了随机不确定度和系统不确定度，均取最大值，由于分度方法不同，所以误差来源也不同。1.2.1 二次方程式根据ITS-90与ITPS-68温标的差值表可知，它们在800附近的差值已达到0.35，必须用高次多项式进行直接计算，即GB/T16839.1-1997给出的分度公式来计算。若取7次多项式，则需7个分度点，这样不仅增加检定的工作量，同时计算工作量也要大大增加。在工业计算机测量中不是很好的办法。如果热电偶有一个参考函数表，我们就可以用比较简单的差值曲线拟合法进行计算，差值函数采用二次方程式，其准确度就完全可以满足实际工作的需要，差值函数表达式为 （1-1）式中：E(t)热电偶在温度t时的电势值（V）； Er(t)热电偶参考函数表在温度t时的对应电势值（V）； a，b，c为三个系数。对于S型和B型两种标准热电偶在01800的参考函数Er(t)的整百度函数表列于表11中。表11 S型和B型标准热电偶整百度参考函数表 温度 S 型 B 型Er(t)（V）de/dt（V/）Er(t)（V）de/dt（V/）100200300400500600700800900100011001200130014001500160017001800645.131440.322323.573260.294233.645237.816273.107342.128446.829536.5410752.0811951.0613159.1714372.0215581.2116777.9517946.287.338.479.149.579.8910.1910.5210.8711.2311.5611.8412.0312.1212.1212.0511.8611.4433.18178.12430.78786.821241.731790.882429.563152.943956.004833.375779.236786.977849.018956.4110098.5111262.5112432.9413591.220.902.003.054.065.035.956.827.648.419.139.7810.3610.8611.2711.5511.7011.6811.45当铂铑10铂热电偶在锌（419.527），铝（660.323），铜（1084.62）三个温度点分度时，其a，b，c三个参数可由下面关系式求得：a=4.47201EZn4.453670EAl+0.981667ECub=0.0108965EZn0.0147221EAl0.00382658ECuc=6.2440810-6EZn9.7877010-6EAl+3.5436210-6ECu这样可以根据热电偶的参考函数表计算出被检热电偶（S型）t90E新的分度表，即可用于工业场合。第2章 热电偶的种类及分度号该设计是对于8种热电偶进行试验，首先先了解8种型号的热电偶的基本构成和适用范围，有利于更加灵活地选择和使用这些热电偶。2.1 热电偶的材料根据热电偶测温基本原理，理论上似乎任意两种导体都可以组成热电偶。但是，为了保证可靠地进行具有足够精度的问地测量，并不是所有的倒替都可以用来作热电偶的材料，工程上必须对它们进行严格的选择。工业上对热电偶材料一般有以下要求：1. 物理稳定性要高，即在测温范围内其热电性质不随时间而变化；2. 化学稳定性要高，即在高温下不被氧化和腐蚀；3. 电阻温度系数要小，导电率要高，组成热电偶后产生的热电势要大，其值与温度成线性关系或有近似线性的单值函数关系；4. 材料复现性要好（同种成分材料制成的热电偶，其热电性质均相同的性质称复现性），这样便于成批生产，而且在应用上也可保证良好的互换性；5. 材料组织均匀，要有韧性，便于加工成丝。在实际生产中还很难找到一种能够完全满足上述要求的热电极材料。在选择热电极材料时应根据具体情况，在不同的测温条件下，选用不同的热电极材料。目前在国际上被公认的比较好的热电极材料只要几种，这些材料是经过精选而且标准化了的，他们分别被应用在各温度范围内，测温效果良好。2.2 标准化热电偶所谓标准化热电偶是指制造工艺比较成熟应用广泛，能成批生产，性能优良而稳定并已列入工业标准化文件中的热电偶。由于标准文件中对同一型号的标准热电偶规定了统一的热电极材料及其化学成分，热电性质和允许偏差，故同一型号的标准热电偶互换性号，具有统一的分度表，并有与其配套的其他附件和显示仪表可供选用。目前在我国广泛使用的标准化热电偶的性能和特点如下：1. 铂铑-铂热电偶（分度号S）铂铑10-铂热电偶是由直径为0.5+0.020mm的铂铑10丝和纯铂丝制成。其中铂铑10为正极，铂丝为负极。这是1886年最早研究成功的一种热电偶。从1927年到1989年一直作为国际问标的内插仪器之一。它是一种贵金属热电偶，工业测温中，一般可长期使用在1300以下的温度测量；再良好的使用环境下，可短期测量1600的温度。在所有的热电偶中，铂铑合金热电偶的抗高温氧化的性能是最好的。铂铑10-铂热电偶的物理化学性质稳定，测量精度高，宜在氧化性及中性气氛中长期使用，在真空中可短期使用，但不能在还原性气氛及含有金属或者非金属蒸汽中使用，除非外面套有合适的非金属保护套管，防止这些气氛和它直接接触。这种热电偶在高温下长期使用时，其晶粒会过分增大，导致铂电极折断。高温下铂电极对污染较为敏感，热电势会下降，而且铂铑极中的铑成分挥发或向铂电极扩散，这样热电势也会下降。这种热电偶的热电势较小，价格较贵，这是它的不足之处。2. 铂铑13-铂热电偶（分度号R）铂铑13-铂热电偶，铂铑13为正极，纯铂为负极。其性能与铂铑10-铂热电偶基本相似，R型热电偶似乎比S型稳定的多，而且各制造厂之间生产的同样名义成分的热电偶变化状况小得多，而且有更优良的性能，有代替铂铑10-铂热电偶的趋势。3. 铂铑30-铂铑6（分度号B）铂铑30-铂铑6热电偶，铂铑30丝为正极，铂铑6丝为负极。它是60年代发展起来的一种贵金属高温热电偶，它的两歌热电极都是铂铑合金，因而提高了抗污染能力。长期使用温度达1600，短期可用至1800。与铂铑10-铂相比，这种热电偶的热电特性再高温下更为稳定，适用于氧化性喝中性介质使用，但它产生的热电势小，且价格贵。铂铑10-铂铹6热电偶由于在低温时热电极小，因此冷端温度修正。4. 镍铬-镍硅热电偶（分度号K）镍铬镍硅热电偶，镍铬为正极，镍硅为负极。它是贱金属热电偶热电极直径不同，它的最高使用温度也不同。型热电偶具有良好的抗氧化性能，广泛用于5001300；丝材的稳定性和均匀性都很好；01000之间的热电势温度的关系式几乎是线性的，使得显示仪表的刻度均匀；热电势率较大，灵敏度比较高，热导率低。在500以下可在还原性，中性和氧化性气氛中可靠地工作，而不能用于氧化还原交替的气氛中，也不能用于含硫的气氛中。在真空中只能短期使用。5. 镍铬硅镍硅热电偶（分度号N）这是一种由澳大利亚材料研究所与原美国标准局联合研究的新型热电偶。美国仪器仪表学会把这种热电偶定名为N型。IEC也接受这定名并列如标准之内。我国也指定了标准（GBT16839.1-1997）。这种N型热电偶，由于调整了合金成分，添加了浠土金属，使合金丝的温度抗氧化性和热电稳定性有明显的提高。试验表明：N型热电偶的长期稳定远优于型热电偶，成为可用于-501300的优秀的廉价的热电偶。6. 镍铬铜镍热电偶（分度号E）镍铬铜镍热电偶为贱金属热电偶，镍铬为正极，铜镍为负极。它适用于-200800温区的氧化性和惰性气氛中的温度测量，但不宜用于还原性气氛中。它的耐热和抗氧化性比铜铜镍和铁铜镍好；热电势率大；价格低廉，但是热电均匀性较差，测温精度也较低。这种热电偶适合在0以下测量温度，因为它在高湿度气氛中不易腐蚀。在常用热电偶中这些热电偶每摄氏度对应的电势最高，因此经常使用这种热电偶。7. 铜铜镍热电偶（分度号T）它是贱金属热电偶，铜为正极，铜镍合金为负极。适合于在-200350，它的最高测量与热电极直径有关。在贱金属热电偶中，铜铜镍热电偶的准确度最高，低于下限温度-200度时，热电势随温度而很快下降，而且，这时铜中存在的少量铁杂质和铜镍的不均匀性对热电势非常敏感。上限温度为350度，这是由铜在高温下易氧化而限定的。铜铜镍热电偶的引线为铜导线，这有利于与测量仪器相联结，不产生附加的热电势。这种热电偶具有稳定性好，灵敏度高和价格低廉等优点。8. 铁铜镍热电偶（分度号J）它也是贱减数热电偶，纯铁为正极，铜镍为负极。测量范围-200400。她的最高测量温度可延伸到1200度，但应该指出，当J型热电偶已在高于760使用过时，其低于760的性能也许不能在指定的允差内。它适合在氧化、还原、真空及中性气氛中使用，它在潮湿的气氛中是抗腐蚀的，特别适合于0以下温度的测量。它的主要特点是测温准确度高，稳定性好，低温时灵敏度高以及价格低廉。2.3 注意事项1. 对于分度号为S，R，B的贵金属来说，长期使用最高温度是指在干燥空气中热电偶在该温度下经过200h工作后，其原始分度值的变化不超过0.5%；短期使用的最高温度、工作气氛及原始值的变化与上述相同，经历时间则为20h。2. 对于分度号为K，E，J，T，N的贱金属来说，其长期使用的最高温度是指在干燥空气中热电偶在该温度下经过1000h工作后，其原始分度值的变化不超过0.75%；短期使用的最高温度、工作气氛及原始值的变化与上述相同，经历时间则为100h。3. 分度号为E，J，T热电偶的负极虽然都是康铜，但通常含有小量的不同元素，以控制热电势，并相应减少镍或铜的含量，或同时减少二者的含量。第3章热电偶的校验及误差分析由于热电偶热电极在使用过程中，热端受氧化、腐蚀和在高温下热电偶材料的再结晶，使热电特性发生变化，而使测量误差越来越大。为了使温度的测量能保证一定的精度，热电偶必须定期进行校验，以测出热电势变化的情况。当其变化超出规定的误差范围时，可以更换热电偶丝或把原来热电偶的热端剪去一段，重新焊接后加以使用。在使用时还必须重新进行校验。热电偶校验是一项比较重要的工作，根据国家规定的技术条件，各种热电偶必须在表2-1规定的下列温度点进行校验，各温度点的最大误差不能超过允许的误差范围，否则不能应用。表2-1 常用热电偶校验允许偏差分度号热电偶材料校验温度点，热电偶允许偏差（）温度偏差温度偏差SK铂铑-铂镍铬-镍硅600、800、1000、1200400，600，800，1000060004002.44600400占所测热电势的0.4%占所测热电势的0.75%对于表中所列温度点必须控制在10范围内。对于K、E型热电偶，如果使用在300以下时，应增加100校验点，校验时在油槽中与二等标准水银温度计比较。对于要求精度很的S热电偶可以用辅助平衡点：锌、锑、铜的凝固点进行校验。3.1 热电偶的校验方法校验的目的是核对标准热电势-温度关系是否符合标准，或确定非标准热电偶的热电势-温度标定曲线，也可能通过标定消除测量系统的系统误差。标定方法有定点法和比较法。定点法是以纯元素的沸点或凝固点作为温度标准。如基准铂铑10-铂热电偶在630.741064.18的的温度间隔内，以金的凝固点1064.43、银的凝固点961.78、锑的凝固点630.74作为标准温度进行标定。比较法是将标准热电偶与被校热电偶之间直接进行比较，比较法又可分为双极法，同名极法（单极法）和微差法，通常采用双极法。双极法标定系统原理图，见图2-1所示。 图2-1 热电偶校验装置示意 1-调压变压器； 2-管式电炉；3-标准热电偶；4-被校热电偶；5-冰点槽； 6-切换开关；7-直流电位差计；8-镍块；9-试管标定S型热电偶时，将标准热电偶与被标定热电偶的工作端，用铂丝捆扎在一起，插到管式炉内的均匀温度场中，冷端分别插在0恒温器中。用自耦变压器调节炉温，当炉温到达所需的标定温度点10内，且炉温变化每分钟不超过0.2时，就可读数。每一个标定点温度的读数不得少于四次。如果标定不同于标准热电偶材料的热电偶，为了避免被标热电偶对标准热电偶产生有害影响，要用石英管将两者隔离开，而且为保证标准热电偶与被标热电偶工作端处于同一温度，常把其热端放在金属镍块中，并把镍块置于电炉的中心位置，且炉口用石棉堵严。实例：在温度600附近时，标准热电偶的热电势读数平均值为5.252mV，标准热电偶证书中，在工作端为600，冷端为0时的热电势为5.242mV，而在分度表上，工作端为600，冷端为0C时热电势为5.222mV。首先算出标准热电偶在600时的误差E=5.242-5.222=0.02mV，可见标准热电偶的指示值是偏高的，因此要把标准热电偶的读数平均值减去误差：5.252-0.020=5.232mV（如标准热电偶指示值偏低，则要在平均值上加上误差）。然后从分度表中查出与5.323mV相对应的温度601。此温度即为标准热电偶与被校热电偶工作端的温度值。然后把被校热电偶的平均读数由响应的分度表中查处相对应的温度值，并与601进行比较，即可的出在601时被校热电偶的误差。3.2 热电偶测温误差分析应用热电偶测温某处的温度时，一般来说经过一段时间后，才能测得被测出的真实温度。但实际上并非如此。各种因素影响了热电偶测温的准确性。（1） 热交换的误差这是由于被测对象和热电偶之间热交换不完善而引起的误差，由于这个误差的存在使得热电偶热端温度达不到被测温度，产生这个误差的原因是由于热辐射损失和导热损失。由于被测空间或被测物体与外界往往存在有温度差，从而存在热交换。当被测物体温度高于外界弯度时，由于辐射热所产生的影响，热电偶测出的温度较之实际温度偏低。为减小此项误差，可采取如下措施：1. 尽量使管璧表面和被测介质温度相接近，即尽量减少他们之间的温度差，可给管璧面包一层绝热层。2. 可在热电偶和管壁之间加装防辐射罩，以消除热电偶和管壁间的直接辐射作用。防辐射罩最好用耐高温的反光性强的物质做成。3. 减小热电偶保护套管和热电极（无保护套管时）的黑度（辐射）系数。4. 尽可能减小热电偶保护套管外径。5. 可增加被测介质发流速，以增加热电偶和被测介质之间的对流传热。热电偶测温时的导热算是由热电偶本身的传导作用引起，在测温时热电偶本身受热程度不同，一部分热量从温度较高的热端经由保护套管，热电极等传到温度较低的冷端。这样热电偶测得的温度较之实际温度偏低，为减小此导热误差，可采取如下措施：6. 增加热电偶温度的插入深度。7. 尽可能采用热传导系数的材料作保护套管。当希望时间常数小，以减小动态误差时，则应采用热传导系数大的材料。8. 尽可能减小保护套管壁厚等。（2） 热电偶材料不均匀性引起的误差这个误差和材料不均匀程度有关，也和测温时沿热电偶长度方向上温度变化情况有关。温度变化越大时热电极各点温度的差值就大，则材料不均匀性的影响也就越大。不均匀性可用退火办法把它减弱，但无法完全消除。因为材料不均匀性而引起的误差很难计算出来，一般把它包括在分度误差中。（3） 分度误差就是检验时的误差，其值不得超过表2-1所列的允许偏差。（4） 热电特性不同引起的误差补偿导线和热电偶材料和100以下时因热电特性不同而产生的误差。（5） 冷端温度引起的误差工业上用电子电位差计或动圈仪表来测温度时，都用冷端补偿电桥来补偿冷端温度的变化。但由于只能在某两个温度点（如20和50）完全补偿，从而在其他点引起了误差。（6） 误差被测对象温度变化后，测温仪表来不及立即指出变化了的温度，因而引起读数误差。对于快速变化的温度，由于测温元件的热惰性，动态误差可能很大，这时必须采用小惯性热电偶。热电偶时间常数的大小是决定动态误差大小的主要因素，并与之成正比。同时，它对温度的自动调节和控制以及温度的快速测定等起着相当重要的作用。（7） 绝缘不良引起的误差在热电偶使用时。应注意两热电极间以及他们和大地之间均应有良好的绝缘，不然将会有热电势损耗，直接影响测量结果的准确性，严重时会影响仪表的正常运行。总之，在应用热电偶测温大时，首先必须正确的选型，合理地安装与使用，同时还必须避免污染，并尽可能地设法消除各种外界影响，一减少附加误差，达到测温准确，简便和耐用等目的。 第4章热电偶校验的软件模拟4.1 软件总的构思热电偶的校验的模拟实验室是自动检测技术课的一项专业实验。在通常的实验中如第2章所述需要一系列设备，用软件来实现依靠的是分度公式，在1997年以前我国使用的是修改的IPTS-68国际温标颁布的公式（GB1598-86（R型热电偶）、GB2614-85（K型热电偶）、GB3772-83（S型热电偶）、GB2902-82（B型热电偶）等），1997年以后6月国家技术监督局发布GB/T16839.1-1997热电偶第1部分：分度表。它是根据国际电工委员会IEC出版物581-1第二版（1995年）制订的，在技术内容和编写规则上与之等同。本设计中所使用的公式就是新国标GB/T16839.1的公式。新公式的使用能使本设计符合ITS-90的要求。通过热电偶的正函数公式可以基本准确地把温度转换成毫伏。再通过热电偶的反函数的公式可以基本准确地把毫伏转换成温度。通过两次转化就可以近似得出炉内的温度。虽然存在一定的误差，但是都是在误差允许的范围内的。通过对于数据库的调用，可是得到标准热电偶测量出来炉内的温度。由此把两者进行比较，就可以得出通用热电偶所存在的误差，并进一步对其进行矫正。4.2 分度公式用于导出分度表的多项式。4.2.1 正函数(温度-毫伏)为了从这些多项式得到与分度表相同的数据，通常不仅要用足所给系数的位数，而且计算设备也应有实现这种精度的能力。在具体实现上我们采用了双精度变量。热电偶分为8种类型,下面我以R，S，K型为例进行讲解:R型铂铑13铂的分度表是由下列多项式算出的：温度范围：501064.18 （4-1）1064.181664.6 （4-2）1664.51768.1 （4-3）S型铂铑10铂的分度表式由下列多项式算出的：温度范围：-501064.18 （4-4）1064.181664.5 （4-5）1664.51768.1 （4-6）K型温度范围:-2700 （4-7）01372 （4-8）4.2.2 反函数(毫伏-温度)这些反函给出了温度的近似值，同时给出了每个反函数与相应分度函数的温度误差（最大值和最小值）。这些反函数不应超出指定范围外推使用。铂铑13铂的反函数表是由下列多项式算出的:温度范围-50250-2261923 （4-10）误差（）： 最大值:0.018 最大值:-0.0112501064192311361 （4-11）误差（）： 最大值:0.005 最小值:-0.00310641664.51136119739 （4-12） 误差（）： 最大值:0.001 最小值:0.0001664.51768.11973921103 （4-13）误差（）： 最大值:0.001 最小值:-0.001S型铂铑10铂的反函数表由下列多项式算出的:温度范围:E范围-50250-2351874 （4-14）误差（）： 最大值:0.020 最小值:-0.0112501064187410332 （4-15）误差（）： 最大值:0.006 最小值:-0.00910641664.51033217536 （4-16）误差（）： 最大值:0.000 最小值:0.0001664.51768.11753618694 （4-17）误差（）： 最大值:0.000 最小值:0.0001664.51768.11753618694 （4-18）误差（）： 最大值:0.001 最小值:-0.002K型镍铬镍铝的反函数表是由下列多项式算出的:温度范围E范围-2000-58910 （4-19）误差（）： 最大值:0.041 最小值:-0.0180500020644 （4-20）50013722064454886 （4-21）误差（）： 最大值:0.054 最小值:-0.046通过以上公式，可以用vb进行编程得到由温度毫伏，和由毫伏温度的软件。用以上的公式为例，编程编码如下： 第5章 数据的采集和处理5.1采集系统的组成与功能：5.1.1采集卡简介：对于各类数据采集产品（这里主要指的是A/D卡），一般有几个重要指标：分辨率、测量范围、采样率和带宽，其中分辨率就是用来代表信号实际值的二进制数字的长度，一般从8位到24位，它只会影响量化误差。但是量化误差并不是唯一的误差。我们在这里使用的研华公司：PCI1713卡是一种12位32通道A/D转换卡，该多功能数据采集卡分辨率为12位。量化误差仅占整个测量误差的很小一部分，其它还包括非线性误差、系统噪声和温度漂移误差，这些都可能对结果造成很大影响，在实际使用过程中，采用必要的抗干扰措施可以尽量的减小这些误差。 非线性误差和量化有关。量化误差与数据采集卡有效范围除以代表测量值的二进制数可能状态数的结果成正比，等于相邻测量值间隔的一半。在实际设备中，离散的各值之间距离并不总是相同的，这种现象造成了非线性误差。非线性误差非常难于校正，因为它要求对高精度信号源进行多次测量才能完成。对线性误差校正则比较容易，线性误差包括增益和偏移误差，两个都可以很简单地凭借y=mx+b等式纠正，对一个高精度信号或已知信号源进行一次测量足以修正线性误差。大多插入式数据采集卡都能提供这种信号以修正线性误差。 完全精确的计算是十分不容易实现的，但是对整体精确性做更进一步了解还是必要的。遗憾的是，数据采集卡还没有表明整体精确性的一个通用标准，对于这次实验使用的研华公司生产的A/D卡（PCI1713），他的整体性能指标如下：5.1.2功能与特点：32路单线或16路偏差模拟量输入方式。 12位A/D转换器，100KHz采样速率 可编程的通道增益 自动的通道搜索 板载4K采样先入先出缓冲器 可编程触发器 5.1.3规格：模拟量输入： 通道： 32路单线或16路偏差输入。（由软件控制） 数字信号长度： 12位 板载先入先出缓冲器：4K 转换时间： 2.5s 输入范围： 正负量程：+/-10V，+/-5V，+/-2.5V，+/-1.25V，+/-0.625V正量程：010V，05V，02.5V，01.25V最大输入过载电压： +/-30V共摸抑制比：（CMRR）增益 共摸抑制比75dB2 80dB4 84dB8 84dB最大采样速率： 100KHz精确性： 增益 精度 0.5，1 0.01每满偏度偏差+/-1度 2 0.02每满偏度偏差+/-1度4 0.02每满偏度偏差+/-1度8 0.04每满偏度偏差+/-1度线性偏差： +/-1度输入阻抗： 1G欧触发器模式：软件，板载可编程触发器，外部触发器输入：晶体管电平输入5.1.4.概要： I/O 连接器：37针 D型母插接器 尺寸：175100（mm）电源：5V850mA（典型）5V1.0A（最大值）操作温度：060摄氏度保存温度：2070摄氏度操作湿度：595RH5.2：采集卡信号连接：5.2.1：I/O连接器：图5.1 PCI-1713卡I/O连接器表51 PCI-1713卡I/O连接器针脚说明信号线名称参考方向说明AI0.131GND输入模拟量输入通道031每个通道对：AII，I1（I0）既可以将两个通道做共没偏差输入使用也可以做单线输入使用。GND-地线，可以做两种输入接法的地线EXT-TRGGND输入（边沿触发）A/D外部触发器。这个针脚用来输入外部触发器的信号。一个有低电平想高电平的跳变可以触发一个A/D的转换。5.2.2信号连接方式：单通道输入方式的配置方法是：每个通道只用一根线缆连接，并且被测电压是这根线缆的对地电压。一个没有接在本地地的信号源也叫做浮地源，（floating source），它非常简单的连接在一个单独的信号通道和一个浮地信号源之间。针对这种连接方式，PCI1713卡为外部浮地信号源提供了一个参考地，具体连接方法如下图：图5.2 PCI-1713卡信号连接图5.2.3热电偶热电势的数据采集：在本次试验当中，将被测热电偶与标准热电偶放于同一恒温箱内，使得标准热电偶和被测热电偶所测的温度相同，然后将其电势通过变送器转化成1-5伏的标准信号，再将标准信号送入A/D卡，并将其转化成数字量经过PCI接口送入计算机，于是计算机便可采集到被测热电偶和标准热电偶的热点势。热电偶热电似的数据采集部分构成图如下：被测热电偶标准热电偶热电势变送器A/D转换卡1-5V标准信号控制机工业PCI接口热电势变送器1-5V标准信号图5.3 热电偶热电势的采集注：本次试验数据采集截图可见附录第6章通过程序框图说明程序的作用本设计的基本过程如图61所示。图6-1 主界面本设计主要是校验热电偶，从测温炉中插入两只热电偶,一只为工作热电偶,另一个为标准热电偶,工作热电偶和标准热电偶测得的温度都是通过第三章中的公式计算出来的，虽存在一定的偏差但是都是在误差允许范围内的。通过工作热电偶和标准热电偶的比较可以得到存在的误差，从而得到校正。图6-2 正函数测温范围提示图6-3 反函数热电势范围提示参考文献1 范玉久.化工测量及仪表石油.北京：化学工业出版社，1981: 232-2342 刘迎春，叶湘滨.传感器原理设计与应用（第三版）.长沙：国防科技大学出版社，1997：159-161 3 国家技术监督局.GB/T16839.1热电偶第1部分：分度表.北京：中国标准出版社，1998:90-1044 王森.仪表常用数据手册.北京：化学工业出版社，1998：36-525 张天春.自动检测技术.安达：大庆石油学院教材.2000：276-2896 李欣.世界石油市场发展趋势预测. 国务院发展研究中心信息网: /,2000,27 Allamaraju Subrahmanyam.Professional Java Server Programming J2EE Edition.Wrox Press，20018 Harvard, Gareth. Thematic Network in teacher education in Europe. XXXJ Journal of Education for teaching, Vol.23, No.1,1997致 谢忠心感谢我的论文指导老师张天春老师！在我编写论文的过程中张老师教学严谨的工作态度，对知识精益求精的求学态度给我留下了深刻的印象，我一定在以后的工作学习中将其继承并发扬，不辜负老师对我的栽培。本论文的写作过程，使我对VB的开发、模拟软件的设计与实现的知识等都有了一定程度的理解，感谢大庆石油学院给了我这样一个学习的机会。感谢武文斌同学在我写作论文过程中对我的帮助。感谢我的家人对我的理解和支持。附 录附录 1 程序清单(Form1窗体的中)Dim fdh As IntegerDim E As DoubleDim T As DoublePrivate Sub cmdCollection_Click()Rem 打开设备 Dim TestRes As Boolean TestRes = TestStr(PCI-1713 I/O=c400H, DEMO) If (TestRes) Then MsgBox 不能使用设备！ Exit Sub End IfRem 1713卡的设备号是0 ErrCde = DRV_DeviceOpen(0, DeviceHandle) If (ErrCde 0) Then DRV_GetErrorMessage ErrCde, szErrMsg Response = MsgBox(szErrMsg, vbOKOnly, Error!) Exit Sub End If 数据采集在这里实现 Dim i As Integer Dim ii As IntegerRem t1是被校正热电偶的热电势，t2是标准热电偶的热电势 Dim t1 As Single Dim t2 As Single Dim voltage As SingleRem 设置电压范围，17表示电压范围是0-5V lpAIConfig.DasGain = 17 t1 = 0: t2 = 0 For i = 1 To 10Rem 设置通道号 For ii = 0 To 1 lpAIConfig.DasChan = ii ErrCde = DRV_AIConfig(DeviceHandle, lpAIConfig) If (ErrCde 0) Then DRV_GetErrorMessage ErrCde, szErrMsg Response = MsgBox(szErrMsg, vbOKOnly, Error!) Exit Sub End If AiVolIn.chan = lpAIConfig.DasChan AiVolIn.gain = lpAIConfig.DasGain AiVolIn.TrigMode = AiCtrMode AiVolIn.voltage = DRV_GetAddress(voltage)Rem 采集电压信号 ErrCde = DRV_AIVoltageIn(DeviceHandle, AiVolIn) If (ErrCde 0) Then Rem 出错处理 DRV_GetErrorMessage ErrCde, szErrMsg Response = MsgBox(szErrMsg, vbOKOnly, Error!) tmrRead.Enabled = False Exit Sub End If If ii = 0 Then t1 = t1 + voltage Else t2 = t2 + voltage End If Next ii Next i t1 = t1 / 10: t2 = t2 / 10Rem -将采集到的标准信号换算成热电偶的热电势- Select Case fdh Case 1: R SToU t1, -188, 21003 SToU t2, -188, 21003 Case 2: S SToU t1, -194, 18609 SToU t2, -194, 18609 Case 3: B t1 = t1 / 4 * 1800 t2 = t2 / 4 * 1800 Case 4: J SToU t1, -7890, 69553 SToU t2, -7890, 69553 Case 5: T SToU t1, -6232, 20872 SToU t2, -6232, 20872 Case 6: E SToU t1, -9797, 76373 SToU t2, -9797, 76373 Case 7: K SToU t1, -6441, 52410 SToU t2, -6441, 52410 Case 8: N SToU t1, -4336, 47513 SToU t2, -4336, 47513 End Select Text2.Text = Format(t1, #,#0.000000) Text3.Text = Format(t2, #,#0.000000)Rem 关闭设备 ErrCde = DRV_DeviceClose(DeviceHandle) If (ErrCde 0) Then DRV_GetErrorMessage ErrCde, szErrMsg Response = MsgBox(szErrMsg, vbOKOnly, Error!) End If Command2.Enabled = True Command7.Enabled = TrueEnd SubRem 该函数实现的功能是将标准信号量转换成微伏信号量Private Function SToU(T As Single, ByVal min As Single, ByVal max As Single) T = (T - 1) / 4 * (max - min) + minEnd FunctionPrivate Sub Command4_Click()Text2.Text = Text3.Text = Text4.Text = Text5.Text = Text6.Text = Text7.Text = End SubPrivate Sub commond_Click()End SubPrivate Sub Command5_Click() 阅览Select Case fdh Case 1 R型热电偶 Form26.Show Case 2 Form13.Show Case 3 Form16.Show Case 4 Form18.Show Case 5 Form20.Show Case 6 Form22.Show Case 7 Form10.Show Case 8 Form24.Show End SelectEnd SubPrivate Sub Command6_Click() 正函数数据库Select Case fdh Case 1 R型热电偶 Form4.Text12.Text = Form1.Text1.Text Form4.Show Case 2 Form7.Text12.Text = Form1.Text1.Text Form7.Show Case 3 Form15.Text12.Text = Form1.Text1.Text Form15.Show Case 4 Form17.Text12.Text = Form1.Text1.Text Form17.Show Case 5 Form19.Text12.Text = Form1.Text1.Text Form19.Show Case 6 Form21.Text12.Text = Form1.Text1.Text Form21.Show Case 7 Form8.Text12.Text = Form1.Text1.Text Form8.Show Case 8 Form23.Text12.Text = Form1.Text1.Text Form23.Show End Select End SubPrivate Sub Command7_Click() 反函数数据库Select Case fdh Case 1 R型热电偶 Case 2 Form12.Text12.Text = Form1.Text3.Text Form12.Show Case 3 Case 4 Case 5 Case 6 Case 7 Form9.Text12.Text = Form1.Text3.Text Form9.Show Case 8 End Select Text5.Text = Str(rofjs(Val(Text3.Text) 取函数的计算结果Command9.Enabled = TrueCommand7.Enabled = FalseEnd SubPrivate Sub Command8_Click()Dim ee As Single, e1 As Double, e2 As Doublee1 = Val(Text2.Text)e2 = Val(Text3.Text)ee = (e1 - e2) / e2 * 100 Debug.Print e1=; e1; e2=; e2; ee=; eeText6.Text = Str(ee)Command8.Enabled = FalseEnd SubPrivate Sub Command9_Click()Dim tt As Single, t1 As Double, t2 As Doublet1 = Val(Text4.Text)t2 = Val(Text5.Text)If t2 0 Thentt = (t1 - t2) / t2 * 100 Debug.Print t1=; t1; t2=; t2; tt=; ttEnd IfText7.Text = Str(tt)Command9.Enabled = FalseEnd SubPrivate Sub Form_Load()fdlist.AddItem R型热电偶fdlist.AddItem S型热电偶fdlist.AddItem B型热电偶fdlist.AddItem J型热电偶fdlist.AddItem T型热电偶fdlist.AddItem E型热电偶fdlist.AddItem K型热电偶fdlist.AddItem N型热电偶End SubPrivate Sub fdlist_Click() fdmc = fdlist.Text fdh = fdlist.ListIndex + 1 Debug.Print fdh=; fdh; fdmc=; fdmc cmdCollection.Enabled = True Command5.Enabled = TrueEnd Sub温度毫伏确定按钮单击事件Private Sub Command1_Click() T = Val(Text1.Text) 取text1的输入值 fdh = fdlist.List(fdlist.ListIndex) 取listbox中的内容 Call rojs(T) 执行函数 E = rojs(T) 取函数的计算结果 Debug.Print 热电势=; E Form2.ShowEnd Sub毫伏温度确定按钮单击事件Private Sub Command2_Click() fdh = fdlist.List(fdlist.ListIndex) 取listbox中的内容 Text4.Text = Str(rofjs(Val(Text2.Text) 取函数的计算结果 Debug.Print 温度=; t90 Command8.Enabled = True Command2.Enabled = FalseEnd SubPrivate Sub Command3_Click()Form5.ShowUnload MeEnd SubPrivate Function rojs(T As Double) As